Способ управления экзотермическим процессом

(22) Заявлено 01,1 с присоединением з (23) ПриоритетОпубликовано 1 Л 1/О 5027 ВГосударстввнный комитв но делам иэоорвтвиий и открытий) Уд К 66.012-52 (088,8) Дата опубликования описания 25.05.80 В. И. Сахненко, Н. В, Лобанов, В. А. Лукашки и Р. М, Коровина2) Авторы изобретения рудового Красного Знаменститут им, Ленсовета енинградский орден технологический 1) Заявите ОТЕРМИЧЕСКИМ 4) СПОСОБ УПРАВЛЕ ПРОЦЕОМ Изобретение относится к управлению экзотермическими процессами (хлорирование, нитрование, сульфирование) в аппаратах полунепрерывного действия и может быть примененов химической; фармацевтической и лакокрасочной промышленности,Известен способ управления экзо 1 ермическимпроцессом, в котором основной технологический параметр - температура-регулируется позаданной программе 11.Наиболее близок по технической сущностик предлагаемому изобретению способ управления экзотермическим процессом в аппарате"полунепрерывного действия, содержащем ру.башку и змеевик, по температуре реакционноймассы изменением расхода хладагента путемпереключения управляющих контуров при переходе со стадии пуска к стадиям дозированияреагента, вьйержки реакционной массы и выгрузки в зависимости от температуры (2),Однако при таком способе управление процессом на всех стадиях осуществляется однимобщим контуром, что не позволяет сделатьсистему управления оптимальной для каждой стадии, Кроме того, момент выхода реактора на режим определяется лишь. пв достижению заданной температуры, что в случае полунепрерывных экзотермических процессов часто приводит к значительным выбегам температуры в начале стадии дозироваиия и по окончании ее и возникновению аварийной ситуации.Цель изобретения - обеспечение безаварийного проведения процесса путем повышения качества регулирования температуры.Это достигается тем, что переключение со стадии пуска иа стадиюдозировайия осуществляют по отклонению температуры реакционной массы и ее первой производной по времени от заданных значений путем закрытия клапана подачи теплопосителя и открытия клапанов подачи хладагента и реагента, пере. ключение со стадии дозирования на стадию вьйержки осуществляют по понижению температуры реакционной массы от заданпого значения путем закрытия клапана подачи реагента и открытия клапана подачи хладагента, переключение со стадии вьйержки на стадию выгрузки осуществляют по снижению средней735293 10 дой стадии. 3величины температурного перепада на входеи выходе хладагента из змеевика путем открытйя клапана выгрузки,На чертеже представлена схема устройства,реализующего способ управления экзотермическим процессом.Реактор 1 снабжен рубашкой 2, змеевиком3 и мешалкой 4. Клапан 5 воздействует наподачу реагента, клапан 6 - на-расход"хладагента через змеевик и клапан 7 - на расходтеплоносителя через рубашку. Клапан 8 служитдпя выгрузки реакционной массы, Температурав реакторе измеряется датчиком 9 и вторичным прибором 10, Перепад температуры хладагента на змеевике измеряется датчиками 11и 12 и .вторичным прибором 13. Блоки 14 - 16служат для сравнения перепада температурына змеевике, температуры в реакторе и скорости ее изменения с заданными значениями.Блок 17 служит для формирования сигналао скорости изменения температуры в реакторе.Блоки 18 - 20 осуществляют управление клапанами 7, 5, 6 по температуре в реакторе. Блок21осуществляет, управление переключающими реле 22 - 24 в соответствии с заложеннымалгоритмом их работы.Способ управления экзотермическим процессом осуществляется следующим образом.Сначала при ОС в реактор загружают одиниз исходных реагентов до определенного уровня, затем реактор подогревают до заданнойтемпературы, по достижении которой начинаютдозирование в реактор второго реагента. Подача реагента сопровождается быстрой экзотермической реакцией. В ходе дозированияуровень реакционной массы увеличивается,На этой стадии процесса и на всех последующих (выдержка, выгрузка) требуется стабилизация температуры в реакторе. По окончаниистадии дозирования реакционную массу ещенекоторое время выдерживают в реакторе, азатем выгружают, В качестве управляющеговоздействия по температуре реактора на стадиях загрузки, выдержки и выгрузки используют подачу хладагента, на стадии пускаподачу теплоносителя, а на стадии доэирования - подачу реагента,Значения коэффициентов передаточныхфункций Ю каналов управления для различных стадий рассчитывались для уравнениявида К сР(Т Р )( 1где К - коэффициент усиления;Т Т - постоянные времени, мин;ф 1С - время запаздывания, мин;Р - оператор Лапласа,20 25 50 35 40 45 50 55 4Динамические характеристики реактора на различных стадиях процесса существенно отличаются, а на стадии дозирования, кроме того,меняются по ходу подачи реагента. Это приводит к необходимости использования на каждой стадии регуляторов соответствующейструктуры, которые выбирают и настраивают,исходя из свойств объекта и требованийк качеству регулирования температуры на каж. После загрузки реактора при пуске процесса, когда температура в реакторениже заданной и ее нужно как мбжно быстрее поднятьдо регламентного значения, на блок 21 поступает сигнал с блока 15. По сигналу "Пуск" регулирующий блок 18 с ПД - законом регулирования через реле 22 переключения управляет клапаном 7 на подаче теплоносителя в рубашку. Пуск заканчивают, когда температура реактора попадает в заданный интервал значений, а ее первая производная становится меньше или равна нулю, о чем иа блок 21 поступят соответствующие сигналы с блоков .15 и 16.Реле 22 переключения отключает блок 8 от клапана 7, а управление процессом на стадиидозирования производится регулирующим блоком 19 с регулятором с переменной структурой (РПС), который через реле 23 воздействует на клапан 5 подачи реагента, На стадии дозирования вследствие изменения и объема и состава реакционной массы реактор обладает нестационарной динамикой, поэтому на этой стадии лучше использовать регулятор с переменной структурой.Стадия дозирования реагента заканчивается, когда температура в реакторе будет меньше задания, о чем на блок 21 поступил сигнал с блока 15. Реле 23 отключает блок 19 от клапана 5, а управление процессом на стадии выдержки реакционной массы, когда реакция химического взаимодействия заканчивается и тепловой эффект уже незначителен, производится блоком 20 с позиционным регулятором, который через реле 24 воздействует на клапан 6 подачи хладагента в змеевик реактора. Когда средняя величина перепада температуры хладагента на змеевике будет меньше заданной величины, что свидетельствует о завершении химического взаимодействия в реакторе, на блок 21 поступит сигнал с блока 14 сравнения, Процесс на этом заканчивается и с блока 21 поступает сигнал на клапан 8 выгрузки.Использование принципа постадийного управления, новых параметров, определяющих переход со стадии пуска к стадии дозирования реагента, затем к выдержке и последующей5 7выгрузке, приводит к улучшению качестварегулирования температуры (интегральная квадратичная оценка уменьшается в 1,5 - 2 раза),устраняет недопустимые выбеги температурыреакционной массы в момент перехода отодной стадии к другой,Формула изобретения Способ управления экзотермическим процессом в аппарате полунепрерывного действия, содержащем рубашку и змеевик, по температуре реакционной массы изменением расхода хладагента путем переключения управляющих контуров при переходе со стадии пуска к стадиям дозирования реагента, выдержки реакци. онной массы и выгрузки в завимимости от температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения безаварийного проведения процесса путем повышения качества регулирования температуры, переключение со стадии пуска на стадию дозирования осущест 35293 6вляют по отклонению температуры реакционноймассы и ее первой производной по времениот заданных значений путем закрытия клапанайодачи теплоносителя и открытия клапанов5 подачи хладагента и реагента, переключение состадии дозироваиия на стадию выдержки осуществляют по понижению температуры реакционной массы от заданного значения путемзакрытия клапана подачи реагента и открытияклапана подачи хладагента, переключение состадии выдержки на стадию выгрузки осуществляют по снижению средней величины температурного перепада на входе и выходе хладагента из змеевика путем открытия клапана15 выгрузки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Химическая промышленность, 1966, У 2,с, 168,20 2. Казаков А. В, и др. Основы автоматикии автоматизации .химических производств. - М.Машиностроение, 1970, с. 345.1735293 едактор Я, Греб Тираж 809 ИНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж - 35, Раушская