Способ автоматического регулирования процесса получения органохлорсиланов

до делам изобретений и открытийДата опубликования описания 11,08.80(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПсОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОХЛОРСИЛАНОВ 1Изобретение относится к способам автоматического регулирования химическихпроцессов, а именно процесса полученияорганохлорсиланов.Известен способ по основному авт. свИв 414267, основанный на регулировании 5температуры в реакторе путем измененияподачи парового конденсата в теплообменные элементы реактора с учетом состояния контактной массы и величины потерь0продукта с газами пиролиза.Известный способ обладает недостатком, заключающимся в том, что при егоосуществлении могут быть большие непроизводительные потери сырья и продуктов,что связано с низким качеством регулирования температурного режима, Колебаниятемпературы в промышленном реакторесоставляют + 20 С от заданных значений.Это объясняется технологическими оообен-костями процесса,Синтез органохлорсиланов осуществляется при температуре более 300 С. Дляуменьшения потерь сырья и продуктов 2вследствие пиролиза алкилхлоридов (метил, этилхлорсиланов) и продуктов синтеза температуру процесса ограничивают на уровне 350-360 С. Скорость реакций при таких температурах не обеспечивает полного превращения алкилхлорида, расход которого определяется качеством псевдэожйжения, В условиях высокоэкзотермического процесса избыток реагентов приводит данный технологический режим к внутренней неустойчивости вследствие возникающей положительной обратной связи температуры и тепловыделений, а также к появлению незатухающих колебаний температуры в реакторе, В условиях неустойчивого процесса нарушение теплового баланса реактора приводит к экспоненциальному изменению температуры, поэтому регулятор температуры должен обеспечить опережающий рост скорости отвода тепла,т.е. работать с большим коэффициентом усиления, часто в двухпозиционном режиме, что приводит к избыточной подаче теплоносителя и, как следствие, к3 75 нарушеднию теплового баланса в противоположную сторону, возникновению авто- колебаний температуры в реакторе, увеличив 1 ющих потери . сырья и продуктов на пиролиз и снижающих степень превращения газообразного реагента.Целью изобретения является снижение потерь сырья и продуктов реакции за счет повышения точности регулирования температурного режима в реакторе.Поставленная цель достигается тем, что регулирование температуры в реакторе осуществляют в зависимости от отношения скорости изменения температуры в реакторе к скорости изменения расхода пара, генерируемого теплообменными элементами реактора.Устойчивость процесса получения органохлорсиланов при регулировании. температурного режима означает выполнение соотношения между скоростью роста тепловыделения и скоростью ростаотводатепла от:возрастания температуры; С.в (-обТ б 7 где Зт, Оо - соответственно величинь,тепловылеления и теплоСотвола реактора (кВт);- производная по температуре (град ).Производная скорости тепловыделения по температуре не может превысить определенное граничное значение; Д.в св бт(2) Следовательно, если при отклонении температуры на величину бТ регулятор температурь измерит величину отводимоготепла на величину: то возникает ситуация самовыравнивания, свойственная устойчивым обьектам, и отклонение температуры прекратится. Во времени этот процесс запишется так: что необходимо выполняется при)ц с (5) Теплохимических реакций расходуетсяна нагрев входных по 1 оков реагентов,расходы которых стабилизируются локаль 3850 фными системами автоматического регулирования, и на испарение теплоносителя, расход которого изменяют в зависимости от температуры в реакторе. Имеют место также потери тепла в окружающее пространство, Переменной статьей расхода тепла является скорость генерации пара теплоотводяшим устройством, поэтому принимается, что(6)где Ь - скорость изменения расхода пара,генерируемого теплоотводящимустройством,Это значит, что требуемая скорость15изменения парогенерации определяется соотношениемФ(40 о (7)гле С - требуемая величина скоростиоизменения паропроизводительности.Измеряя текущую скорость измененияпарогенерации и сравнивая ее с требуемой,вычисленной по соотношению (7), можноскорректировать расход теплоотводяшего агента и поддерживать оптимальныеусловия регулирования температуры.Контур регулирования температурыприобретает таким образом свойство адаптации к условиям теплопередачи, нелинейно зависящим от гилродинамическихусловий кипения теплоотводящего агента.Изобретение поясняется чертежом,Реактор 1 снабжен теплообменнымиэлементами 2, в которые подается паровой конденсат. Органохлорсиланы конденсируются в системе 3 конденсации. Навходы регулятора 4 температуры в реак 4 о торе поступают сигналы с регулятора 5(формирователя задания температуры) и свычислительного корректирующего устройства 6. Расход абгазов (продуктов пиролиза) измеряется с помощью датчика 7.45 Расход парового конденсата регулируетсяклапаном 8, а расход водяного пара измеряется с помощью датчика 9. Температура в реакторе измеряется датчиком 10.Сигнал термопары 10 поступает навход регулятора 4 температуры, сравнивается с заданием, суммируется с корректирующим сигналом. Выходной сигнал регулятора 4 температуры воздействует на регулирующий клапан 8 и устанавливает требуемый расход парового, конденсата. Задание регулятору температуры формируетсяс помощью регулятора 5, на который поступает среднеинтегральное значение расхода водяного пара из теплообменных эле753 5ментов 2. Этот сигнал отражает текущее значение активности контактной массы, оцениваемое средней теплопроизводительностью процесса. На корректирующий вход регулятора 5 подается также усредненный сигнал датчика 7 расхода абгазов.Корректирующий сигнал регулятору 4 температуры формируется отдельным вычислительным устройством 6. На входы устройства 6 подаются сигналы термопары О 10 и датчика 9 расхода пара.После вычисления производных происходит сравнение измеренного значения производной расхода пара с масштабированным значением производной температуры,которая представляет собой вычисленное требуемое значение производной расхода пара, соответствующее измеренной производной температуры. Полученный в результате сравнения корректирующий сигнал по ступает на регулятор 4 температуры,Возмущение скорости тепловыделения или теплоотвода приводит к появлению производной температуры, пропорциональной величине возмущения, Отклонение темпе ратуры при этом невелико и регулятор 4 температуры не изменяет выходной сигнал.,Патчик расхода пара дает соответствующее стационарное значение, производная среднего значения паропроиэводитель- Зо ности близка к нулю и появляется корректирующий сигнал, имеющий тот же знак, что и производная температура. То есть, росту температуры соответствует увеличение подачи парового конденсата, и наобоСкорость изменения парогенерации вычисляется по сигналу 9 датчика расхода пара и вводится как корректирующий сигнал регулятору 4 температуры. Регулятор350 64 температуры устраняет отклонение температуры от заданного значения. Задание регулятору 4 возрастает приуменьшении среднеинтегральной паропроизводительности, задаваемой датчик 9 расхода пара, и уменьшается при увеличениирасхода абгазов, задаваемого датчиком 7расхода абгаэов. Медленным дрейфомустанавливается температура, соответствующая равновесию сигналов датчиков 9 и 7,Подбором коэффициентов усиления, входовпри настройке обеспечивается близостьравновесного значения задания температуры к расчетному оптимальному значению,Использование предлагаемого способауправления процессом получения органохлорсиланов обеспечивает поддержаниетемпературы в реакторе в пределах13+5 фС от заданных значений, снижениенепроизводительных потерь сырья и продуктов на 10%,формула изобретения Способ автоматического регулирования процесса получения органохлорсиланов поавт, св.%414267, отличающ и й с. я тем, что, с целью снижения потерь сырья и продуктов реакции эа счет повышения точности регулирования температурного режима в реакторе, регулирование температуры в реакторе осуществляют в зависимости от отношения скорости изменения температуры в реакторе и скорости изменения расхода пара, генерируемого теплообменными элементами реактора.Составитель Г. ОгаджановРедактор Л. Курасова Техред Н. Барадулнна Корректор В. Синицкая каз 48 Филиал ППЛ Патент", г, Ужгород, уч, Проектная, 4 120 Тираж ПН ИИ ПИ Государстве по делам иэобр 3035, Москва, Ж-З