Устройство автоматического управления экзотермическим процессом в реакторе полунепрерывного действия

 

Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами в реакторах полунепрерывного действия и может найти применение в химико-фармацевтической и лакокрасочной промышленности. Целью изобретения является сокращение длительности ведения процесса, увеличение степени заполнения реактора и повышение надежности устройства. Сущность изобре тения состоит в импульсном синхронизированном режиме подачи сыпучего компонента в реактор путем кратковременного включения двигателя шнекового дозатора и одновременного слива жидкого компонента из мерной емкости за счет закрытия отсечного нормально открытого клапана на входной линии и открытия отсечного нормально закрытого клапана на сливной линии с блокировкой подачи их по температуре реакционной массы. Соотношение режимов заполнения, загрузки и блокировки устанавливается с помощью генераторов импульсов, интеграторов и триггера. 4 ил. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. Ж „„1690840 А1 (я)ю B 01 J 19/00. G 05 0 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в ы, --,-,ë iè

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4674721/26 (22) 10.04.89 (46) 15.11.91, Бюл. ¹ 42 (71) Химико-фармацевтический комбинат

"Акрихин" и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) В.Н.Рябов, В.С.Дрижов, В.И.Сахненко и

В,В.Кашмет (53) 66,012-52(088,8) (56) Беркман Б.Е. Промышленный синтез ароматических нитросоединений и аминов.

M.; Химия, 1964, с, 344.

Авторское свидетельство СССР

¹1181701,,кл,,В 01 J 19/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ В РЕАКТОРЕ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами в реакторах полунепрерывного действия и может найти

Изобретение относится к технике óïравления экзотермическими процессами, реализуемыми в реакторах полунепрерыв- . ного действия (РПНД), касается, в частности, стабилизированной и синхронизированной импульсной подачи жидкого и сыпучего компонентов с учетом температуры реакционной массы, и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической, лакокрасочной промышленности при производстве промежуточных и целевых продуктов, а также лекарственных препаратов, применение в химико-фармацевтической и лакокрасочной промышленности. Целью изобретения является сокращение длительности ведения процесса, увеличение степени заполнения реактора и повышение надежности устройства. Сущность изобретения состоит в импульсном синхронизированном режиме подачи сыпучего компонента в реактор путем кратковременного включения двигателя шнекового доэатора и одновременного слива жидкого компонента из мерной емкости эа счет закрытия отсечного нормально открытого клапана на входной линии и открытия отсечного нормально закрытого клапана на сливной линии с блокировкой подачи их по температуре реакционной массы. Соотношение режимов заполнения, загрузки и блокировки устанавливается с помощью генераторов импульсов, интеграторов и триггера. 4 ил.

О (ф

Цель изобретения — сокращение дли- . тельности . ведения процесса, увеличение степени заполнения реактора и повышение надежности устройства.

На фиг.1 приведена функционапьнав . )ьь схема управления РПНД; на фиг.2 — струк- а турная схема блока управления импульсной подачей доэируемых компонентов; на фиг.3 — циклограмма работы блока управления импульсной подачей (БУИД) доэируемых компонентов; на фиг.4 — график сравнительной длительности дозировки компонентов без использования предлагаемого

1690840

50 изводится с помощью соответствующих электропневматических дискретных преобразователей (ЭДП) 28 и 29 по команде с

БУИД, Включение двигателя шнекового питателя осуществляется по сигналу с магнитного пускателя 30;

Контроль текушего значения уровня жидкого компонента (серной кислоты) IB расходной емкости и определения как количе55 технического решения и при его использовании, Устройство автоматического управления экэотермическим процессом в РПНД (фиг.1) включает в себя реактор 1, расходную емкость 2, мерную емкость 3, бункер

4 сыпучего компонента и шнековый питатель 5, РПНД состоит из рубашки 6, тихоходной якорной мешалки 7, двигателя 8 мешалки и клапана 9 выгрузки.

РПНД снабжен вытяжной системой 10 для отвода газообразных продуктов реакции, патрубкэми 11 и12 соответственно подачи и отвода хладагента рассола через руоашку реактора, сифоном 13 для эвакуации содержимого реактора по окончании процесса. Через за- . грузочный патрубок 14 реактор перед началом процесса заполняется одним из исходных компонентов (раствором 4-нитротолуола в смеси уксусного ангидрида и кислоты) до отметки 15, По окончании дозировки уровень реакционной массы повыша ется до отметки 16.

На входной линии 17, соединяющей расходную емкость с мерной емкостьк>, установлен отсечной клапан 18 обратного принципа действия (H0), а на сливной линии 19, соединяющей мерную емкость с реактором, расположен отсечной клапан 20 прямого принципа действия (H3).

С помощью воздушной линии 21, обеспечивающей полноту заполнения и слива мерной емкости, последняя соединена с воздушной полостью расходной емкости.

Расходная емкость перед началом процесса заполняется дозируемым компонентом (серной кислотой) до отметки 22, Бункер загружается сыпучим компонентом (бихроматом натрия - "Хромпик") до уровня 23, В качестве привода шнекового питателя служит двигатель 24.

Для измерения температуры в РПНД предназначен первичный измерительный преобразователь (ПИП) 25 с вторичным измерительным преобразователем (BNll) 26, снабженным блоком уставок на одно дискретное значение, выход с которого связан с входам БУИД 27, Управление отсечными клапанами, проства сдозированного компонента в реактор, а следовательно, и стадии протекания процесса дозирования, так и момента ее окончания, реализуется посредством ПИП 31 и

ВИП 32.

БУИД состоит из (фиг.2) установочного импульсного генератора 33 с фиксирован-. ной частотой и периодом импульса 5 мин, первого интегратора (элемента задержки)

34, связанного с первым усилителем 35 мощности, управляющим ЭДП отсечного клапана НО заполнения мерной емкости, триггера 36, логического элемента ЗАПРЕТ

37, измерительного импульсного генератора 38 с фиксированной частотой и периодом импульсов 5 с, второго усилителя 39 мощности, управляющего ЭДП отсечного клапана

НЗ слива с мерной емкости, второго интегратора 40 и третьего усилителя 41 мощности, управляющего магнитным пускателем двигателя шнекового питателя.

Обратная связь, охватывающая измерительный импульсный генератор 38 и второй интегратор 40, требуется для отключения генератора импульсов пор истечении времени, необходимого для загрузки в реактор того количества "Хромпика", которое определяется длительностью работы шнекового дозатора в течение 15 с.

Частота импульсов генераторов различна. Первый генератор 33 является установочным и работает с постоянной частотой и периодом 600 с (первые 300 с определяют

"1", а вторые 300 с — "0"), Он состоит из собственно генератора импульсов (Т 3 с) и двух последовательно соединенных десятичных счетчиков (Тоб = 5 мин).

Второй генератор 38 является измерительным. Он работает с постоянной частотой и периодом(Т= 5 с) по команде с первого генератора и через второй интегратор 40 (Т

= 15 с) определяет длительность включения шнекового дозатора.

Триггер 36 предотвращает нарушение режима последовательности загрузки в реактор двух компонентов при аварийном повышении температурной реакционной массы.

Если при сливе одного из компонентов температура внезапно поднялась, то с триггера поступает запрещающий сигнал.на загрузку другого компонента.

С целью исключения неполноты слива одного из компонентов при наличии разрешающего сигнала по температуре реакционной массы при восстановлении ее до регламентного значения переброс триггера в исходное состояние возможен лишь при очередном цикле поступления команды на выдачу доз.

1690840

Устройство работает следующим образом.

По команде с БУИД27для поочередной и последовательной подачи дозируемых компонентов: жидкого — серной кислоты и сыпучего -"Хромпика", заполняется сначала мерная емкость 3 эа счет открытия клапана

18 на линии подачи серной кислоты из расходной емкости 2.

При этом установочный импульсный генератор 32 вырабатывает импульсы с определенной частотой, суммируемые на первом интервале 34, и по истечении установленной длительности, равной 2,5 мин, с него поступает командный импульс ("1". на первый усилитель 35 мощности, управляющий через ЭДП 28 приводом клапана 18, открывая последний, и серная кислота заполняет мерную емкость 3 объемом 2 дм и часть воздушной линии 21 до уровня ее в расходной емкости 2. Такой объем мерной емкости, а также длительность ее заполнения и слива связаны, с одной стороны, с мощностью теплосъема рубашки реактора, а с другой стороны, величиной статического напора жидкости в мерной и расходной емкостях, что, в конечном итоге, предотвращает возникновение аварийных режимов по повышению температуры реакционной массы, Сигнал с первого интегратора 34 через

300 с ("0") поступает на триггер 36, который выдает командный импульс второму усилителю 39 мощности, управляющему через

ЗДП 29 приводом клапана. 30, установленного на сливной линии иэ мерной емкости 3.

Клапан открывается, и серная кислота сливается в реактоо.

Одновременно сигнал с триггера 36 запускает и второй измерительный генератор

38 импульсов. Импульсы суммируются на втором интеграторе 40, который по истечении 15 с выдает командный сигнал третьему усилителю 41 мощности, управляющему магнитным пускателем 30 двигателя 24 шнекового питателя, который в течение 15 с производит загрузку в реактор потребного количества "Хромпика".

При аварийном повышении температуры реакционной массы с 8ИП 26 поступает дискретный сигнал на логический элемент

ЗАПРЕТ 37. По сигналу последнего триггер

36 запирается, блокируя таким образом открывание отсечного клапана 20 на сливной линии 19 и включение двигателя 24 шнекового питателя 5.

Если в течение этих 2,5 мин температура реакционной массы снижается до регламентного значения и на триггер 36 поступает разрешающий сигнал на слив и

Формула изобретен ия

Устройство автоматического управления экзотермическим процессом в реакторе полунепрерывного действия, содержащее реактор с рубашкой, мешалкой, донным клапаном, патрубками подачи и вывода хладагента в рубашку, патрубками подачи материальных потоков, расходную емкость, датчики температуры в реакторе и уровня в расходной емкости, отсечные клапаны подачи компонентов в реактор, преобразователи, два генератора импульсов, элемент

ЗАПРЕТ, два усилителя, измерители температуры и уровня, регулятор температуры, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения длительности ведения процесса, увеличения степени заполнения реактозагрузку компонентов в реактор, то пере ключение триггера происходит не сразу. а лишь при наступлении следующего цикла поступления команды на подачу компонен5 тов в реактор.

На фиг.З представлена циклограмма работы БУИД при дозировке жидкого (Ч ) и сыпучего (Gg) компонентов, где на оси абсцисс представлены длительности: гз — за10 полнения серной кислотой мерной емкости; г,— слива серной кислоты из мерной емкости в реактор; тщ- включения шнеково о дазатора подачи "Хромпика" в реактор, а на оси ординат; Ч, — объем сливаемой единичной

"5 дозы серной кислоты в реактор Go — весовое количество "Хромпика", подаваемого в реактор за 15 с работы шнекового дозатора, Использование предлагаемого технического решения позволяет в 1,5 раза увели20 чить загрузку исходных компонентов и сократить длительность дозировки с 18 ч

{ i> ) до 4,5ч (rp ), На фиг.4 представлены:

G — суммарная загрузка "Хромпика" в реактор без 1(1) и при 3(1) использовании изо25 бретения; Ч» — суммарный объем серной кислоты, подаваемой в реактор без 2(2) и при 4(2) использовании предлагаемого устройства.

Кроме того, это позволяет поднять вы30 ход целевого продукта и повысить его чистоту; уменьшая количество примесей и устраняя наличие смол в продукте.

Реализация предлагаемого технического решения не потребует разработки специ35 альных приборов и может быть выполнена на базе серийных средств автоматизации. а

БУИД собран на основе интегральных микромодулей серии "Логика — И", отличзющейся широкими функциональными воэможностя"0 ми, низкой стоимостью и достаточной надежностью.

1690840 ра и повышения надежности устройства, оно дополнительно содержит вторую расходную емкость со шнековым питателем, мерную емкость, два интегратора, триггер, третий усилитель, причем частота первого установочного генератора импульсов выше частоты второго измерительного генератора импульсов, а выход с первой расходной емкости последовательно через первый отсечной клапан обратного принципа действия, мерную емкость, второй отсечной клапан прямого принципа действия соединен с первым патрубком материального потока в реактор, выход второй расходной емкости через шнековый питатель направлен к второму патрубку материального потока в реактор, причем выход с первого установочного генератора импульсов последовательно через первые интегратор, усилитель, преобразователь связан с приводом второго отсечного клапана прямого принципа действия, а второй выход с первого интегратора соединен с первым входом

5 триггера, выход с которого параллельно через вторые усилитель, п реобразователь связан с приводом первого отсечного клапана обратного принципа действия, а через вторые измерительный генератор импульсов, 10 интегратор, третий усилитель соединен с магнитным пускателем двигателя шнекового питателя, причем выход с второго интегpampa параллельно направлен к второму входу второго измерительного генератора

15 импульсов, выход с датчика температуры последовательно через измеритель температуры с встроенным позиционным регулятором, элемент ЗАПРЕТ соединен с вторым входом триггера, 1690840

@bc. Р

Ук

Рд

Од

1690840! кг

Редактор А,Огар

Заказ 3879 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,гагарина, 101

"Г

Составитель А.Прусковцов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор О.Кундрик