Устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия

 

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.

СОК)З СОВЕ ТСКИХ

СОЦЙАЛИСТИНЕСкИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697899/26 (22) 31.05.89 (46) 23.08.91. Бюл. М 31 (71) Латвийское производственное биофармацевтическое обьединение "Латвбиофарм" и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) В.И.Сахненко, В.В.Кашмет, М.В.Соколов, Ю.В.Павлов, Н.В.Латыпов, В,Г.Зарембо-Рацевич, Г.Ф.Кумеров и В,Я.Павил (53) 66,012-52(088.8) (56) Плановский А.П, и др. Аппаратура промышленности полупродуктов и красителей. — М.: ГХИ, 1964, с.203, Химическая промышленность, 1982, N 3, с.181-183. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОМ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) 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

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

„„5U„„1672420 А1 (я is G 05 0 23/19, В 01 J 19/00, С 07 В 11/00 температуры реакционной массы, сокращение длительности процесса дозирования компонентов и увеличения надежности функционирования реактора. Регулируют температуру реакционной массы одновременным изменением синхронной подачи двух компонентов иэ 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 3 и змеевика расположены рН-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.

1 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 реакционнои масси сокращения

1672420

20

55 длительности процесса доэирования 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 обьемов.

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 нижний входной патрубок 10 рубашки поступает рассол в теплообменники реактора для сьема тепла экэотермических 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 обьема. 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 ЗАП P E T 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 обьекта по управляющему каналу, Блок управления двигателем 29 представляет собой тиристорный преобразователь частоты, позволяющий изменять скорость вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как наиболее простого по устройству и надежного в эксплуатации в широком диапазоне, что и обусловливает значительную переменную производительность дозатора.

На входе рассола в рубашку установлен

ПИП 31 контроля наличия вакуума, соединенный последовательно через ВИП 32 с 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 логического 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 логического элемента ИЛИ 33, выход которого связан с вторым входом логического элемента 3АПРЕТ 30.

Для контроля расхода дозируемых компонентов и исправности работы дозатора 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

42 и 43; 44 и 45 — импульсные линии передачи сигналов.

Работа устройства автоматического управления РПНД протекает следующим образом.

Температура реакционнои массы регулируется изменением подачи дозируемых компонентов в реактор. При отклонении температуры от заданного значения сигнал с регулятора 28 поступает на блок управления скоростью вращения двигателя 29 и пропорционально Реличине и знаку отклонения определяет скорость вращения двигателя 20 и, следовательно, скорость перемещения траверсы 17 Последняя перемещает за счет штоков 16 и 22 вытеснители

15 и 21 в мерниках. Вытеснители. перемещаясь вниз с переменнои скоростью, вытесняют иэ мерников 2 и 3 через боковые выходные патрубки 23 сno iii i:òâóþùèå объемы доэируемых жидкостеп л г)еяктор с

1672420 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 теплообменных устройств реактора сигнал с ПИП 31 через ВИП 32 с блоком уставок поступает на вход логического элемента ИЛИ 33. Последний вырабатывает запрещающий сигнал логическому 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 подаются на вход логического элемента 33, выходной сигнал с которого вырабатывает запрещающий сигнал логическому элементу 30. На основании этого сигнала двигатель 20 будет остановлен, и подача компонентов прекратится.

Таким образом, при отклонении хотя бы одного иэ 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 доэатора, предотвратив развитие аварийной ситуации путем отсечки подачи компонентов в реактор.

Как следует иэ 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 ис5

50 ходных компонентов, два доватора с «р.<бором управления, первичный и вторичнь<й из мерительные преобразователи температуры реакционной массь< и адан<ив ный регулятор. о т л и ч а ю гц е е с я тем, что с целью повышения качества комеч«о о про дукта эа счет повышения то <ности 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 иэ рубашки и змеевика, причем вторичные измерительные преобразователи снабжены блоками уставок, а также регулируемый привод с блоко<л управления подачи компонентов и электродвигателем вытеснители различных обьемов, 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 вторичныи измерительный преобразователь, адаптивныи регулятор и блок управления соединен с первым входом логического элене«та ЗАПРЕТ, выход которого соединен с электродвигателем, сvяэанным ходовым винтом с гаикои траверсы, а траверса через штоки жестко связана с вь<теснителями в мерниках причем выход первичного измерительного преобразователя контроля вакуума на линии подачи хладлгента через теплообменники реактора сое динен через вTîðè÷<<ыи измерительныи преобразователь с первым входом логического элемента И IÈ, второи вход которого через вторичный измерительный преобразователь контроля рН соединен с выходом первичного измерительного преобразователя рК на выходе хла,:;агента из рубашки. выход первичного измер«ельного 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

167242()

77

Фиг. 2

1672420

Составитель А.Прусковцов

Техред М.Моргентал Корректор T. Ïîæî

Редактор О.Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.(агарина, 101

Заказ 2839 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5