Способ автоматического управления процессом выделения перекиси водорода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 15/013, 6 05 О 27/О 5)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ едуп- одствзвившихся ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 891138, кл. В 01 Л 19/00, 1980.Бесчастный М,ВСоколов В.М, Прреждение аварий в химических произввах, М.: Химия, 1979, с. 124, 129,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА(57) Изобретение относится к способауправления потенциально опасными те Изобретение относится к способам представления аварийной ситуации при осуществлении потенциально опасных технологических поцессов, в частности процесса вакуумной ректификации, с целью выделения перекиси водорода из реакционной смеси, и может быть использовано в химической и нефтехимической промыш, ленности.Известен способ автоматической защиты процесса нитрования, позволяющий обеспечить безопасное ведение процесса в реакторах путем формирования противо- аварийных управляющих воздействий по достижению заданных значений уставок суммарным сигналом, пропорциональным величине электропроводности и ее производной,Недостатком данного способа является то, что срабатывание системы защиты осу,Ж 1694477 А нологическими процессами, может быть использовано в процессе вакуумной ректификации при выделении перекиси водорода и позволяет повысить надежность и оперативность управления. Способ автоматического управления процессом выделения перекиси водорода заключается в измерении температуры в кубе ректификационной колонны и расходов питающей смеси, греющего пара и дистиллированной воды, формировании показателя аварийной ситуации и воздействии на расходы питающей смеси, греющего пара и дистиллированной воды в зависимости от указанного показателя, 1 ил. ществляется в условиях уже ротклонений,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматической защиты процесса выделенияперекиси водорода методом вакуумной ректификации путем регулирования подачи пара в кипятильник колонны и формирования противоаварийных управляющих воздейст.вий в зависимости от температуры в кубе колонны.Недостатком способа является то, что формирование управляющих противоаварийных воздействий осуществляется в условиях уже достаточно развившейся предаварийной ситуации. При этом не всегда представляется возможным устранить нарушение хода технологического процесса на наиболее ранних стадиях его развития за счет своевременного введения мягких про 1694477тивоаварийных воздействий и избежатькрайних воздействий, могущих привести либо к порче целевого продукта, либо к остановке процесса и потери времени.Цель изобретения - повышение оперативности действия и надежности в периодподавления системой автоматического регулирования роста параметров, определяющих ход технологического процесса до того,как они приобретут значения, отличные отноминальных,Указанная цель достигается тем, что дополнительно измеряют расходы питающейсмеси, греющего пара и дистиллированнойводы, определяют скорость изменения отношений расхода греющего пара к расходупитающей смеси, расхода дистиллированной воды к расходупитающей смеси, рассчитывают показатель аварийной ситуации,представляющий сумму интегральных значений изменения этих скоростей во времени, и в зависимости от величины показателяосуществляют формирование противоаварийных воздействий.На чертеже схематически показанаблок-схема системы, реализующей данныйспособ,Схема содержит вакуумную ректификационную колонну 1, кубовый кипятильник 2,датчик 3 температуры, регулятор 4 температуры в кубе, регулирующий клапан 5 налинии греющего пара, регулятор 6 расходадистиллированной воды, регулирующийклапан 7 на линии дистиллированной воды,вычислительное устройство 8, датчики расхода пара, дистиллированной воды, питающей смеси 9 - 11, датчик 12 концентрацииперекиси водорода в нижнем продукте, отсечные клапаны на линиях греющего пара,питающей смеси и дистиллированной воды13 -15.Способ реализуется следующим образом.В колонну 1 подают питающую смесь,основными компонентами которой является изопропиловый спирт 50 - 55, ацетон17 - 20, вода, перекись водорода 9 - 11.В питающую смесь добавляют дистиллированную воду в количестве, достаточном дляобразования в кубе колонны раствора перекиси водорода с м.д. 27,5 - 30 и в дистилляте раствора - иэопропилового спирта см.д. не более 65. Количество тепла, подводимого к колонне, регулируют расходомгреющего пара с помощью регулятора 4температуры в кубе и клапана 5 налиниипара, Расход дистиллированной воды регулируют в зависимости от расхода питающейсмеси регулятором 6 соотношения с помощью клапана 7 Кроме того, температуру в кубе колонныи расход дистиллированной воды управляющими воздействиями Воз, Вм корректируютв зависимости от концентрации перекиси5 водорода в нижнем продукте, а также (непоказано) в зависимости от давления в нижней части колонны, атмосферного давления,стоимостных показателей пара и потерь организки с нижним продуктом (3,4),10 Потенциальной опасностью процессавыделения перекиси водорода является еесклонность к разложению, особенно в условиях высоких температур и возможного присутствия каталитически активных веществ, а15 также в результате образования гидроперекисных соединений в застойных зонах, Кроме того, в процессе разделения питающейсмеси происходит переход перекиси водорода из органической среды в водную, где20 ее склонность к разложению увеличивается.Исследования динамики развития аварийной ситуации показывают, что при разложении перекиси водорода время отпоявления первых признаков разложения25 до существенных отклонений, например, потемпературе в кубе колонны и концентрации перекиси водорода в нижнем продукте,составляет 50 - 60 мин, При этом началуразложения предшествуют определенные30 признаки изменения параметров процессав связи с подавлением системой автоматического регулирования тенденции к изменению параметров, определяющих ходтехнологического процесса,35 Предлагаемый способ предотвращения аварийной ситуации позволяет выявить ее в период подавления системойавтоматического регулирования тенденций к росту температуры в кубе колонны и40 к падению концентраций перекиси водорода до того, как указанные параметрыотклоняются от своих номинальных значений и, таким образом, выявить опаснуютенденцию развития технологического45 процесса на наиболее ранней стадии. Дляэтого вычисляют показатель аварийной ситуации по формулегде Р - расход питающей смеси;6 - расход греющего пара в кипятильник колонны;0 - расход дистиллированной воды на разбавление питающей среды;11 - с 2 - время интегрирования, 1694477510 15 20 25 30 35 40 45 50 Формирование управляющих воздействий по предлагаемому способу осуществляется в зависимости от величины показателя,характеризующего опасную тенденциюразвития технологического процесса.Начавшееся по тем или иным причинамразложение перекиси водорода в кубе колонны сопровождается значительным выделением теплоты (б 90 ккал/кг). Системойавтоматического регулирования температуры в кубе колонны этот дополнительныйприток тепла компенсируются уменьшением подачи пара в кипятильник, что приводитк изменению отношения расхода греющегопара к расходу питающей смеси с определенной скоростью, кроме того, системой автоматического регулирования концентрацииперекиси водорода подавляется начавшееся снижение ее концентрации в нижнемпродукте уменьшением подачи дистиллированной воды в питающую смесь, что такжеприводит к изменению с определенной скоростью отношения расхода дистиллированной воды к расходу питающей смеси.Таким образом, скорость изменения отношения расхода греющего пара к расходупитающей смеси и скорость изменения отношения расхода дистиллированной воды красходу питающей смеси являются информативными параметрами, свидетельствующими о возможном разложении перекисиводорода, а интегрирование этих параметров за время О - 12 и суммирование интегрированных значений позволяют наиболееоптимальным образом выявить монотонновозрастающий характер тенденции к росту температуры в кубе колонны и падениюконцентрации перекиси водорода.Введение времени т 1(например 5 мин)позволяет отфильтроваться от измененийинформативных параметров в переходныхрежимах в результате воздействия на процесс контуров автоматического управленияи оптимизации.Система автоматического обнаруженияи предотвращения аварийной ситуации работает следующим образом,Сигналы (В 1 - В 5) от датчиков расходадистиллированной воды 10, расхода питающей смеси 11, температуры в кубе колонны3, концентрации перекиси водорода 12 ирасхода пара в кипятильник 9 поступают навход вычислительного устройства 8, где вычисляется значение показателя аварийнойситуации по формуле (1),На основании исследования динамикиразвития аварийной ситуации устанавливаются два уровня величины показателя. Дополнительно установлена предельнаявеличина сигнала от датчика 3 тепературы в кубе колонны. Все три величины в качестве уставок срабатывания внесены в блок памяти устройства 8.При достижении величиной показателя первого уровня= ц 1 в вычислительном устройстве формируются команда на прекращение работы оптимизирующих контуров автоматического регулирования и период колонны на работу в режим стабилизации, что позволяет на последующем этапеболее точно оценить опасную тенденцию развития технологического процесса. При достижении значения второго уровня Ч= ц 2 формируется управляющий сигнал Во на первом выходе устройства 8, в результате чего закрывается отсечной клапан 13 на линии греющего пара в кипятильник колонны, Это приводиткак кснижениютенденции к росту температуры в кубе колонны, так и к некоторому снижению ее абсолютного значения, что является свидетельством ликвидации аварийной ситуации.Если же это противоаварийное управляющее воздействие не способствует предотвращению дальнейшего развития аварийной ситуации, то при достижении величиной температуры в кубе колонны уставки цз (Т = цз) формируется сигнал В 02 на втором выходе устройства 8, по которому закрывается отсечной клапан 14 на линии подачи питающей смеси и открывается отсечной клапан 15 на линии подачи дистиллированной воды в куб колонны. В резулЬтате .резкого разбавления содержимого куба и понижения температуры реакция разложения гасится и дальнейшее развитие аварийной ситуации прекращается.Величины показателя 9, при достиже-, нии которых формируются управляющие противоаварийного воздействия на процесс, подбирают таким образом, чтобы обеспечить своевременное выявление опасной тенденции изменения хода технологического процесса и избежать воздействия на процесс по третьей уставке, так как подача дистиллированной воды в куб колонны приводит к остановке процесса разделения и потере времени, затрачиваемого на пусковые операции и вывод процесса на режим.П р и м е р. Для номинального режима процесса выделение перекиси водорода с параметрами: Р = 10000 кг/ч, 0 = 1300 кг/ч,6 = 2500 кг/ч. значения уставок системы обнаружения и предотвращения аварийной ситуации составляют, например (Уц), ц 1 = 3,0, ц 2 = 14,5. Значениеуставки безопасности цз составляет 89 С. Эти значения уставок обеспечивают1694477 и Я оставитель Р.Кротковехред М,Моргентал Корр С,Черни актор И.Кас Заказ 4122 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 мбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 атель роиэводствен срабатывание системы обнаружения и защиты при достижении скоростью разложения перекиси водорода величин 25 и 100 кг/ч соответственно, При этом за время от начала развития аварийной си туации до формирования противоаварийного управляющего воздействия по второй уставке в кубе колонны разложится около 50 кг перекиси водорода, что привело бы в отсутствие контуров стаби лиэации к снижению м.д, перекиси водорода в нижнем продукте с 30 до 27 ф.Как показывают. проведенные испытания предлагаемый способ позволяет своевременно выявить начавшийся процесс 15 разложения и осуществить формирование противоаварийного управляющего воздействия по второй установке за 20 - 30 мин до отклонения тепературы в кубе колонны от номинального значения, что существенно 20 повышает надежность и быстродействие функционирования системы защиты. Формула изобретенияСпособ автоматического управления 25 процессоМ выделения перекиси водорода, заключающийся в измерении температуры в кубе и регулировании подачи пара в кипятильник вакуумной ректификационной ко 30 лонны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и оперативности управления, дополнительно измеряют расходы питающей смеси, греющего пара в кипятильник и дистиллированной воды, определяют скорости изменения расхода греющего пара к расходу питающей смеси и расхода дистиллированной воды к расходу питающей смеси, рассчитывают текущее значение показателя аварийной ситуации в зависимости от накопленных во времени значений скоростей изменений указанных отношений, сравнивают текущее значение показателя аварийной ситуации со своими граничными значениями и текущее значение температуры в кубе колонны со своим допустимым значением, стабилизируют измеряемые параметры при достижении текущим значением показателя аварийной ситуации своего первого граничного значения, прекращают подачу греющего пара в кипятильник при достижениитекущим значением показателя аварийной ситуации своега второго граничного значения, а при достижении текущим значением температуры в кубе колонны своего допустимого значения прекращают подачу питающей смеси и осуществляют подачу дистиллированной воды.