Способ управления химической реакцией Советский патент 1977 года по МПК C11C1/00 G05D27/00 

1

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов и может быть использовано для управления химическими реакциями, проходящими с избытком одного иа реагентов при непрерывном ведении процесса.

Известен способ управления химической реакцией путем поддержания соотношения расходов реагентов с коррекцией по величине избытка одного из реагентов l.

Известный способ не обеспечивает возможность поддержания оптимальной глубины реакции.

Под оптимальным в данном спучае понимают такое значение глубины реакции, при котором дальнейшее увеличение избытка реагента приводит к снижению технико-экономических показателей.

Значение избытка реагента, соответствующее оптимальной глубине реакции, обычно выбирают на основании экспериментальных данных при стабильных значениях остальных параметров процесса.

Однако, в производственных условиях довольно трудно стабилизировать все параметры, например качество используемого сырья. Поэтому В1ыбранное( однажды значение избытка реагентов в пронаводственвых условаях кз-за изменения остальных параметров не будет оптимальным.

Цель предлагаемого изобретения - оптимальное ведение процесса.

С этой целью соотношения расходов реагентов поддерживают с учетом глубины реакции, определяемой по отношению числа молей сырья, вступившего в реакцию, к числу молей сырья, находящегося в зоне реакции.

На фиг. i показана схема предлагаемого устройства (опин из вариантов); на фиг. 2график зависимости избытка одного из реагентов & готойой смеси от соотношения расходов входных реагентов.

Устройство состоит из регулятора 1 соотношения расх9дов реагентов, генератора 2 низкочастотных колебаннй, блока 3 суммирования, исполнительного механизма 4, реактора 5, анализатора 6 избытка одного КЗ реагентов, блока 7 сравнения амплитуды. Устройство управления химической реакцией работает следующим образом. На регулятор 1 соотношения расходов реагентов I воз действует синусоидальный пневматический сигнал, вырабатываемый генератором 2, Выходной сигнал регулятора 1, состоящий из постоянной и переменной составляющих, через блок 3 суммирования к поМощью ивполнителыюго, механизма 4 управляет рас ходом одного из реагентов, поступающих в реактор 5, Анализатор 6 избытка одного из реагентов в готовом продукте вырабатывает сигнал, состоящий из постоянной и переменной составляющих. Это обусловлено тем, что на соотношени расходов входных реагентов наносятся синусоидальные возмущения с помощью генератора 2 низкочастотных колебаний, вызывающие изменение избытка реагента в готовом продукте. Сигнал, вырабатываемый анализатором 6 избытка одного из реагентов, поступает в блок 7 сравнения амплитуды переменньис со ставляющих колебаний соотношения расходов йходаых реагентов и мзбытка реагентов в готовом нродукте. Сигнал разности амплитуд переменных;: составляющих соотношения расходов входных реагентов и избытка, одного из реагентов в готовом продукте, пропорциональный доле непрореагировавщего реагента, из блока 7 нскту шет в блок 3 суммирования, изменяя соотношение расходов входных реагентов и поддерживая зацакное значение доли непрореагировавшего реагента, На оси абсцисс показаны три точки А, Б и В. Если соотношение расходов для нормал ного протекания реакции лежит в точке то реакция идет полностью без избытка реагентов в готовой массе, В точке В соот ношение расходов таково, что дополнительный расход одного из реагентов не приводит к увеличению глубины реакции и весь дополнительный реагент идет в избыток, . В этом случае синусоидальяые возмущения на соотношение расходов входных реаге тов вызовут значительные изменения избытка одного из реагентов в готовом продукте, В точке Б такие же синусоидальные возмущения соотношения расходов входных реагентов вызовут меньшие изменения избыт ка одного из реагентов в готовом продукте, Это объясняется тем, что при соотнощенни входных реагентов, соответствующем точ; Б, дополнительный расход реагента частью вступает в реакцию и лишь частично идет в избыток. Поскольку при синусоидальном изменении соотношения расходов входных реагентов можно предсказать амплитуду переменной составляющей избытка одного из реагентов в готовом продукте при условии, что реагенты не вступают в реакцию, что соответствует точке В, то измеряя действительную амплитуду переменной составляющей избытка, соответствующую соотношению расходов исходных реагентов в точке Б, и вычитая ее из предсказанной в точке В, получим сигнал, пропорциональный доле дополнительного реагента, не вступившего в реакцию, JlpHMeром осуществления предлагаемого способа может служить способ управления реакцией окисления парафина до жирных кислот в процессе производства синтетических жирозаменителей. На регулятор 1 соотношения расходов врздух- эеакционнаясмесь воздействует синусоидальный пневматический постоянный по амплитуде.сигнал, вырабатываемый генератором низкочастотных колебаний 2, который вызывает изменения расхода воздуха. Выходной сигнал с регулятора 1 соотношения через блок суммирования 3 при помощи исполнительного механизма 4 управляет расходом воздуха, поегупающего в реактор 5, Сигнал от анализатора б избытка кислорода в отработанных газах поступает в блок 7 сравнения амплитуды, где сравнивают переменные составляющие сигналов колебания расхода воздуха и избытка кислорода в отработанном газе. Сигнал разности амплитуд переменных составляющих соотношения расходов: реакционная смесь-воздух и избытка кислорода в отработанных газах, пропорциональный доле непрореагировавшет о кислорода, из блока 7 поступает в блок суммирования 3, изменяя соотношение расходов реакционная смесь-воздух, поддерживая заданное значение непрореагировавшего кислорода, по величине которого судят о глубине реакции, Если доля непрореагировавшего кислорода соответствует заданной, глубина реакции соответствует оптимальной. Формула изобретения Способ управления химической реакцией, например реакцией окисления парафина до жирных кислот, путем поддержания соотно- шения расходов реагентов с коррекцией по величине избытка одного из реагентов, отличающийся тем, Что, с целью оптимального ведения процесса, поддержание

соотношения расхопов реагентов ocyiueciвляют с учетом глубины реакции, Опрер- ляемой по отношению числа молей сырь,, вступившего в реакцию, к общему числу молей сырья, нахоояшегося в зоне реакгли.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Червинский К. А. Управление реакциями нефтехимического синтеза, М., Химия, 1968, с. 56.

1

:5Й7ВД