Способ автоматического управления химическим полунепрерывным реактором для жидкофазных экзотермических процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК и 121 СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ яютхсдныхлько асход одного и отоков в реакт параметро Р пропорциотклонения,величине этог(71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета(56) Авторское свидетельство СССР В 525463, кл. В 01 Г 19/00, 1976.Авторское свидетельство СССР У 865371, кл. В 01 1 19/00, 1980. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ 110 ЛУЦЕПРЕРЫВНЬМ РЕАКТОРОМ ДЛЯ ЖИДКОФАЗНЫХ ЭКЗОТЕРИЧЕСКИХ 11 РОЦЕССОВ путем изменения расхода одного из входных потоков в реакторе в зависимости от перепада температуры на адиабатическом В)4 В ОДД 19/00 С 05 О 27 О микрореакторе смешения, установленном на выходе реактора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества регулированиятемпературы в реакторе и обеспечениябезаварийного проведения процесса,осуществляют рециркуляцию продукта свыхода микрореактора на вход реактора, определяют скорость изменениятемпературы на выходе микрореактора, вычисляют скорость тепловыделения процесса путем суммирования значений перепада температур на микрореакторе и скорости изменения температуры на выходе микрореактора,определяют отклонение рассчитаннойскорости тепловыделения процесса от заданного значения и изм112Изобретение относится к автоматическому управлению процессами химической технологии и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-фармацевтической промьшленности при автоматизации реакторов полунепрерывного действия.Цель изобретения - повышение ка- чества регулирования температуры в реакторе и обеспечение безаварийного проведения процесса.На фиг. 1 представлена структурная схема реализации способа управления полунепрерывным реактором; на фиг. 2 - семейство динамических зависимостей параметра для адиабатического режима при постоянных значениях расхода приливаемого реагента на фиг. 3 - графики изменения температуры Т и расхода С," на фиг. 4 - графики изменения текущего 8 и заданного 6 з значения регулируемого параметра.Схема реализации способа (фиг, 1) содержит реактор 1 смешения с теплообменником, адиабатический микрореактор 2 смешения, на входе и выходе которого установлены термопреобразователи 3, 4 и 5, блок 6 обработки сигналов, сумматор 7, регулятор 8 с элементом 9 сравнения, исполнительный механизм 10 и линию 11 подачи второго реагента.Управляемость экзотермического процесса определяется возможностью изменения скорости тепловьделения процесса за счет реакций- тепловой эффект - -й регде и,акции,скорость 1-и реакции,количество реакций в сиситеме.Прямое измерение величины (ыв реальном масштабе времени позволяет судить о скорости протеканияпроцесса и изменять ее в нужном направлении.Параметр микрореактора, используежж в системе управления и обозначаемый 8 , пропорционален скорости тепловьделения процесса за счет реакций, т.е. 14190 2"де Чм, С - объем и расход микрореактора соответственно;Ср - теплоемкость, 5 К - константа.Значение 9 можно получить путемобработки сигналов с термопреобразователей микрореактора. На основании уравнения теплового баланса 10 микрореактора можно написать3= - , - + (Т -Т)Чм дТммгде Тн - температура на выходе мик рореактора;Т - температура на входе микрореактора (она равна температуре в реакторе).Таким образом, сигнал 8 , исполь зуемый для управления процессомЭопределяется согласно уравнению (2)перепад температуры на микрореакторе суммируется с производной выходной температуры микрореактора, умноженной на время пребывания в микрореактореЧм и С 1Расход рециркуляционной массы(См) через микрореактор постоянный.Объем микрореактора Ч до 1% отобъема реактора, За счет меньшеговремени пребывания микрореакторалпо сравнению с реактором (м = 2 с)35увеличивается быстродействие и точность регулирования процессом.Способ осуществляется следующимобразом.40Реактор 1 заполняют до некоторого объема одним из реагентов.По линии11 в реактор подают второй реагент.Реакционная смесь поступает по рециркуляп 1 онной линии в адиабатическиймикрореактор 2 смешения В микрореакторе 2 происходит вьделение некоторого количества теплоты за счет.продолжающихся в нем химических реакций. На входе и выходе микрореактора дифференциально включены тер 50мопреобразователи . 3 и 4, определяющие перепад (Т 1 - Т). Сигнал стермопреобразователя 5 поступает вэлок 6 обработки сигналов, где проходит электронные. преобразующие це 55пи для получения сигналаЙТайс(где= - , - 3 и далее на сумматор 7,л Чм,агде суммируется с сигналом о перепаде температур. Полученный на сумматоре 7 сигнал (О) подают на элемент 9 сравнения регулятора 8, определяют отклонение текущего значения О от заданного значения 8 , соответствующего заданной скорости тепловыделения. Сигнал, соответствующий этому отклонению, преобразуют в регуляторе 8 в сигнал управления расходом приливаемого реагента, воздействующий на исполнительный механизм 10.На фиг; 2 представлено семейство динамических характеристик параметра 9 , пропорционального скорости тепловьделения, полученных путем моделирования на ЭВМ полунепрерывного процесса с зкзотермической реакцией 2-го порядка, Один из компонентов реакции залит в реактор предварительноВторой реагент.подают с постоянным расходом без системы теплоотвода - адиабатический режим реактора (характеристики с системой теплоотвода аналогичны, но как бы замедлены по времени). Начальнаяотемпература процесса 30 С. Подача реагента прекращалась при достижении температуры в реакторе 60 С (пунктиром показано изменение О после отсечки), Особенностью характеристик рассматриваемых процессов является экстремальность скорости тепловьделения, т,е. наличие точек резкого возрастания скорости теп 214190ловьделечия (даже посче отсечки),что ведет к значительному увеличению температуры процесса (и можетпривести к тепловому взрыву). При5 регулировании же по данному способу величина 9 (скорость тепловьделения) ограничивается в заданныхпределах изменением расхода приливаемого реагента,10 На фиг 3 представлены графикиизменения текущего О и заданногозначения Из регулируемого параметра,Задание на величину 9 переменноев зависимости от текущей температу 15 ры процесса. Стадии нагрева и дозировки совмещены т.е. химическийпроцесс начинается при Т = 120 С,За счет вьделенного в ходе химических реакций тепла скорость вьделе 20 ния которого регулируется изменением приливаемого расхода С, температура повьппается до 60 С, чтоосоответствует температуре веденияпроцесса. При регулировании по дан 25 ному способу, как видно и из гра 4 щков, характер изменения температу",ры плавньй, с минимальной (меньше1 ) величиной перерегулирования,З 0 Данньи способ обеспечивает ведение процесса с высокой интенсивностью; осуществляет автоматически защиту процесса," не требует приборов для измерения других параметров 35 процесса ( концентраций компонентови т. д,),1214190 О Составитель Г.Огаджановктор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор Л,Пилипенк Заказ 818/10ВН 27 113035 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж ПИ Гос по дел осква,дарственного ко м изобретений и Ж, Раушская одписноеитета СССРоткрытийаб д, 4/5