Способ автоматической защиты процесса нитрования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнвлнстнческнх

Ресяубл (i«891 138 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 23 ° 05. 80 (2 I ) 2929849/23-26 с присоединением заявки М (23) Прнорнтет

jI5l jM. Кд.

В 01 J 19/00

С 07 В 11/00

О 0 5 D 27/00

Гееударстнанный кеинтат

СССР ла делам .нзобрнтаннй н открытнй

Опубликовано 23. 12. 81 Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 23.12.81 (53) УЙК 66.012 .52(088А)

Р, g Коровина,,В. И, Сахненко, В, А, укащ и А. С, Третьяков

ИлТси111е еФ

1 (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторско-технологичес

"Технолог" Ленинградского института им. (7 I ) Заявя тел ь (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПРОЦЕССА НИТРОВАНИЯ

Изобретение относится к управлеI ,нию потенциальноопасными процессами химической технологии, в частности, к вопросам автоматической защиты процесса нитрования c„ целью предотвращения выхода его в область аномаль ных режимов, и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной, химико-фармацевтической, витаминной и других отраслях промышленности.

Известен способ автоматической аварийной защиты процесса нитрования, где, с целью повышения быстродействия автоматической системы, формирование предупредительных сигналов осуществляют по расходу газообразных продуктов из нитратора или повышению давления в нем 1 1.

Основным недостатком этого способа защиты является его невысокая эффективность, поскольку увеличение расхода газообразных продуктов реакции или повышение давления в аппарате обуславливается проявлением вторичных признаков возникновения аварийной ситуации.

Кроме того, существуют процессы, где аномальные отклонения в их протекании не сопровождаются резким увеличением параметров, характери" зующих состояние газовой фазы в реакторе.

Также известен способ автоматичес", кой защиты жидкофазного химического процесса, где, с целью повышения быстродействия и исключения ложного срабатывания системы, определяют величину степени затухания колебаний ультразвука и в зависимости от ее значения вырабатывают соответствующие противоаварийные защитные воздействия 12).

Недостатком данного способа является критичность резонансной часто ты к размерам и количеству газовых пу зырей, образующихся в жидкой фазе при возникновении аварийной ситуации

3 8911 в процессе.В случае отклонения в размерах газовых пузырей и их значительном количестве может произойти полная потеря сигнала по ультразвуку.

Кроме того, известен способ автоматической защиты процесса нитрования, в котором регулируют интенсив3 ность перемешивания в за висимости от разряжения в реакторе и осуществляют сброс реакционной массы при из- )o мененном направлении =.ращения мешалки в зависимости о; концентрации . опасной составляющей в жидкой фазе13)

Недостатком указанного способа является необходимость в наличии аналитического прибора, обладающего избирательным методом контроля, для обнаружения появления в реакционной массе опасной составляющей, указывающей на выход процесса в область аварийных режимов, что связано с определенными техническим трудностями реализации этого метода.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является способ противоаварийной защиты процесса нитрования в реакторах непрерывного (РНД) и полунепрерывного действия (РПНД) формированием противоаварийных управляющих воздействий изменением, подачи нитрующего агента, когда, с целью повышения эффективности защиты, его подачу регули руют по температуре газовой фазы.

Основной недостаток известного способа заключается в малом быстро35 действии срабатывания системы защиты вследствие значительной инерционности канала измерения параметра - температуры газовой фазы, так

4О как датчик температуры в динамике всегда аппроксимируется апериодическим звеном с запаздыванием, что вносит определенную задержку в получении своевременной информации относительно момента возникновения ава45 рийной ситуации в реакторе.

Цель изобретения — повышение быстродействия срабатывания системы защиты.

Поставленная цель достигается тем, что противоаварийные управляющие .воздействия формируют при достижении суммарного значения электропроводности реакционной массы и ее производной заданных значений уставок,, при этом при достижении величины первой ycтавки производят отсечку

38

4 нитрующего агента, а при достижении второй - сброс реакционной массы.

Процессы нитрования, как извест-, но, сопровождаются либо образованием минеральной кислоты, либо ее расходованием, и характер изменения электропроводности определяется видом нитрующего агента, типом нитруемого вещества и принципом действия реактора, где осуществляется процесс.

Электропроводность является оперативным показателем нарушения температурных режимов в реакторе, что может быть вызвано отказами в системе регулирования температуры реакционной массы, или системы стабилизации расхода дозируемых компонентов.

На фиг, 1 представлены графики изменения температуры и электропро-, водности реакционной массы в процессе нитрования при ступенча,ом увеличении подачи нитрующего агента (HN0>) на 103 сверх регламентного значения; на фиг, 2 - функциональная схема устройства предлагаемого способа, Способ заключается в том, что канал измерения температуры значительно инерционнее канала измерения электропроводности и в данном случае временной интервал между началом изменения электропроводности и началом изменения температуры составля. ет 60 с В других случаях, в зависимости от объема реактора, состава реакционной массы,/природы нитрующего агента, он достигает 11,4 10 с.

Электропроводность является также объективным показателем исправной работы перемешивающего устройства.

В момент останова мешалки наблюдается спонтанный всплеск сигнала, соответствующий приращению электро проводности в 1,$ мСм.

Таким образом,, контролируя электропроводность, можно судить о наличии иЛи отсутствии аварийной ситуации в реакторе. Так как в РНД с мешалкой состав реакционной массы стабилен, то и электропроводность реакционной массы имеет постоянное значение. Поэтому для процессов, реализуемых в РНД, достаточно будет измерять отклонение значения электропроводности при возникновении, аварийных режимов.

5 89

В РПЙД электропроводность реакционной массы зависит от ее состава, который, в свою очередь, определяется количеством с дозированного компонента. В этом случае, кроме измерения отклонения значения электропроводности, необходимо измерять производную по времени.

При нормальном ведении процесса нитрования в РПНД суммарное значение электропроводности является величиной, изменяющейся в узком диапазоне. Поэтому предельное значение суммарного сигнала можно принять за ту уставку С„, по значению которой следует сформировать первое противоаварийное управляющее воздействие (отсечку дозируемого компонента).

Для С (сброс реакционной массы) берется большее значение, определяемое особенностями протекания процесса при развитиии аварийной ситуации.

Аппарат 1 с рубашкой 2, змееви" ком 3, мешалкой 4, клапаном выгрузки 5 содержит штуцера 6 и 7 загрузки и дозировки исходных компонентов, клапан дозировки 8, штуцер 9 и 10 ввода и вывода хладагента в рубашку. В реакторе расположен датчик электропроводности ll, выход него подается на кондуктометр 12, сигнал с которого поступает на вторичный регистрирующий прибор 13.Блок l4 производит дифференцирование сигнала и выдает суммированный сигнал по электропроводности и ее производной. Блок 15 с уставкой С блок 16 с уставкой С и реле переключения 17 вырабатывают противоаварийные управляющие воздействия на отсечку дозируемого компонента и сброс реакционной массы. Датчик 18 и вторичный прибор 19 измеряют температуру реакционной массы в реакторе.Работа системы защиты осуществля- ется следующим образом.

После загрузки одного из исходных компонентов в аппарат и достижения данного температурного режима через регулирующий клапан 8 дозируют нитрующий агент. При дозировке электропроводность реакционной массы либо начинает расти, когда следствием протекания реакции является образование кислоты, либо начинает понижаться, когда следствием протекания реакции является расход ис" ходной кислоты. Если температурный режим в аппарате соблюдается, а пе1138 ремешивание функционирует исправно, приращение сигнала по изменению электропроводности незначитель,но. Когда же .происходят нарушения

S в работе системы регулирования температуры или перемешивающего устройства, электропроводность реакцион" ной массы начинает резко изменяться. Соответствующим образом меняется и производная, по изменению . этого параметра логично исключить влияние изменения электропроводности от степени заполнения РПНД.При достижении суммарного сигнала первой; уставки (задание С,1) происходит отсечка подачи дозируемого компонента, при достижении суммарного сигнала второй уставки (задание С )происходит сброс реакционной массы из аппарата пу20 тем подачи команды на клапан выгрузки.

Использование предлагаемого технического решения позволяет существенно повысить быстродействие срабатывания АСЗ и своевременно получить информацию для выработки противоаварийных защитных воздействий, что исключает выход процесса в область аварийных режимов в случае отказов системы регулирования температуры и

ЗО привода мешалки.

Формула изобретения

Способ автоматической защиты процесса нитрования в реакторе непрерывного и полунепрерывного действия путем формирования противоаварийных управляющих воздействий изменением подачи нитрующего агента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия срабатывания системы защиты, противоаварийные управляющие воздеиствия формируют при достижении суммарного значения электропроводности реакционной массы и ее производной заданных зна" чений уставок, при этом при достижении величины первой уставки производят отсечку нитрующего агента, а при достижении второй - сброс реакционной массы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 236450, Ка. с 07 в ll/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

< 579000, кл. В 01 У 1/00, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

И 463655, кл. С 07 В 11/00, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

М 339308, кл, С 07 В 11/00, 1972.

891138

Составитель P. Клейман

Редактор Л. Гратилло Техред .А. Бабинец Корректор С. Шекмар

Заказ 11072/7 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю

Филиал AllO "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4