Устройство контроля процесса перемешивания в реакторе Советский патент 1991 года по МПК G05D27/00 C07B43/02 B01J19/00 

(21)4698131/26

(22)31.05.89

(46) 07.09.91. Бюп. № 33

(71)Латвийское производственное биофармацевтическое объединение и Ленинградский технологический институт им, Ленсовета

(72)В.И.Сахненко, В.В.Кашмет, А.А.Шабанов, В.Н.Крылов, Г.Ф.Кумеров и В.Я.Павил

(53)66.012-52 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 1194862, кл. С 07 В 43/02,

G 05 D 27/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР 9 689713, кл. В 01 F 7/00, G D5 D 27/00, 1977.

(54)УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В РЕАКТОРЕ

(57)Изобретение относится к области защиты процессов органического синтеза по отсутствию перемешивания в реакторах смешения периодического,. полунепрерывного и непрерывного действия, которое может найти применение в химической и химико-фармацевтической промышпенностях.Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности контроля. Сущность предлагаемого технического решения состоит в контроле наличия перемешивания глубины вихревой воронки и пульсации уровней реакционной массы у вала мешалки и у стенки аппарата, вызванные перемешиванием реакционной массы, т.е. исправным функционированием мешалки. Контроль указанных параметров осуществляется с помощью двух пьезометрических трубок, установленных у вала мешалки и у стенки аппарата, двух напоромеров и дифманометра с токовыми выходами. Пульсирующий сигнал с напоромеров поступает через свои емкостные фильтры и выпрямители на пороговые элементы, вырабатывающие дискретные сигналы, а постоянный сигнал с дифманометра - на вторичный измерительный прибор с блоком уставок, вырабатывающий сигнал дискретный. Три дискретных сигнала поступают на вход логического автомата защиты, реализующий мажоритарный принцип 2 из 3 выработки команды отсечки подачи компонентов в реактор при отсутствии перемешивания. 2 ил.

«/

С5 J

сп

00

о

Cfc

Изобретение относится к управлению потенциально опасными процессами химической технологии И касается в частности, вопросов автоматической противоаварийной защиты экзотермических процессов нитрования, сульфирования, хлорирования, окисления и других процессов органического синтеза, осуществляемых в реакторах смешения периодического (РПД), полунепрерывного (РПНД) и непрерывного (РИД) действия, которое может найти широкое применение в химической, нефтехимической, лакокрасочиой химико-фармацевтической, витаминной, пищевой и других отраслях промышлен

ности при производстве лекарственных препаратов, витаминов, красителей, лаков, антикоррозийных присадок и унифицирующих добавок к моторным топ- ливам.

Цель изобретения - повышение надежности контроля.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства АСЗ, на фиг. 2 - нижний срез и боковые отверстия у двух пьезометрических трубок.

РПНД 1 с рубашкой 2 (фиг. 1) снабжен мешалкой 3 с двигателем 4 и клапаном 5 аварийного сброса. Через верхний патрубок 6 реактор заполняется буферным раствором до отметки 7 с целью создания первоначальной поверхности теплосъема и обеспечения погружения мешалки в реакционную массу.

Дозируемая подача нитрующего и нитруемого компонентов производится через отсечные клапаны 8. Подача рассола в рубашку производится через нижний 9, а выход через верхний Ю боковые патрубки.

Сброс газообразных продуктов реакции производится через вытяжную систему 11 реактора.

По окончании дозировки уровень реакционной массы повышается до отметки 12.

Внутри реактора расположены пьезометрические трубки 13 и 14, установленные соответственно у вала мешалки и у стенки аппарата.

Для питания трубок сжатым воздухом предназначены регуляторы 15 стабилизации расхода,

Для измерения текущего значения уровней с преобразованием в соответствующий токовый сигнал служит вторичный измерительный прибор (ВИП) 16, выполненные в виде напоромеров с нор- мирующим преобразователем.

Для измерения глубины вихревой воронки по перепаду уровней реакционной массы у вала мешалки и у стенки аппарата предназначены пьезометрические трубки 13 и 14, установленные соответственно у вала мешалки и у стенки аппарата. При этом выход с пьезометрической трубки у вала мешалки соединен с отрицательной камерой 17 дифманометра, а выход с пьезометрической трубки у стенки аппарата связан с положительной камерой дифманометра. Токовый выход дифманомет

5

0

с

5

-JQ

дс

35

40

50

55

ра связан с прибором 18 определения глубины вихревой воронки, снабженным блоком уставки.

Выходы с ВИП 16 по измерению уровней реакционной массы у вала мешалки и у стенки аппарата последовательно соединены через свои конденсаторы 19, выпрямители 20 с пороговыми элементами 21. Дискретные выходы с пороговых элементов и с прибора определения глубины вихревой воронки соединены с логическим автоматом защиты (ЛАЗ) 22, реализующем мажоритарный принцип выработки противоава- рийного управляющего воздействия на отсечку подачи компонентов при отсутствии перемешивания. Пороговые элементы 21 представляют собой стабильные усилители с релейным выходом, работающие в ключевом режиме и реализованные на микросхеме. Они предназначены для устранения влияния сигнала наводок от посторонних источников с обеспечением прохождения полезного сигнала на ЛАЗ 22.

При подаче на вход порогового элемента сигнала требуемого уровня, определяемого из расчета номинальной ЭДС, вырабатываемой при нормальном режиме перемешивания, выходной каскад порогового элемента выдает разрешающий сигнал постоянной величины на ЛАЗ 22, При отсутствии перемешивания сигнал с порогового элемента падает до нуля.

ЛАЗ собран на базе интегральных помехозащищенных микромодулей повышенной степени интеграции.

На фиг,2 показано расположение нижнего бокового отверстия 23 у пьезометрической трубки 13, установленной у вала мешалки, и угол среза оЈ у пьезометрической трубки 14, установленной у стенки аппарата, где цифрой 24 обозначено направление воздушного потока в трубке и из трубки, а цифрой 25 - циркуляции реакционной массы в реакторе относительно расположения отверстий трубок.

Устройство работает следующим образом.

При наличии перемешивания реакционной массы образуется вихревая воронка и происходит пульсация уровня реакционной массы у вала мешалки и у стенки аппарата. Тогда на выходе прибора 18 измерения глубины воронки возникает дискретный сигнал, a v ВИП

(напоромеров) )6 измерения уровней появится пульсирующий сигнал. Дискретный сигнал непосредственно поступит на второй вход ЛАЗ 22, а пульсирующий, пройдя емкостные фильтры, выпрямители 20 и пороговые элементы 21, подан соответственно на первые и третий входы ЛАЗ 22. С последнего в этом случае разрешающий сигнал поступит на приводы отсечных клапанов 8 последние откроются, и дозируемые компоненты начнут подавать F реактор

При ложном срабатывании или опасном отказе хотя бы одного информационного канала по контролю перемешивания ни запрещающего, ни разрешающего сигнала с ЛАЗ не поступит.

Обширный многопараметрический контроль наличия перемешивания дает возможность практически реализовать мажоритарный ЛАЗ 2 из 3, функционирующий по результатам анализа трех первичных измерительных преобразователей (ПИП) по контролю глубины вихревой воронки и пульсации уровней реакционной массы у вял мешалки и у стенки реактора.

Для простейшей мажоритарной системы типа 2 из 3 вероятности отсутствия опасного (Ро) и ложного (Рд отказа в зависимости от BepoF Jio T -; отсутствия отказов составляющих ее подсистем бу,лс равна:

Р р . Р + . р +р

Г0 Г01 Г02. 1 02. 03 01

-2Р0, Ро-г Роэ,

РОЗ-А1- P SL+P«. РДЗ

Р Р/ -2РМ- Рлг-Рдэ.

где Ро, РА - вероятности отсутствия опасного отказа и ложного срабатывания 1-го измерительного канала.

Выигрыш в надежности тем больше, чем ближе Рд и Ро к , и при равной надежности подсистем составит 5-10%.

Синтезированный таким образом ЛАЗ обладает робастными свойствами, т.е. минимальной чувствительностью к системным неопределенностям и шумам и максимальной чувствительностью к отклонениям контролируемых параметров по перемешиванию.

При больших экономических потерях вызванных ложными срабатываниями АС3 этот метод повышения надежности позволяет значительно уменьшить вероятность отказов с одновременным повы; 6b6

шением надежности АСЗ, связанной с выполнением требований по обеспечению безаварийного функционирования устройства контроля процесса перемешивания .

Формула изобретения

0Устройство контроля процесса перемешивания в реакторе, содержащее первичные измерительные преобразователи контроля уровня реакционной массы у вала мешалки и у стенки реактора, 5 соответствующие им вторичные измерительные приборы, блок определения глубины вихревой воронки, отсечные клапаны подачи компонентов, о т л и- ч . ю ш е е с я те-.;, что, с цсгью 0 повышения надежности контроля, оно дополнительно содархлт два р г лято- ра расхода воздуха, первичный измерительный преобразователь глубины вихревой воронки, конденсаторы, вы- 5 прямители, два пороговых эл емета, логический мажоритарный автомат защиты, а первичные измерительные преобразователи контроля уоовня выполнены в виде пьезометрических трубок, 0 при пьезометрическая трубка,

установченная у вала мешалки, направлена СБОИМ ькжним боковым отверстием рядиально к стенке реактора, пьезометрическая трубка, установленная у стенки реактора, направлена нижним срезом навстречу циркуляционному потоку реакционной массы, первичный измерительный преобразователь глубины вихревой воронки выполнен в виде диф- д манометра, вторичные измерительные

преобразователи контроля уровня выпол - нены в виде напоромеров, блок измерения глубины вихревой воронки снабжен блоком уставок, а выход с пьезо- метрической трубки у вала мешалки соединен параллельно с первым регулятором расхода воздуха, первым напоро- мером и с минусовой камерой дифмано- метра, выход с пьезометрической труб- 0 ки у стенки реактора соединен параллельно с вторым регулятором расхода воздуха, вторым напоромером и плюсовой камерой дифманометра, выходы с каждого напоромера соединены .- последовательно через конденсаторы и выпрямители со своими пороговыми . элементами, а выход с дифманометра связан с блоком измерения глубины воронки, причем дискретный выход с

5

71675866

первого порогового элемента связан с первым входом логического автомата защиты, дискретный выход с прибора измерения глубины вихревой воронки соединен с вторым входом логи- .ческого автомата защиты, дискретный выход с второго порогового элемента

L-A

8

связан с третьим входом логического автомата защиты, а дискретный выход с логического автомата защиты соединен параллельно с приводами отсечных клапанов на линии подачи компонентов в реактор.

е

/мз

3

Фиг,1

24

14

25

25

Фиг.2