Устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия Советский патент 1991 года по МПК G05D23/19 B01J19/00 

Изобретение относится к управлению химическими реакторами для проведения экзотермических процессов, касается, в частности, вопросов регулирования температуры реакционной массы в реакторе полунепрерывного действия (РПНД) и его защиты, что может найти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, лакокрасочной, витаминной

и пищевой промышленности когда по условиям технологии требуется одновременная синхронная подача двух компонентов в строго заданном стехиометрическом соотношении.

Целью изобретения является повышение качества конечного продукта за счет повышения точности регулирования температуры реакционной массы сокращения

длительности процесса дозирования компонентов и увеличения надежности функционирования реактора

На фиг 1 представлена функциональная схема устройства автоматического управления РПНД. на фиг 2 диаграмма динамики регулирования температуры реакционной массы в установившемся режиме при стабилизированной подаче компонентов и использовании расхода рассола через теплообменные устройства реактора в качестве управляющего воздействия, на фиг 3 - диаграмма динамики регулирования температуры реакционной массы при применении в качестве управляющего воздействия подачи дозируемых компонентов в реактор и максимальном расходе рассола через теплообменное устройство реактора

Устройство автоматического управления РПНД состоит из реактора 1 и мерников 2 и 3 с вытеснителями различных объемов Реактор содержит последовательно соединенные рубашку 4 и змеевик 5, с помощью трубной перемычки 6, мешалку 7, вытяжную систему 8 для отсоса газообразных продуктов реакции, клапан выгрузки 9 Через ниж- ний входной патрубок 10 рубашки поступает рассол в теплообменники реактора для сьема тепла экзотермических реакций нитрования и ацетилирования Отвод рассола с пониженной энтропией осуществляется через патрубок 11 змеевика Перед началом дозировки компонентов в реактор через патрубок 12 заливается нужное количество уксусного ангидрида до отметки 13 По окончании дозировки обоих компонентов в реактор уровень реакционной массы повышается до отметки 14. В мернике 2 расположен вытеснитель 15 большего объема, связанный с помощью штока 16 с левым концом траверсы 17 В центре последней закреплена гайка 18, в которую входит винт 19, соединенный с двигателем 20.

В мернике 3 расположен вытеснитель 21 меньшего объема, соединенный с помощью штока 22 с правым концом траверсы 17.

Сбоку обоих мерников установлены выходные патрубки 23 для подачи дозируемых компонентов в реактор 24 и 25 - уровни дозируемых компонентов в мернике во время их подачи

Температура в реакторе измеряется первичным измерительным преобразователем (ПИП) 26, соединенным последовательно через вторичный измерительный прибор (ВИП( 27, адаптивный регулятор 28. блок управления двигателем 29 и логический элемент ЗАПРЕТ 30 с двигателем 20 перемещения траверсы 17 двухкомпоненгного дозатора

Адаптивный регулятор 28 реализован на базе системы переменной структуры,

функционирующей в скользящем режиме, инвариантном к изменению параметров объекта по управляющему каналу

Блок управления двигателем 29 представляет собой тиристорный преобразова0 тель частоты, позволяющий изменять скорость вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как наиболее простого по устройству и надежного в эксплуатации в широком диапазоне, что и обус5 ловливает значительную переменную производительность дозатора

На входе рассола в рубашку установлен ПИП 31 контроля наличия вакуума, соединенный последовательно через ВИП 32 с

0 блоком уставок с первым входом логического элемента ИЛИ 33 На трубной перемычке 6 расположен ПИП 34 контроля рН рассола, соединенный последовательно через ВИП 35 с блоком уставок с вторым входом логи5 ческого элемента ИЛИ 33

На выходном патрубке змеевика 11 установлен ПИП 36 контроля рН рассола, соединенный последовательно через ВИП 37 с блоком уставок с третьим входом логическо0 го элемента ИЛИ 33, выход которого связан с вторым входом логического элемента ЗАПРЕТ 30

Для контроля расхода дозируемых компонентов и исправности работы дозатора

5 служит ПИП 38 и 39, установленные на выходных линиях мерников и связанные соответственно с ВИП 40 и 41

Для слива загрязненных остатков из мерников используются отсечные клапаны

0 42 и 43. 44 и 45 - импульсные линии передачи сигналов.

Работа устройства автоматического управления РПНД протекает следующим образом

5Температура реакционной массы регулируется изменением подачи дозируемых компонентов в реактор При отклонении температуры от заданного значения сигнал с регулятора 28 поступает на блок управле0 ния скоростью вращения двигателя 29 и пропорционально величине и знаку отклонения определяет скорость вращения двигателя 20 и, следовательно скорость перемещения траверсы 17 Попедняя пере5 мещает за счет LUTO.KOB 16 и 22 вытеснители 15 и 21 в мерниках Вытеснители перемещаясь вниз с переменном скоростью вытесняют из мерников 2 и 3 боковые выходные патрубки 23 гоокнчствующие объемы дозируемых жид к or ТРИ и реактор с

обеспечением строгого постоянства их соотношения. Логический элемент ЗАПРЕТ 30 при наличии запрещающего сигнала блокирует работу двигателя дозатора, осуществляя таким образом отсечку подачи компонентов. При отсутствии вакуума в линии подачи рассола на входе теплообмен- ных устройств реактора сигнал с ПИП 31 через ВИП 32 с блоком уставок поступает на вход логического элемента ИЛИ 33. Последний вырабатывает запрещающий сигнал ло- гическому элементу 30, и подача компонентов в реактор будет прекращена.

При наличии протечек в рубашке или змеевике сигналы с ПИП 34 или 36 через соответствующие ВИП 35 и 37 с блоками уставок iподаются на вход логического элемента 33. выходной сигнал с которого выра- батывает запрещающий сигнал логическому элементу 30. На основании этого сигнала двигатель 20 будет остановлен, и подача компонентов прекратится.

Таким образом, при отклонении хотя бы одного из трех параметров от нормы (один вакуум и два рН) дискретный сигнал с ВИП 32, 35 и 37 поступит на один из входов логического элемента 33 и через логический элемент 30 выдаст команду на останов двигателя дозатора, предотвратив развитие аварийной ситуации путем отсечки подачи компонентов в реактор.

Как следует из фиг. 2. при таком управлении максимальная амплитуда отклонения температуры составляет 3 К, а длительность дозировки равна 8 ч.

В случае, приведенном на фиг. 3, максимальная амплитуда отклонения температуры уменьшилась до 0,5 К, а длительность дозировки сократилась до 5,5 ч.

Изобретение позволяет повысить точность регулирования температуры реакционной массы, длительность дозировки сократить до 3-5 ч и увеличить надежность функционирования реактора путем исключения аварийных режимов, вызванных коррозионным разрушением теплообменников реактора.

Формула изобретения Устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия с мешалкой, рубашкой, змеевиком и клапаном выгрузки, содержащее два мерника исходных компонентов, два дозатора с прибором управления, перпичныйи вторичный из мерительныепреобразователи

температуры реакционной массы и адашив

ный регулятор, отличающееся тем, что с целью повышения качества конечного про дукта за счет повышения точности регулирования температуры. сокращения длительности дозировки и надежности фун

кционирования реактора, в его состав до полнительно введены первичные и вторичные измерительные преобразователи контроля вакуума на линии подачи хладагента через теплообменники реактора.

контроля рН на выходе хладагента из рубашки и змеевика, причем вторичные измерительные преобразователи снабжены блоками уставок, а также регулируемый привод с блоком управления подачи крмпонентов и электродвигателем, вытеснители различных объемов, установленные внутри мерников, штоки, общую траверсу с закрепленной на ней гайкой с ходовым винтом, боковые выходные патрубки мерников, логические элементы ИЛИ и ЗАПРЕТ, причем рубашка и змеевик соединены последовательно, а выход первичного измерительного преобразователя температуры реакционной массы через вторичный измерительный

преобразователь, адаптивный регулятор и блок управления соединен с первым входом логического элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с электродвигателем,связанным ходовым винтом с гайкой траверсы, а

траверса через штоки жестко связана с вытеснителями в мерниках причем выход первичного измерительного преобразователя контроля вакуума на линии подачи хладагента через теплообменники реактора сое

динен через вторичный измерительный преобразователь с первым входом логического элемента И ПИ. второй вход которого через вторичный измерительный преобразователь контроля рН соединен с выходом

первичного измерительного преобразователя рН на выходе хла,-.агента из рубашки, выход первичного измерительного преобразователя контроля рН на выходе хладагента из змеевика через вторичный измерительный преобразователь соединен с третьим входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом логического элемента ЗАПРЕТ

CM

т

гм

г-

1C

Ј

Изобретение относится к управлению реакторами полунепрерывного действия при одновременной подаче двух компонентов в строго заданном стехиометрическом соотношении. Целью изобретения является повышение качества конечного продукта за счет повышения точности регулирования температуры реакционной массы, сокращение длительности процесса дозирования компонентов и увеличения надежности функционирования реактора. Регулируют температуру реакционной массы одновременным изменением синхронной подачи двух компонентов из мерников 2, 3 в реактор 1 с помощью вытеснителей 15 и 21 различных объемов, установленных внутри мерников 2, 3 и перемещаемых синхронно посредством общего регулируемого привода 29 в функции от температуры. Рассол в теплообменники реактора - змеевики 11 и рубашку 4, соединенные последовательно, подается под вакуумом, причем на входе рассола в теплообменники установлен вакуумметр 31, а на выходе рассола из рубашки и змеевика расположены PH-метры 36. Выходные дискретные сигналы с вторичных измерительных преобразователей по контролю указанных параметров соединяются между собой по схеме 33 логического сложения ИЛИ, выходной сигнал которого связан с управляющим каналом логического элемента 30 ЗАПРЕТ, установленного на импульсной линии управления двигателем 20 перемещения вытеснителей 15 и 21 в мерниках 2 и 3. 3 ил.