Способ управления реакторов для жидкофазных экзотермических периодических процессов

Номер патента: 1526811

Авторы: Балабанович, Евстигнеева, Макаров

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) Ш) 26 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТВУ огическ Евстигне тво СССР1975.о СССР00, 1984. есса пособу;есса при успособу,п м правлении по предлага влияни которо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОМДЛЯ ЖИДКОфАЗНЬ)Х ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ(57) Изобретение относится к способам автоматического управления жидкофазными процессами с большим тепловьщелением за счет реакций, проИзобретение относится к способам автоматического управления жидкофазными процессами с большим тепловыделением за счет реакций, проводимых методом монофаэного катализа, и может быть использовано в химической и фармацевтической промышленности.Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры процесса и обеспечение безаварийного протекания процесса за счет уменьшения общей интегральной ошибки регулирования.На фиг.1 представлена структурная схема реализации способа; на фиг2 - график зависимости констант скорости реакции от скорости перемешивания; на фиг.3 - характеристики 1 4 В 01 3 19 00, С 05 1) 27/00 водимых методом межфазного катализа,применяемых в химической и фармацевтической промышленности, и позволяет повысить точность регулирования температуры процесса и обеспечения безаварийного протекания процесса эа счет уменьшения общей интегральной ошибки регулирования, Способ эаключается в измерении перепада температуры в рециркуляционной линии навходе и выходе, адиабатического микрореактора, по величине которого изменением температуры хладагента регулируют температуру процесса в реактореи определяют скорость тепловыделенияреакции, по величине отклонения которой от заданной пропорциональнокорректируют регулируемые температуру хладагента и скорость перемешивания реакционной массы. 4 ил. и управлении по иэвестнона фиг,4 - характеристик Температурная устоичивость процесса может быть обеспечена эа счет скорости перемешивания в ндиапазоне на определяемую константу скорости реакции. Для процессов межфазного катализа характерным является нулевая скорость реакции при отсутствии перемешивания иприблизительное линейное увеличениеконстанты скорости реакции от скорости перемешивания в некотором диапа е, т,е, существует эависимссК=ад, (1)(4) где Я =ц Ч К -м 1 (с) где К - константа скорости реакции,са - коэффициент пропорциональности, обскорость перемещивания, об/с.Скорость тепловыделения определяется из уравнения теплового баланса микрореактора, составленного аналогично тепловому балансу реакционной зоны реактора смешения: С,Ч-=(т-т) С,С+оЧК, (2) ма где К=К С - скорость реакции,моль/лс;Ч - объем микрореактора, л,сопзС;Тм - температура на выходеиз микрореактора, С;оТ - температура на входемикрореактора, температура процесса, 0 С;С - удельная теплоемкость,Дж/град л;См - расход реакционной смеси через микрореактор,л/с, сопят;К - скорость реакции,моль/лК - константа скорости реакций, сС - концентрация реагента,моль/л;ц - тепловой эффект реакции,Лж/моль, .опзг.,Уравнение (2) можно записать следующим образом: ат, ч,(Т -Т)+через О,м Чца и=сопят через , получают зави- См симость19 =. К= КГ(с) = - Ц рСм скорость тепловыделения, Дж/с;информационный параметр;коэффициент (сопзС);концентрационнаяфункция скорости реакции,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Используя зависимости (1) и (4), получают связь информационного параметра 0, характеризующего скорость тепловыделения, с управляющим воздействием:5 =Г(ю)(5)Схема реализации способа (фиг.) содержит адиабатический микрореактор 1 смешения, на входе и выходе которого установлены температурные датчики 2 и 3, реактор 4 с теплообменником, вычислительный блок 5, регуляторы 6 и 7 и исполнительные механизмы 8 и 9.Способ реализуется следующим образом.В рециркуляционной линии управляемого реактора 4 устанавливают адиабатический микрореактор 1 смешения, В микрореакторе 1 происходит выделение некоторого количества теплоты за счет взаимодействия компонентов смеси. Сигналы с термоприемников 2 и 3 поступают в вычислительный блок 5. В блоке 5 вычисляют по зависимостям (2-4) скорость тепловыделения Яи сравнивают ее с заданной. По величине отклонения текущей скорости тепловыделения от заданной блок 5 вычисляет по зависимости (5) информационный сигнал Ц, коротый используется в качестве корректирующего в регуляторе 6 скорости вращения мешалки и регуляторе 7 температуры процесса.Из графика, приведенного на фиг,2 виден широкий диапазон изменения управляющего воздействия, при котором имеет место изменение константы скорости реакции, т.е. существует возможность компенсации изменения скорости реакции, Характер зависимости в управляемом диапазоне близок к линейному. Из графика видно также, что при остановке мешалки реакция прекращается, что гарантирует надежность защиты процесса.Графики, представленные на фиг,3 и 4, иллюстрируют работу систем управления для процесса цианирования хлористого бензила методом межфазно 1 го катализа. На фиг,3 приведены графики, полученные методом математического моделирования, изменения параметров процесса при использовании известного способа. Т - температура процесса, С - скорости приливаемого реагента, С - концентрации компонен15268 20 5 0 800 Ь/од/юинДог.Г 5та реакции (хлористого бензила),скорости тепловыделения. Регулирование температуры носит колебательный характер, имеются выбеги тем-.пературы, что при реально действую 5щих на объекте возмущениях можетпривести к нежелательным последствиям. Способ реализуется на реактореполунепрерывного действия. 10На фиг.4 представлены графики изменения аналогичных параметров и переменных при управлении по предлагаемому способу, При этом способ реализуется на реакторе периодического 15действия, что значительно облегчаеттехнологическую оснастку процесса.При работе по этому способу регулирования осуществляется высокаястепень стабилизации температуры,Введение нового контура облегчаетработу инерционного по своему воздействию на температуру процесса (Т)контура теплообменника.Сравнение способов показывает на 25низкую параметрическую чувствительность температуры процесса к ходупротекания процесса, т.е. повышенную устойчивость при управлении попредлагаемому способу. 30Способ обеспечивает уменьшениеотклонения регулируемого параметра 116(в 2-3 раза), а также общую интегральную ошибку по сравнению с известным способом, Возможность управления параметром (константа скорости), непосредственно влияющим на химизм процесса, исключает возникновение аварийной ситуации в реакторе,формула изобретения Способ управления реактором для жидкофазных экзотермических периодических процессов путем измерения перепада температуры в рециркуляционной линии на входе и выходе адиабатического микрореактора, по величине которого изменением температуры хлад- агента регулируют температуру процесса в реакторе и определяют скорость тепловыделения реакции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры процесса и обеспечения безаварийного протекания процесса за счет уменьшаения общей интегральной ошибки регулирования, дополнительно корректируют регулируемые температуру хладагеята и скорость перемешивания реакционной массы пропорционально отклонению скорости тепловыделения от заданной величины,

Смотреть

Заявка

4331432, 20.11.1987

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. ЛЕНСОВЕТА

БАЛАБАНОВИЧ ГЕОРГИЙ НИКОЛАЕВИЧ, ЕВСТИГНЕЕВА НАДЕЖДА БОРИСОВНА, МАКАРОВ ЮРИЙ НИЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B01J 19/00, G05D 27/00

Метки: жидкофазных, периодических, процессов, реакторов, экзотермических

Опубликовано: 07.12.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1526811-sposob-upravleniya-reaktorov-dlya-zhidkofaznykh-ehkzotermicheskikh-periodicheskikh-processov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управления реакторов для жидкофазных экзотермических периодических процессов</a>

Похожие патенты