Устройство контроля процесса перемешивания в реакторе

 

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,SU„„ I 675866

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4698131/26 (22) 31.05. 89 (46) 07.09. 91. Бюл, У 33 (71) Латнийское 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) Анторское свидетельство СССР

У 1194862, кл. С 07 В 43/02, G 05 D 27/00, 1984, Авторское свидетельство СССР

11 689713, кл. В 01 F 7/00, G 05 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 промьпппенностях.Целью предлагаемого технического решения являИзобретение относится к управлению потенциально опасными процессами химической технологии и касается в частности, вопросов автоматической противоаварийной защиты экзотермических процессов нитрования, сульфирования, хлорирования, окис пения и других процессов органическо. ($f)5 С 05 Р 27/00, С 07 В 43/02 сВ 01 J 19/00 ется 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 пьеэометрических 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 перемеши— вания. 2 ил, го синтеза, осуществляемых в реакторах смешения периодического (РПД), полунепрерывного (РПНД) и непрерывного (РНД) действия, которое может найти широкое применение в химической, нефтехимической, лакокрасочлой химико-фармацевтической, витаминной, пищевой и других отраслях промьпплен1675866 ности при произвоцстве JIBKdpcтвеннь>х препаратов, витаминов, красителей, лаков, антикоррозийных присадок и унифицируюших добавок к моторным топ- 5 линам.

Цель изобретения — повышение надежности контроля, На фиг.1 приведена функциональная схема устройства АСЗ, на фиг.2 — ниж- 10 ний срез и боковые отверстия у двух пьеэометрических трубок, РПНД 1 с рубашкой. 2 (фиг, 1) снабжен мешалкой 3 с двигателем 4 и клапаном 5 аварийного сброса, Через 15 верхний патрубок 6 реактор заполняется буферным раствором до отметки 7 с целью создания первоначальной поверхности теплосъема и обеспечения погружения мешалки в реакционную 20 массу, Дозируемая подача нитрующего и нитруемого компонентов производится через отсечные клапаны 8, Подача рассола в рубашку производится через 25 нижний 9, а выход через верхний 10 боковые патрубки, Сброс газообразных продуктов реакции производится через вытяжную си тему 11 реактора, 30

По окончании,цоэиронки уровень реакционной массы повьппается до отметки 1?.

Внутри реактора расположены пьеэометрические трубки 13 и 14, установленные соответственно у вала мешалки

3S .и у стенки аппарата.

Для питания трубок сжатым воздухом предназначены регуляторы 1.5 стабилизации расхода, 40

Для измерения текущего значения уровней с преобразованием в соответствующий TQKoBbINi сигнал ричный измерительный прибор (ВИП) 16, выполненные в виде напоромеров с нормирующим преобразователем.

Для измерения глубины вихревой воронки по перепаду уровней реакционной массы у вала мешалки и у стенки аппарата предназначены пьеэометричес50 кие трубки 13 и 14, установленные соответственно у вала мешалки и у стенки аппарата,. При этом выхоц с пьезометрической грубки у вала мешалки соединен с отрицательной камерой

17 дифманометра, а выход с пьезомет55 . рической трубки у стенки аппарата связан с положител:ьной камерой дифманометра, Токовый выход дифманометра 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 противоаварийного yïðaâëÿþùeão 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 помехоэащищенных микромодулей повышенной степени интеграции, На фиг,2 показано расположение нижнего бокового отверстия 23 у пьеэометрической трубки 13, установленной у вала мешалки, и угол среза М у пьеэометрической трубки 14, установленной у стенки аппарата, где цифрой 24 обозначено направление воздушного патока 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 . а .- ВИП, этом случае разрешающий сигнал поступит на приводы отсечных клапанов 8, последние откроются, и дозируемые компоненты начнут подавать в реактор.

При ложном срабатывании или опас-ном отка" å 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 пут .ьc:àöêH уровней реакционной массы у вала мешалки и у стечки реактора, Для простейшей мажоритарной системы типа "2 из 3" вероятности отсутствия опасного (Р, ) и ложно" î (РА ) отказа В зависнMocти От верон TJJG«TH отсутствия отказов составляющих ее подспсчet< бу,. е. p:JH ==;

Ро=Ро Роа+ о . оэ+ <>i o8

2Р0 Ро Роз

РАi .Л2. eg 43 41 43

-2P<, < Р4 PÀ5 где Р, Р вероятности отсутствия опасного отказа и ложного срабатывания i-го измерительного канала.

Вьгигрыш в надежности тем больше, чем ближе Р и Ро к и при равной надежносги подсистем сос-авят 5-10Х

Синтезированный таким образом

ЛАЗ обладает робастными свойствами, т.е, минимальной чувствительностью к системным неопределенностям и шумам и максимальнои чувствительностью к отклонениям контролируемых параметров по перемешиванию, При больших экономических потерях, Ьызванных ложными срабатываниями АСЗ, этот метод повышения надежности позволяе.г значительно уменьшить вероятность отказов с одновременным повы5 16

{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

75866 шеннем надежности АСЗ, связанной с вь:,олнением требований по обеспечению безаварийного функционирования устройства контроля процесса перемешивания °

Фор мула из обретения

Устройство контроля процесса перемешпвания в реакторе, содержащее первичнь;е измери тельные преобразователи контроля уровня реакционной массы у FBJJ3 мешалки и у стенки реактора, состветствующие им вторичные измерительные приборы, блок определения глубины вихревой воронки, отсечные к. J".!:::Iы подач! J коапп Hснтов о т л и" гг е е с я те. :, что, с цс-.ью повышения надежности контроля,, ovo доп; лиц 1 ельно содео2iчт пва р:. г >л,тTC ра расхода воздуха, первичный измерительный преобразователь глубины вихре. .ой воронки, кон".,енсатopы, выпрямители, два пороговых элемента, логический мажоритарный автомат защиты, а первичные измерительные греобразовагели контроля уговня выполнены в виде пьезометрическпх трубок, при этом пьезометрическая трубка„ установленная у вала мешалки, направл;-- а своим,:ижним боковым отверстием

30 радиально к с генке реактора, пьеэом,-р,.-;е,: кан грубка, ус гановленная у стснки реактора, направлена нижним

35 срезом навстречу циркуляционному потоку реакционной массы, первичный измерит ел ьный преобразоват чь глубины вихревой воронки выполнен в виде диф40 манометра, вторичные измерительные преобразователи контроля уровня выпол- нены в виде напоромеров, блок измерения глубины вихревой воронки снабжен блоком уставок, а выход с пьезометрпческой трубки у вала мешалки соедн:; н параллельно с первым регулятором расхода воздуха, первым напоромером и с минусовой камерой дифманометра, выход с пьезометрической трубки у стенки реактора соединен па— раллельно 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

1 675866 первого порогового элемента связан с первым входом логического автомата защиты, дискретный выход с прибора измерения глубины вихревой воройки соединен с вторым входом логи° ческого автомата защиты, дискретный выход с второго порогового элемента связан с третьим входом логического автомата защиты,- а дискретный выход с логического автомата защиты сое5 динен параллельно с приводами отсечных клапанов на линии подачи компонентов в реактор.

16 75866

Составитель А,Прусковцов

Техред П.Олийнык Корректор H. Ревская

Редактор Н,Рогулич

Заказ 3520

Тираж

Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производств.нно-издательский комбинат "Патент", „ Ужгород, л. Гагарина, 101