Способ автоматического управления процессом поликонденсации в реакторе периодического действия

СОК 3 СОВЕТСКИХсоцелистич ихних , СЯ Д 5 2 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИЙ . Е ИЭОЬРЕТЕНИЯ ОПИСА ВИДЕТЕПЪТВ К ДВТОРСНО(72) В,н.кумсков, А,м,юферов и расхода теплоносителя на входе виЛ.,А.Воеводина реактор, о т л и ч,а ю щ и й,с я(71) Кемеровский научно-исследова- тем, что с целью повышения точностительскнй институт химической промыш- определения момента окончания процес,.ленйости . , . са поликонденсации, измеряют темпе(53) 66.012-.52(088,8) . ратуру и расход хладагента, подава(56) 1, Воловик В.П. н др. Автомати- :емого в обратный холодильник, темпезация процесса производства Фенол.- . ратуру возвращаемого в реактор конформальдегидных смол. -фПластические денсата и температуру теплоносителямассы". М 1968, М 5, с. 55-56, . на входе в реактор, определяют теп 2, Авторское свидетельство СССР . лоту, выделившуюся в процессе конМ 573490, кл. С 08 а 8/00, 1975 : денсаций, ипри .соответствии выше(прототип). привЕденйой теплоты. заданной доле(54)(57) СПОСОБ, АВТОМАТИЧЕСКОГО суммарного теплового эФФекта процес- ЕУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИКОНДЕНСАЦЙИ са заканчиваютпроцесс поликонденВ РЕА 1 ЙОРЕ ПЕРИОДИЧЕСКОРО ДЕИСТВИЯ С:;, сацин,Изобретению относится к способамавтоматического управления процессом поликонденсации в реакторе периодического действия и может быть ис.пользовано в производстве. феноло-формальдегидных смол. 5Известен способ автоматическогоуправления процессом поликонденсациив реакторе периодического действия,заключающийся в загрузке исходныхкомпонентов, включая катализатор, 10. подогреве реакционной смеси с дальнейшим программным изменением температуры реакционной массы до кипения, изменении давления в реакторевоздействием на производительностьвакуумной системы, стабилизации интенсивности кипения реакционной,массы воздействием на расход теплоносителя 1,.Однако этот способ не предусмат-,ривает автоматического определениямомента окончания процесса,Наиболее близким к предлагаемомупо, технической сущности являетсяспособ автбматического управления.процессом поликонденаации в реакторепериодического действия с обратнымхолодильником, заключающийся в регулировании температуры реакционноймассы, давления в реакторе и расхода теплоносителя на входе в реактор. Окончание процесса поликонденсации по данному способу осуществляют в момент стабилизации соотношениямежду количеством тепла, подводимогок реактору, и разностью температур,измеренных в реакционной массе и навыходе теплоносителя из реактора 2 .Однако данный способ не позволяет правильно оценить момент окончания процесса поликонденсации из-за 40непостоянства качества исходногосырья.Так, если реакционная способностьсырья повышена, то момент стабилизации соотношения подводимого и 45снимаемого тепла наступает при высоких степенях конверсии исходныхкомпонентов, Если реакционная способность сырья понижена то моментстабилизации, по которомуопределяют 50время окончания процесса, наступаетраньше, при более низких степеняхконверсии. При.этом изменяется такжеглубина конденсации, а это, в свою очередь, приводит к разбросу показателейкачества готового продукта.Цель изобретения - повышениеточности определения момента окончания процесса поликонденсации.Цель достигается тем, что соглас но способу автоматического управления процессом поликонденсации в реакторе периодического действия с обратнымхолодильником, заключающемуся в регулирования температуры реакционной массы, давления в реакторе и расхода теплоносителя на входе в реактор, измеряют температуру и расход хлад- агента, подаваемого в обратный холодильник, температуру возвращаемого в реактор конденсата и температуру теплоносителя на входе в реактор, определяют теплоту, выделившуюся в процессе конденсации, и при соответствии вышеприведенной теплоты заданной доле суммарного теплового .эффекта процесса заканчивают процесс поликонденсации.Способ .управления построен с использованием математической модели процесса, включающей тепловой баланс и кинематику реакции. Для поликонденсационных процессов вид кинематической части математической модели определяется типом используемых мономеров и характером реакцииеВид зависимостей, по которым рассчитывается скорость реакции и "режим подачи теплоносителя" по скорости тепловыделения и общему теплу реакции, рассмотрим на конкретном примере для случая жидких резольных смол (ЖРС), в частности фенолоспиртов.Тепловая картина процесса образования ЖРС определяется двумя реакциями:а) замещением активного водорода феенольного ядра молекулой формальдегида с образованием метилольной группы. Эта реакция характеризуется константой скоростиБ,еи тепловым эффектомккал/моль,б) конденсацией метилольной группы по активному положению фенольного ядра с образованием метиленового мостика между двумя фенольными ядрами. Эта реакция характеризуется константой скорости:Е.йМ=Аеи тепловым эффектом, ккал/моль.1Кинетическая часть математической модели данного процесса в формализо,ванном виде описывается системой дифференциальных уравнений:йС- .-к,сС-к,сСМ;ЗСМК2. Рассчитанные значения 0 и Тец реализуется на реакторе.3, Реыением уравненйй модели рассчитываются прогнозируемые значение Т и Т для момента времени С .4. Данные контрольно-измерительных приборов, отражающие фактические значения температур в реакторе,.входящегои выходящего теплоносителя, расхода .теплоносителя, передают в .управляющее устройство 18.5. Зйачения контролируемых иараметров, полученные с контрольно-измерительных приборов сравнивают с прогнозировавщииися значениями (рассчитанными по математической модели) для того же момента времени.6. При отклонении расчетных дан-. ных от эксперимента определяются уточненные значения параметров Л, А, , учитывающих истинное качество сЫрья и состояние оборудования.7 Рассчитываются с использованием уточненных значений А, Л, Р и выдаются новые значения управляющих фУнкЦий 0 и Те длЯ послеДУюЩих моментов времени и реализуются на реакторе до момента времени Ф,2. Одновременно прогнозируются значения контролируемых параметров для момента времени 1.8. Циклы сравнения прогноза и фактического контроля, расчета и уточнения параметров. Ь, А и 3 расчета управляющих функций и реализации их неоднократно повторяются,9. Непрерывно. интегрируется тепловйделение процесса, исходя из расхода и изменения температуры теплоносителя с учетом температуры реакционной, массы и потерь тепла вокружающую среду.10. Сравниваются значения интеграла тепловыделения с теоретическирассчитанным значением суммы тепловыделения для заданной степени конверсии. Эти данные также используютсядля уточнения фактических значенийА, К и Р для данной операции.11. При достижении требуемой 10 степени конверсии исходных продуктов., однозначно связанной с количеством выделяющегося тепла, даетсякоманда на перевод процесса на следующую стадию (охлаждение, вакуум ную сушку и др,).В случае поликонденсации другихмарок фенольных смол в состав моделивводятся уравнения, описывающие.изменение температуры хладагента вобратномхолодильнике, температурыи количества возвращаемого конденсата.Эти показатели являются также и.контролируемыми. По ним определяетсяколичество выделившегося в реакциитеплаДанный способ позволяет значителЬно повысить стабильность качествапродукта за счет своевременногоокончания стадии поликонденсации вусловиях непостоянства качестваисходного сырья.Так, в производстве феноло-формарьдегидных смол марок СФ,. СФ, СФ-. 012, СФтемпература 35 каплепадения для различных партийодного и того же продукта колеблетсяв пределах + 5 С.При управлении процесса по данному способу разброС показателей 40 температуры каплепадения + 3 С.оеее ве Коррект Шекмар.266/21 . Тираж 469. ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений И открвтий 113035, Москва,;Ж, Раушская наб.,Филиал ППП "Патент", г Ужгород ул. Подписиое ктна Составитель В. ШувалРедактор Т. Веселова Техред И,Гергепь