Устройство для регулирования температуры в реакторе полунепрерывного действия

СОЮЗ СОЯЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 3(50 ТЕНИЯ гулям свто чи реа а еекоСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Г 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ"Энергия", 1967, с. 209, 414.2, Авторское свидетельство СУ 539958, кл. В 01 Э /00, 19743, Авторское свидетельство СУ 332852, кл, В 01 4 )/00, 970(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В РЕАКТОРЕ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой задатчики парамет ра, первый датчик температуры, расположенный в реакторе, первый регулятор, связанный вторым входом с первым задатчиком, и клапан подачи хладагента, установленный на входном трубопроводе рубашки охлаждения, а также второй и третий датчики температуры, расположенные соответственно на входном и выходном трубопроводах рубашки охлаждения, второй ЯО 1051507 ре тор, соединенный первым входо первым датчиком температуры, а рым - с вторым задатчиком, исполнительный элемент на линии подагента, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первый и второй элементы сравнения, включенные последовательно элемент И, релейный элемент, третий регулятор и сумматор, выход которого соединен с исполнительным элементом на линии подачи реагента, а второй вход - с выходом второго регулятора, третий и четвертый задатчики пар ,метра подклю;ены соответственно второму и третьему входам релейн го элемента, пятый задатчик параметра подключен к первому входу первого элемента сравнения, соединенного вторым входом с вторым и третьим датчиками температуры, а выходомс первым входом элемента И, связанного вторым входом с выходом второго элемента сравнения, первый вход которого подключен к шестому задатчику параметра, а второй - к первому , датчику температуры, причем второйвход .третьего регулятора соединен с третьим датчиком температуры.Изобретение относится к автоматизации процессов химической технологии, в частности к устройствам автоматического регулирования температуры в реакторах полунепрерывногодействия, и может быть использованов химической, химико-фармацевтической, лакокрасочной и нефтехимической промышленностях.Известны устройства для автоматического регулирования температуры вреакторах по отклонению текущегозначения температуры от заданногопутем изменения хладопроизводительности , . в зависимости от отношениявеличины температурного перепадана стенке реактора к температурномуперепаду на входе хладагента в рубашку и выходе его из нее 23.Однако указанные устройства име ют низкую точность.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяспособ автоматического регулирования процесса йитрования путем регулирования давления в нитраторе воз. -действием на подачунитрующего аген.та и хладагента с коррекцией по тем пературе реакционной массы3 .Недостатком известного способаявляется низкое качество регулирования, которое может привести к недопустимому росту температуры и давления в реакторе, Кроме того, вполунепрерывных процессах очень часто происходит изменение величинытеплоотвода из-за увеличения вязкости реакционной массы, что такжеприводит к ухудшению качества регулирования. Исполнительные устройства на линии подачи реагента приработе в аналоговом режиме на малых расходах (20 л/ч) часто засоряются из-за малой величины проходного сечения, что вообще выводитвсю систему регулирования из строя. и может привести к аварии,Цель изобретения - повышениеточности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для регулирования температуры в реакторе полунепрерывного действия, содержащеепервый, второй, третий, четвертый,пятый и шестой задатчики параметра,первый датчик температуры, расположенный в реакторе, первый регулятор, связанный вторым входом с первым задатчиком,и клапан подачи 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 хладагента, установленный на входномтрубопроводе рубашки охлаждения, атакже второй и третий датчики темпе"ратуры, расположенные на входном ивыходном трубопроводах рубашки охлаждения соответственно, второйрегулятор, соединенный первым вхо-.дом с первым датчиком температуры,а вторым - с вторым задатчиком, исполнительный элемент на линии подачиреагента, введены первый и второйэлементы сравнения, включенные последовательно логический элемент И,релейный элемент, третий регулятори сумматор, выход которого соединенчерез импульсный преобразовательс исполнительным элементом на линииподачи реагента, а второй вход - свыходом второго регулятора, третий ичетвертый задатчики параметра подключены соответственно к второму и третьему входам релейного элемента,пятый задатчик параметра подключенк первому входу первого элементасравнения, соединенного вторым входом с вторым и третьим датчикамитемпературы, а выходом - с первымвходом элемента И, связанного вторым входом с выходом второго элемента сравнения, первый вход которого подключен к шестому задатчикупараметра, а второй - к первому датчику температуры, причем второйвход третьего регулятора соединен стретьим датчиком температуры.Сущность изобретения состоит вследующем.Сигнал по расходу реагента формируют двумя регуляторами по температуре в реакторе и по температуре хладагента на выходе из рубашки реактора, Задание на регуляторев реакторе при этом остается постоянным, а на регуляторе температуры хладагента изменяется в зависимости от величины температуры вреакторе и перепада температурыхладагента на входе и выходе из рубашки, Аналоговый сигнал по расходу реагента подают в импульсный преобразователь и преобразуют в импульсный сигнал, параметры которого ( частота, скважность )зависят отвеличины входного сигнала,Температура хладагента на выходеиз рубашки реактора является важнымпараметром, определяющим условияпроведения процесса, Ее величина определяется с одной стороны .парамет5- коэффициент теплопередачи;- поверхность теплообмена;температура реакционной массы;6 - массовый расход хладагента;. 20СК - теплоемкость хладагента;Т - температура хладагента навходе в рубашку.Как следует из практики, изменение температуры хладагента в рубашке приводит к изменению времени, подачи реагента в реактор до 2-3 раз. Поэтому введение температуры хладагента в контур управления является весьма целесообразным и позволяет вовре 30 мя реагировать на значительные изменения температуры и расхода хлад- агента на входе в рубашку, Кратковременные, незначительные изменения параметров хладагента вследствие инерционности объекта регулирования, не приводящие к изменению температуры в рубашке, не повлияют при этом и на подачу реагента.На температуру в рубашке влияет коэффициент теплопередачи от реак 40 ционной массы к хладагенту. Зто приводит к тому, что при увеличении вязкости реакционной массы, которая наблюдается во многих полунепрерывных процессах необходимо уменьшать температуру в рубашке, т.е. уменьшать задание регулятору температуры хладагента на выходе из рубашки, Если задание регулятору хладагента не уменьшить, то вся система управления может потерять устойчивость, так как в этом случае при росте температуры в реакторе регулятор может выдавать сигнал на увеличение подачи реагента из-за того, что темпе ратура хладагента в рубашке упала,Для изменения задания регулятору используется косвенный параметр гдеГ Т 3 10515 рами хладагента температурой на входе в рубашку, величиной расхода с другой стороны она зависит от величины теплового потока со стороны реакционной массы, т.е, от ее тем", 5 пературы, коэффициента теплопередачи от реакционной массы к хладагенту. ;Иеходя из равенства количества тепла, передаваемого от реакционной массы, и тепла, отводимого с хладагентом, О можно получить следующее выражение для температуры на выходе из рубашки 07 4перепад температуры хладагента на входе и выходе из рубашки. Количество тепла, отводимое хладагентом, определяется выражением0, 6 С(Т -Т), (2)откуда видно, что при уменьшении теплового потока 0, со стороны реакционной массы перепад температуры хладагента на входе в рубашку и выходеиз нее тоже должен уменьшиться припостоянстве расхода хладагента. Однако при изменении расхода хладагента, а также во время различных переходных режимов перепад температурыхладагента также может уменьшаться,поэтому данное условие не являетсядостаточным для изменения заданиярегулятору, Наряду с перепадом температуры хладагента используетсявторой параметр - температура в реакторе, и условие на переключениезадания формируется в виде(Т Т (дТ ) (ТЪТ ),т.е., если температура в реакторерастет и достигает значения Т , ивместе с этим перепад температурыхладагента уменьшается до АТ , мов этом случае формируется сигнал напереключение уменьшенной уставкизадания,Перевод, исполнительного устройства на линии подачи реагента в импульсный режим работы достигаетсяиспользованием управляемого импульсного преобразователя. В импульсномрежиме исполнительное устройство работает без малых проходных сечений,что предотвращает его засорение.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство содержит реактор 1полунепрерывного действия, рубашку2 охлаждения, мешалку 3, исполнительный элемент 4 на линии подачиреагента, клапан 5 подачи хладагента, первый,б, второй 7 и третий 8датчики температуры, первый 9, второй 10 и третий 11 регуляторы, релейный элемент 2, сумматор 3, первыйзадатчик 14.параметра и импульсныйпреобразователь 15, первый 16 и второй 17 элементы сравнения, логический элемент И 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, пятый 22 и шестой 23 задатчики параметра.Регулирование температуры осуществляется следующим образом.105Температура в реакторезамеряется датчиком 6 и регулируется регулятором 9, который управляет клапаном 5 на линии подачи хладагента в рубащку, и регулятором 10, сигнал от которого поступает на сумматор 3, импульсный преобразователь 15 и исполнительный элемент 4. Темпе- . ратура хладагента на выходе иэ рубашки замеряется датчиком 8 н ре гулнруется регулятором 11, сигнал от которого поступает также на сумматор 13. Перепад температуры хлад- агента на входе и выходе из рубашки измеряется датчиками 7 и 8 и пода ется. иа первый вход элемента 16, на ,второй вход которого подается сигнал ,эадатчина 22. Сигнал с датчика 6 тем,;пературы в реакторе йоступает на пер- ;вый вход. элемента 17, на второй вход ,которого подается сигнал с задатчика ,23. Сигналы с элементов 16 и 17 через элемент 18 поступают на первый вход ,релейного элемента 12, на второй и ,третий входы которого подаются сигна лы от эадатчиков 20 и 21 соответствен,но, а с выхода которого сигнал поступает на первый вход регулятора 11,Ба стадии подачи реагента в реактор регулирование температуры осуществляется регуляторами 10 и 11 .путем изменения расхода реагента. ,Клапан 5 подачи хладагента при этом полностью открыт, что позволяет про,водить процесс при максимальной величине теплосъема. Температура в35 507 бреакторе поддерживается на уровне Т 1. На стадии выдержки реакционной массы, а также на стадии подачи реагента, когда температура в реакторе опускается до величины Т 1, регулирование температуры осуществляется регулятором 9 путем изменения подачи хладагеита, что предотвращает пере- ,охлаждение реактора.Если температура в реакторе находится в допустимом диапазоне, тос логического элемента И 18 на управляющий вход релейного элемента поступает нулевой сигнал, и на задающий вход регулятора 11 подаетсязадание Т, Если же температура в реакторе начинает расти и достига,ет значения Т 21, а перепад температуры хладагента уменьшается и становитсяТэ, то на выходе ло,гического элемента И 18 сигнал становится равньви , релейный блок2 переключается, и на задающий вход регулятора 11 подается заданиеиТкТхРаспространенность полунепрерывных процессов, проводимых в реакторах с мешалкой и рубашкой охлаждения, а также большая актуальность проблемы обеспечения безаварийности проведения таких процессов, предопределяют использование предлагаемого устройства в процессах нитрования, сульфирования, хлорирования, производства метилурацила, этамида и ЯР1 О 55 О 7 оставитель А.Зарубинехред И.Метелева Коррек тор Н.Стащищина Подписноекомитета СССРоткрытийская наб., д, 4/5 Тираж 874 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш65 4 3 ак ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна