Способ управления смесителем исходных реагентов синтеза пентаэритрита Советский патент 1992 года по МПК C07C31/26 C04B7/38 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической промышленности, в частности в производстве пен- таэритрита на стадии приготовления смеси реагентов.

Известен способ управления смесителем алюминатного раствора для обескрем- нивания, заключающийся в дозировании поступающих на смешивание алюминатного раствора после выщелачивания и оборотных продуктов. Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает согласования производительности смесителя со смежными технологическими переделами.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления процессом приготовления смеси заданного химического состава, включающий измерение расходов и плотностей смешиваемых материалов, периодическое измерение содержания твердой фазы и моделирование процесса смешения, при этом, используя усредненные оценки свойств компонентов и фактиче- ское значение производительности, рассчитывают вероятные свойства смеси, периодически измеряют фактические свойства смеси и изменяют дозировку материалов в зависимости от разности между значениями измеренных и вычисленных свойств смеси.

Однако недостатком указанного способа является необходимость периодической корректировки модели процесса смешения при изменении свойств дозируемых материалов, что уменьшает точность поддержания показателя качества на заданном уровне.

VJ

Ю О

ю

Цель предлагаемого способа - снижение расхода сырья и обеспечение стабильного качества конечного продукта.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления смесителем исходных реагентов синтеза пентаэритрита, включающем моделирование процесса смешения, измеряют температуру наружного воздуха, температуру и величину рН смеси, устанае- ливают заданное значение уровня, рассчитывают свойства смеси и изменяют дозировку исходных компонентов в зависимости от разности между значениями вычисленных и заданных свойств смеси.

Показателем качества управления смесителем является стабилизация оптимального соотношения концентраций исходных реагентов в получаемой смеси. Зависимость показателя качества смесителя от параметров процесса можно получить из уравнения материального баланса по исходным компонентам:

г G NaOH С NaOH

L-NaOH .

G NaOH +GHCHO +GH20

С HCHO

G нсно С нсно

G NaOH +GHCHO +GH2O

где GNaOH, GHCHO, G на о - расходы соответственно щелочи, формалина и воды;

CNaOH исходная концентрация едкого натрия;

Снсно - исходная концентрация формалина;

С ыаОН - концентрация едкого натрия в смесителе;

С нсно - концентрация формальдегида в смесителе,

Способ позволяет управлять обоими потоками реагентов (формалина и щелочи) в пределах ресурса управления.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в данном случае производят измерение не расходов и плотностей смешиваемых материалов, которые подаются на вход модели смешения, а температуры наружного воздуха, температуры и величины рН смеси, являющимися входными параметрами модели смешения и устанавливают заданное значение уровня жидкости в смесителе с целью согласования его производительности со смежными стадиями. Дозировку же реагентов изменяют не в зависимости от разности между значениями измеряемых и вычисленных свойств смеси (прототип), а в зависимости от разности между значениями вычисленных и заданных свойств смеси. Этим достигается в

предлагаемом техническом решении исключение необходимости периодической корректировки модели процесса смешения при изменении свойств дозируемых компонентов.

Схема реализации способа управления смесителем исходных реагентов синтеза пентаэритрита представлена на чертеже. Устройство содержит смеситель 1, датчики температуры наружного воздуха 2 и температуры смеси 3, величины рН смеси 4 и уровня жидкости в смесителе 5, линии формалина 6, щелочи 7, воды 8 и готовой смеси 9, устройства связи с объектом 10-13,

модель процесса смешения 14, регулятор

уровня 15 и регулирующие клапаны 16-18.

В смеситель 1 входят потоки линий 6, 7,

8. Выходы датчиков 2-4 через устройство

связи с объектом 10, 11 соединены с входами модели 14, выходы которой через устройства связи с объектом 12, 13 соединены с регулирующими клапанами 16, 17. Выход датчика 5 подается на вход регулятора 15, выход которого соединен с регулирующим

клапаном 18.

Система работает следующим образом.

Измеренные с помощью датчиков 2-4

значения температуры наружного воздуха,

температуры смеси и величины рН смеси

подаются на. вход модели 14. В модели 14 вычисляют текущие значения концентраций формальдегида и щелочи в смеси из соотношений:

35

СОН - 1Г(-(14-.рН).

10

С NaOH СОН +

At

8,5

c HCHO C NaOH-CoHl r b,o L ОН

где рН - величина рН смеси реагентов;

At - разность температур смеси реа- гентов и наружного воздуха;

Сон - концентрация гидроксил-ионов в смеси;

С NaOH, С нсно - концентрация соответственно едкого натрия и формальдегида в смеси реагентов.

При отклонении в смеси реагентов концентрации формальдегида от заданного значения CI или концентрации щелочи от заданного значения С2, т.е. при нарушении оптимального соотношения реагентов, сигналы, пропорциональные разности между вычисленными значениями концентраций этих компонентов и заданными значениями, подаются соответственно на регулирующие клапаны 16 и 17, установленные на линиях дозировки формалина б и щелочи 7 в смеситель 1. Нарушение материального баланса при регулировании оптимального соотношения концентраций формальдегида и щелочи в смеси реагентов компенсируется одноконтурной САР уровня 15. При отклонении уровня жидкости в смесителе 1 от заданного значения выходной сигнал с регулятора 15 подается на регулирующий клапан 18, установленный на линии дозировки разбавляющей воды 8 в смеситель 1.

Пример 1. В смеситель опытно-промышленной установки производства пента- эритрита емкостью 500 л непрерывно подают 310 л/ч 29%-ной гидроокиси натрия, 638 л/ч 37%-го раствора формалина и 1052 л/ч воды.

Температура нар/жного воздуха и температура смеси измеряются термометрами сопротивления ТСМ (гр, 23) в комплекте с нормирующими преобразователями типа НП-СЛ1-М. Величина рН смеси измеряется с помощью чувствительного элемента ДПг- 4М-13 в комплекте с преобразователем рН- 261. Все преобразователи имеют унифицированные выходные сигналы 0-5 мА. Для регистрации температур и величины рН применены вторичные одноточечные приборы типа КСУ-2.

При температуре смесителя 31°С сигнал, снимаемый с НП-СЛ1-М, равен 1,8 мА. При температуре наружного воздуха 22°С сигнал, снимаемый с НП-СЛ1-М, равен 2,75 мА. Показание рН-метра составляет 12,8. Выходной сигнал рН-261 при этом равен 2,45 мА. Эти сигналы подаются на первые три входа программируемого микропроцессорного регулятора Ремиконт Р-100. Сигналы обрабатываются в вычислительном устройстве по экспериментально установленной зависимости

Выходные сигналы после вычислительного устройства, предназначенные для управления исполнительными механизмами регулирующих-органов, установленных на линиях подачи гидроокиси натрия и формальдегида, соответственно равны 3 мА и 2,8-мА. Мембранные исполнительные механизмы подключены к выходу Ремиконта через электропневматические преобразователи ЭПП-63 и байпасные панели дистанционного управления БПДУ. Командное давление сжатого воздуха на исполнительных механизмах регулирующих органов, ус- тановленных на линиях подачи гидроокиси натрия и формальдегида, соответственно равны 0,7 МПа и 0,63 МПа.

При отклонении концентрации-гидроокиси натрия и формальдегида от заданных

значений (текущие значения концентраций сравниваются с заданными в вычислительном устройстве), выходные сигналы Ремиконта управляют регулирующими клапанами, установленными на линиях дозировки гидроокиси натрия и формальдеги да в.смеситель.

Материальный баланс в процессе регулирования поддерживается с помощью ре гулятора уровня, состоящего из дифманометра ДС-ЭЗ, выходной сигнал которого изменяется в пределах 0-5 мА. В качестве вторичного прибора применен прибор КСУ-3 с пневматическим регулятором. Регулятор через БПДУ управляет мембранным исполнительным механизмом регулирующего клапана, установленным на линии подачи воды в смеситель.

Уровень в смесителе равен 0,70 м. Ко мандное давление сжатого воздуха на исполнительном механизме равно 0,64 МПа.

Производительность смесителя 2000 л/ч,

Для данного примера расчет концентрации щелочи и формальдегида производится следующим образом:

Сон Ю- 14-12 8)-0,063

2 - ион

л

- 1

С NaOH 0,063 + МОЛЬ т

1.

Снсно 1,122-0:063 3,956 ..

1 +5.8 -0,063 5,8 0,063

Полученные значения концентраций щелочи и формальдегида в смеси соответственно равны 4,5% и 11,8%.

Формула изобретения Способ управления смесителем исходных реагентов синтеза пентаэритрита, включающий измерение технологических параметров процесса смешения, моделирование процесса смешения и изменение дозировки исходных компонентов в зависимости от разности между значениями измеренных и вычисленных свойств смеси, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода сырья и обеспечения стабильности качества конечного продукта, дополнительно измеряют температуру наружного воздуха, температуру и величину рН смеси, рассчитывают свойства смеси из экспериментально установленных соотношений:

Сон )

С №ОН СОН+

8,5

С НСНО С NaOH - Сон

(1 +5.8 -Сон ) 5,8 Сон

где At - разность температур смеси реагентов и наружного воздуха;

Сон - крнцентрация гидроксил-ионов в смеси;

C NaOH, C HCHO - концентрации едкого натрия и формальдегида в смеси реаген- тов, а дозирование исходных компонентов изменяют в зависимости от разности между вычисленными и заданными свойствами смеси.

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической промышленности. Целью изобретения является сни жение расхода сырья и обеспечение стабильного качества конечного продукта. Предложенный способ позволяет управлять смесителем исходных реагентов синтеза пентаэритрита, включающем моделирование процесса смешения, путем измерения температуры наружного воздуха, температуры и величины рН смеси, установления заданного занчения уровня, расчета свойств смеси и изменения дозировки исходных компонентов в зависимости от разности между значениями вычисленных и заданных свойств смеси. 1 ил. I