Система автоматического регулирования процесса термической этерификации жирных кислот бутиловым спиртом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (11) 619910 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено28.02.75 (2!)2113242/23-05 с присоединением заявки № .(23) Приоритет (43) Опубликовано 15.08.78.Бюллетень № 30 (4о) Дата опубликования описания 12.07.78

У (51) М. Кл. т 05 П 21/00

С 07 С67/00 .

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 66.062.. 6 1. 01 2-52 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Геков, Н. М. Маслова, Р, М. Бесицкий, и P. В. Колесникова (7! ) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА. ТЕРМИЧЕСКОЙ ЭТЕРИФИКАОИИ ЖИРНЫХ

КИСЛОТ БУТИЛОВЫМ СПИРТОМ

1 2!

Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в химической, пищевой и нефтехимической отраслях промышленности дпя управления химическими процессами, протекающими с выделением реакционной влаги, а также газа, в частнос ти дпя управления процессами термической этерификации жирных кислот бутиловым спиртом.

Известно устройство для поддержания стехиометрического соотношения двух жидких реагентов, состоящее из расходомеров и концентратомеров входных потоков, связанных через вычислительный блок с исполнительным механизмом(1 .

Известное устройство обладает недостатком — является устройством регулирования по возмущению и не имеет кон- 20 тура обратной связи по какому-либэ из выходных параметров процесса.

Вследствие этого известное устройство не позволяет автоматически поддернавать процесс в оптимальном режиме. 25

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система автоматического регулирования, содержащая контур регулирования температурного режима реактора, датчики расхода продуктов, датчик кислотного числа (2).

Недостаток известной системы при использовании для регулирования процесса термической этерификации заключается в том, что она не обеспечивает непрерывного поддержания оптимального значения глубины этерификации, в результате чего ухудшается качество конечного продукта и технико-экономические показатели в целом, Указанный,недостаток объясняется тем, что в известной системе or сутствует оперативное управление процессом по глубине этерификации.

11елью изобретения является автоматическое поддержание оптимальной глубины этерификации жирных кислот бутиловым спиртом.

Поставленная цель достигается тем, что известная система автоматического

619910

45

3 . регулирования процесса термической этерификации жирных кислот бутиловым спиртом, содержащая датчик температуры, регулятор температуры в реакторе, выход которого подсоединен с регулирую шему клапану на линйи подачи теплоно5 сителя в реактор, датчики расхода и кис лотного числа синтетических жирных кислот (СЖК), поступающих в реактор, датчик и прибор контроля расхода реакционной воды, дополнительно снабжена блоt0 ком определения оптимального расхода выделяющейся реакционной воды и блоком определения глубйны этерификации, причем входы блока определения оптимального расхода выделяющейся воды

15 подсоединены к выходам датчиков расхода и кислотного числа синтетических жирных кислот, выход упомянутого блока подсоединен к первому входу блока определения глубины этерификации, ко второ20 му входу указанного блока подсоединен вькод прибора контроля расхода реакционной воды, а выход блока определения глубины этерификвции подсоединен ко входу регулятора температуры в реакторе, 25

Вследствие изменения количеств отог:нанной реакционной воды при изменении качества и количества исходных жирныхкислот, предлагаемая система обеспечивает автоматическое поддержание оптимального режима процесса. Подтверждением служит следующее теоретическое обоснование, Этерификация жирных кислот бутиловым спиртом протекает по уравнению:

H — CH — ОН+ НΠ— СΠ— R >

«Ь—

R -CH — Π— СОВ+ Н Oj г Z

Реакция образования эфиров является обратимой и сопровождается выделением воды. Для сдвига реакции в сторону об- 40 раэования эфиров на практике осуществляется отгонка воды, Отогнанное количество воды, согласно стехиометрии, пропорционально глубине этерификации, определяемой по формуле 1

Г

Црр вт. где ГЭ вЂ” глубина этерификации,Я > — действительный расход отогнанной реакционной воды, Q y — теоретическое значение расхода реакционной воды, соответствующее 100%ному превращению СЖК в эфиры.

Причем теоретическое значение расхода реакционной воды Q . определяет ся, исходя из стехиометрий по формуле 2

16 кЧ Ок

56100 где кч- кислотное число исходных жирных кислот, Q g расход исходных жирных кислот, 18- молекулярный вес воды, 56100- молекулярный вес KOH

Нв чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы автоматического регулирования процесса термической этерификации жирных кислот бутиловым спиртом.,Синтетические жирные кислоты и бутиловый спирт поступают в реактор 1.

В реактор 2 поступают бутиловый спирт и проэтерифицированный продукт на доэтерификацию. Датчиком 3 и прибором 4 контролируется температура в реакторе с

1. Регулятор 5 и регулирующий клапан

6, установленный на линии теплоносителя, служат для регулирования заданной темпе ратуры в реакторе 1. Датчик 3, прибор 4, регулятор 5 и регулирующий клапан 6 составляет контур регулирования температуры. Датчик 7 и прибор 9контропируют рвсходС>КК, а датчик S и прибор 10 контропируют кислотное число СЖК. Блок 11

Определяет теоретическое значение расхода реакционной воды. Датчик 12 и приоор

13 контролируют расход отогнанной воды. Блок 14 определяет текущее значение глубины этерификации. Датчики 7,8, 12, приборы 9, 10 и 13, блоки 11 и 14 составляют контур управления глубиной этерификации.

Система автоматического регулирования процесса термической этерификации работает следующим образом.

Контур регулирования температуры в реакторе 1.

Температура в реакторе, определяющая тепловой режим реактора, в следовательно и расход отгоняемой реакционной воды, контролируется датчиком 3 и прибором 4, регулируется Регулятором 5, выходной сигнал которого управляет положением регулирующего клапана 6, изменяющего подачу теплоносителя в реактор

1, так, чтобы температура поддерживалась на заданном уровне, Контур автоматического управления глубин ой этерификвции.

Расход- СЖК контролируется датчиком

7 и прибором 9, кислотное число {качество) СЖК контролируется датчиком

8 и прибором 10. Блок 11 на основе выходных сигналов приборов 9 и 10 определяет по формуле (2) теоретическое значение расхода реакционной воды, соответствующее 1007 -ной глубине этерификации при данном расходе и кислотном числе СЖК. Датчиком 12 и прибором 13

619910 определяется действитепьное значение расхода отогнанной реакционной воды.

Выходные сигналы блока 11 и прибора

13 поступают в блок 14, который опредепяет по формуле (1), текущее значение глубины этерификации. Выходной сигнал блока 14 служит заданием регулятору 5 температуры.

При изменении расхода и качества жирных киспот, отмечаемом приборами

9 и 10, изменяется и расчетная величина >0 теоретического расхода реакционной воды, соответствующая 100%-ному превращению жирных кислот в эфиры и определяемая по формуле (2), что приведет к изменени ю вых одн ого си гнала блок а 1 1. Н а входы блока 14 поступают сигнал с вых да прибора 13, соответствующий дейст вительному расходу отогнанной реакционной воды. и новое значение выходного сигнала блока 11, так как бпок 14 опредепяет в соответствии с формулой (1) глубину этерификациц то это, в свою очередь, приведет к изменению выходного сигнала блока 14. Выходной сигнал бпока 14 является заданием регулятору

5 температуры в реакторе. Регулятор 5 воздействует на регулирующий клапан, который изменяет расход теплоносителя.

Это приведет к изменению температуры в реакторе и соответственно к изменению,, 30 расхода отогнанной реакционной воды.

Изменение сигнала задания блоком

14 регулятору 5 будет прэдопжаться до тех пор, пока тепловой режим реактора

1 не приведет к такому расходу отгоняемой реакционной воды, который сэответ ствует оптимальному значению глубины атерификации дпя нового расхода или кислотного числа жирных кислот. При атом выходной сигнал прибора 1 3, соот ветствуюший новому текущему значению расхода отогнанной реакционной воды и поступающий на вход блока 14 вместе с выходным сигналом блока 11, соответ ствуюшего атерификации, приведет к величине их отношения по формуле (1), соответствующей оптимальной глубине этерификации, Предлагаемая система управления 50 обеспечивает автоматическэе поддер>юние условий, обеспечивающих отгонку реакционной воды с заданным прибпижением к теоретическому значению выделяющейся реакционной воды, что соответствует оптимальной гпубине превращения жирных кислот в эфиры, По сравнению с извест-. ными системами она уменьшает дисперсию пэ глубине на 30-40% и освобождает полностью людей в аналитической лаборатории, осуществляющих контроль зв глубиной этерификации.

Предполагаемый эк ономический эффект от внедрения системы автоматического управления процессом этерификации жирных кислот от увепичения глубины этерификации на 1,5-2 % составит 150200 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования процесса термической этерификации жирных кислот бутиловым спиртом, содержащая датчик температуры, регулятор тем пературы в реакторе, выход которого подсоединен к регулирующему клапану на линии подачи теплоносителя в реактор, датчики расхода и кислотного числа синтетических жирных кислот, поступающих в реактор, датчик и прибор контроля расхода реакционной воды. о т и и ч а ю ш в я с я тем, что, с целью -стабилизации глубины этерификации, система снабжена блоком определения оптимального расхода выделяющейся реакционной воды и блоком определения глубины этерификации, причем входы блока определения оптимального расхода выделяющейся реакционной воды подсоединены к выходам датчиков расхода и кислотного числа синтетических жирных кислот, выход упомянутого блока подсоединен к первому входу блока определения глубины этерификации, ко второму входу указанного блока подсоединен выход прибэра конт роля расхода реакционной воды, а выход блока определения глубины этерификации подсоединен ко входу регулятора температуры в реакторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 239243, кл. С 08 F 1/06, 1967.

2, Ав торс к эе свиде тельс тв о СССР

N. 386650, кл. В 01Г1/00, 1972.

619910

Составитель Л. Александров

Редактор T. Девятко Техред Э. Чужик- Корректор С. Гарасиняк

Закаэ 4507/44 Тираж 1033 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, .r. Ужгород, ул. Проектная, 4