Устройство для автоматического управления химическим процессом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛ-НИЯ ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и рег лируюи е клапаны расходов ис.ходных компонентов, датчик вы.ходного параметра. , JUKcooNo отличающееся тем, что. с целью упрощения стройства и повьипепия качества регу,аирования , оно дополнительно содержит коррекТ 1руюн1ий регулятор, блок вычисления коэффициента соотионюния расходов исход ных компонентов, блок вычисления выходного параметра и сумматор, при этом датчики расходог исходных компоиоптов подключены к входам блока в1 1числе1П1Я коэффициента СООТНОП1СННЯ расходов исходных компонентов , выход которого через блок вычисления выходного параметра соединен с первым входом сумматора, подключенного вторь1м в.чодом к датчику выходно1Ч) параметра, а вы.чодом к входу корректирующего регулятора , выход которого связан с входом регулятора расхода одного из исходных компоQ $ нентов. СП ) {,5 ,0 Фиг.1 / rtfOft

СОЮЗ COBETCH)4X

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.,SU,.„, 1191104

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (22

Ф.2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3288693/23-26 (22) 20.03.81 (46} 15.11.85. Бюл. № 42 (72) Н. Ф. Сорокин. P. М. Бесицкий, В. И. Бутенев, И. И . Литвиненко, А. Н. Nopгунов, Г. H. Соколов и П. А. Обновленский (53) 66.012 — 52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 610858, кл. С 11 С 1/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 565912, кл. С 07 С 51/52, 1973. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧГ(.КОГО УПРАВ.1 "НИЯ ХИМИЧЕСКИМ

ПРОЦЕССОМ, содержащее последователь но соединенные датчики, регуляторы и рег лируюп е клапаны расколов исходных компонентов, латчик выкодного параметра, (51) л 11 О1 1 1()/()0 (11 I i()0 (:(0 ) () 7 ()(от,шчающеесл тем, что, с ((елью упрощения

,(Tðoéñòâà и повыи сния качества регулировав (я. оно дополнительно содержит корректирующий регулятор, блок вычисления к.>эффи пиен га cooTHolllc í Hÿ расходов иско.i. нык компонентов, б. lol< вычисления выходного параметра и сумматор, IlpH этом датчики расколов и(кодны l(()((lloII(IITHB подключены к входам блока вычисления коэффициента соотношения расколов исходпык компоII(.IIToB, выход которого через блок вы пгслсHIIH выкодногo параметра соединен с первым входом сум м атора, полключеH Hol o вторы)м входом к датчику выходного параметра, d выходом к входу корректирующего регулятора. выхол которого связан с входом регулятора расxода одного из искодных компонентов.

1191104 висимости вязкости от кислотного числа окис 55 ленного парафина и вязкости от концентрации карбоната натрия носят линейный харак тер изменяя лишь крутизну по мере увеличеИзобретение относится к устройствам автоматического управления технологическими процессами, в частности процессом омыления окисленного парафина в производстве синтетических жирных кислот (СЖК), и может быть использовано в химическои, нефтехимической, пищевой и других с аналогичными процессами отраслях промышленности

Известен способ автоматического управления процессом омыления, заключающийся в изменении соотношения расходов исход- ных компонентов и кратности циркуляции в зависимости от величины разности между текущим и заданным значениями вязкости реакционной смеси (1).

Недостатком способа автоматического управления по величине вязкости реакционной смеси является ее зависимость от качественных показателей исходных компонентов

Известно также устройство для автоматического управления процессом карбонатного омыления, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны расходов исходных компонентов, датчик выходного параметра (2).

Недостатком данного устройства является наличие нескольких анализаторов качества, что приводит к усложнению конструкции устройства и снижению качества регулирования.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что о«о дополнительно содержит корректируюгций регулятор, блок ычисления коэффициента соотношения расходов исходных компонентов, блок вычисления выходного параметра и сумматор, при этом датчики расходов исходных компонентов подключены ко входам блока вычисления коэффициентов соотношения расходов исходных компонентов выход которого через блок вычисления выходного параметра, соединен с первым входом сумм атора, подключен ного вторым входом к датчику выходного параметра, а выходом к входу корректирующего регулятора, выход которого связан со входом регулятора расхода одного из исходных компонентов.

На фиг. 1 представлен график зависимости вязкости карбонатной массы (Мщ, „,) от коэффициента соотношения расходов исходных компонентов (К с,); на фиг. 2 блок-схема данного устройства.

Из приведенных зависимостей (фиг. 1) следует, что при неизменном коэффициенте соотношения исходных компонентов дрейф статической характеристики процесса характеризуется увеличением вязкости с увеличением кислотного числа оксиленного парафина и концентрации карбоната натрия. За15

50 ния коэффициента соотношения (глубины омыления), что говорит о линейном характере дрейфа статической характеристики Мхсми (Kco) от указанных параметров. Линейный характер дрейфа объясняется линейностью связи глубины омыления с кислотным числом окисленного парафина и концентрации раствора карбоната натрия через стехиометрическое соотношение и динамическую

Вязкость.

Изменение вязкости карбонатной массы с изменением коэффициента соотношения расходов исходных компонентов имеет следующий характер

АМксооя.= tg K о

Устройство содержит эжектор-смеситель

I, реактор 2 (первый из трех последовательно соединенных),оснащенный барботажным устройством для перемешивания, датчик 3 расхода окисленного парафина, регулятор 4 и регулирующий клапан 5, датчик 6 расхода раствора карбоната натрия, регулятор 7 и регулирующий клапан 8, блок 9 вычисления коэффициента соотношения расходов исходных компонентов, блок 10 вычисления выходного параметра (вязкости), датчик 11 выходного параметра (вязкости), измерительный преобразователь 12, сумматор 13 и корректирующий регулятор 14.

Устройство оптимального управления работает следую щи м об разом.

При изменении (дрейфе), например, кислотного числа окисленного парафина изменяется (увеличивается или уменьшается) сигнал, поступающий с датчика 11 вязкости на вход преобразователя 12. Далее сигнал с преобразователя 12 поступает на второй вход сумматора 13, на первый вход которого поступает сигнал с блока 10 вычисления выходного параметра, пропорциональный расчетному значению вязкости кароонатной массы. Выходной сигнал сумматора 13, пропорциональный величине рассогласования (больше или меньше нуля) между действительным и расчетным значениями вязкости, поступает на первый вход корректирующего регулятора 14, на второй вход которого поступает сигнал задания, пропорциональный нулевой величине рассогласования. Выходной сигнал регулятора 14 корректирует (увеличивает или уменьшает) задание регулятора 7 расхода карбоната натрия. Выходной сигнал регулятора 7 изменяет (увеличивает или уменьшает) воздействие на регулирующий клапан 8, который изменяет расход карбоната натрия в эжектор-смеситель 1 реактора 2. Изменение расхода карбоната HBTрия изменяет величину сигнала, поступаюше"о от датчика 6 на вход блока 9 вычисления коэффициента соотношения расходов, на другой вход блока 9 поступает сигнал от датчика 3 расхода окисленного парафина, стабилизация которого осуществляется с помощью регулятора 4 и регулирующего кла1191104

° л

/7ар гзгаиалыо газ Ьз3ух, пар Ъ ь

Ъ х

ВНИИПИ Заказ 7051/6 Тираж 540 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пана 5. Выходной сигнал блока 9 через блок

10 вычисления выходного параметра поступает на первый вход сумматора 13 в виде сигнала, пропорционального расчетному значению вязкости карбонатной массы. Сигнал от датчика 1-1, пропорциональный новому, полученному в результате коррекции соотношения р.:сходов исходных компонентов, значению. вязкости, поступает через преобразователь 12 на второй вход сумматора 13, выходной сигнал которого пропорционален величине рассогласования между действительным и расчетным значением вязкости.

Движение системы управления будет происходить до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной нулю, что отвечает оптимальной глубине омыления в условиях дрейфа статических характеристик при изменении качественных показателей компонентов процесса карбонатного омыления.

Данное устройство может быть применено для управления любым нестационарным как линейным, так и нелинейным (в том числе с экстремальной характеристикой) процессом, где возможно непрерывное оперативное измерение параметров статической характеристики, дрейф которой известен и аналитически выражен.

Дополнительными примерами управления технологическими процессами в условиях дрейфа статических характеристик могут служить процессы, где в реакторах, например трубчатых печах или котлах, температурный режим поддерживается количеством сжигаемого топлива и необходимым количеством воздуха, подаваемого в топку.

Для каждого расхода топлива существует определенное значение воздуха, при котором тем пература топочного пространства будет максимальна. Уменьшение подачи воздуха от оптимального значения снижает температуру за счет неполного сжигания топлива, увеличение также приводит к понижению температуры за счет охлаждения топочного устройства избыточным воздухом. Статическая характеристика печи при этом бу- дет дрейфовать в плоскости параметров. 3адача управления состоит в поддержании мак симальной температуры при переменных входных величинах, применяя линейный регулятор взамен экстремального, сложного в наладке и эксплуатации.

Примером объекта с дрейфующей экстремальной характеристикой может быть также реактор каталитического процесса, где скорость реакции и количество получаемого продукта зависит от температуры. При определенном повышении температуры в реакторе выход продукта увеличивается, достигая максимума. При дальнейшем возрастании температуры увеличивается отложение кокса на катализаторе, активность катали20 затора снижается, выход продукта уменьшается. Задача управления состоит здесь в поддержании максимальной производительности независимо от состава сырья.

Экономическая эффективность процесса карбонатного омыления до разной глубины определяется отношением стоимости карбоната натрия, едкого натра и серной кислоты, пошедшей на нейтрализацию избыточного количества карбоната и бикарбоната натрия, к стоимости едкого натра, пошедшего на нейтрализацию того же количества окисленного парафина.

С экономической точки зрения необходимо поддерживать оптимальную для конкретных значений качественных показателей исходных компонентов глубину омыления, ибо замена едкого натра на карбонат натрия выше 70о/о нецелесообразна. Наиболее выгодно вести карбонатное омыление оксида на глубине 60 — 70 /о. При этом стоимость гереработки снижается на 20 — 25 /о.