Устройство для автоматического управления процессом нитрования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 1 Л 19/00, С 05 0 27/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ Н ДВТОРС сесоюэныиимикоА. и др, Эффективо управления хими процессами. Л.: .)ааа ционн рывно ааЗь авлеми хи епреое мокой,тичеснологии, осуществлях с нестационарнойается, в частности,ческои те в аппараткои, и каа. сов регул лакок кой,в инамивопр ч и рования температ реа лен ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НИТРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к управ,пенки зкзотермическими процессами,осуществляемыми в реакторах полунепрерывного действия (РПНД), можетнайти применение в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической,витаминной, пищевой промьппленностях.и позволяет повысить точность регулиИзобретение относится к ую экзотермическими процесс рования температуры и сократить длительность дозировки. Сущность предлагаемого технического решения состоит в применении трубы, расположенной внутри мерника, для передавливания дозируемого компонента с определенной скоростью через соединительнуюлинию в реактор, использование линииподачи сжатого воздуха с дросселем вгазовую полость мерника через трехходовой регулирующий клапан, приводкоторого связан с адаптивным регулятором, а второй выходной патрубок(боковой) соединен с атмосферой длястравливания давления, причем на соединительной линии расположен обратныйклапан, препятствующий обратномупотоку реакционной массы при возникновении сифонного эффекта или появлении избыточного давления в реакторе из-за интенсивного газовыделенияпри деструктивном разложении реакционной массы. Введенный в системууправления блок уставок предназначен для выработки противоаварийныхуправляющих воздействий при опасномповышении температуры, направленныхлибо на отсечку подачи компонента,либо на аварийный сброс содержимогореактора. 2 ил,и массы в реакторе полун одействия (РПНД), котор йти применение в химичес асочной, химико-фармацев таминной, нефтехимическо й и других отрасЛях промьности при синтезе целевых и промежуточных продуктов.Цель изобретения - повьшение точности регулирования температуры реак 5ционной массы и сокращение длительности дозировки компонента.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматическогоуправления РПНД; на фиг.2 - графикизменения длительности дозировки взависимости от вариант 1 подачи ком"понента.На функциональной схеме (фиг.1)изображены реактор 1 с последовательно соединенными трубчатой перемычкой2, рубашкой 3, змеевиком 4, мешалкой5, двигателем б мешалки, клапаном 7аварийного сброса, патрубками 8 и 9подачи хладоагента, в рубашку и выходаего из змеевика вытяжным патрубком10 выхода газообразных продуктовреакции.Через заливной патрубок 11 происходит заполнение реактора одним изисходных компонентов до отметки 12., По окончании дозировки уровеньреакционной массы в реакторе повышается до отметки 13.Мерник 14, заполняемый через отсечной клапан 15 жидкостью до отметки16, содержит трубу 17 передавливания,не доходящую до днища мерника, покоторой жидкость при наличии давленияв мернике постепенно поступает с оп 35ределенным расходом в реактор, Приэтом, для исключения образования прямого сифонно"самостоятельного потокадозируемого компонента иэ мерника вреактор, при отсутствии управляющеговоздействия первоначальный уровеньдоэируемого компонента в мернике -отметка 16, должен быть равен или находиться несколько ниже исходногоуровня реакционной массы в реакторе -отметке 12.Трехходовой клапан 18, установленный на крышке мерника и нижним патрубком соединенный с его газовой полостью, служит для управляемой подачичерез верхний патрубок по линии 1950сжатого воздуха через настраиваемыйдроссель 20 с одновременным стравливанием его через боковой патрубок21 в атмосферу с созданием в мерникетакого давления, которое обеспечива 55ет требуемый расход компонента дляподдержания заданной температурыреакционной массы в РПНД,Настраиваемый дроссель снижает.расход газа, подаваемого в мерник,исключая режим короткого замыканияв питающей пневматической магистрали.На линии 22, соединяющей мерник среактором, расположен обратный клапан 23, Он предназначен для предотвращения возможного обратного потокареакционной массы из реактора в мерник за счет образования сифона, при .котором уровень его в реакторе вопределенный момент времени становится существенно выше уровня дозируемого компонента в мернике, или привозникновении избыточного давленияв реакторе вследствие интенсивногогазовыделения при аварийном деструктивном разложении реакционной массы,Слив загрязненного остатка поокончании дозировки производится измеринка с помощью сливного клапана24 в емкость отходов, который одновременно служит и для промывки мерника в случае прекращения работ. Тем- .пература реакционной массы контролируется датчиком 25 с вторичным измерительным прибором (ВИП) 26, снабженным нормирующим преобразователем.Для стабилизации температурногорежима в РПНД служит адаптивный регулятор 27, реализующий принцип переменной структуры при функционировании в скользящем режиме, инвариантном к изменению параметров РПНД поуправляющему каналу, Для выработкипротивоаварийных управляющих воздействий при опасных значениях служитблок 28 установок на два дискретныхзначения (меньшее - для отсечки подачи компонента в реактор, а большее - для аварийного сброса содержимого реактора),Аналоговый выход с адаптивногорегулятора 27 соединен с приводомтрехходового регулирующего клапаначерез первый вход логического элемента 29, реализующего функцию ЗАПРЕТ.Один дискретныи выход с блока 28установок (БУ) соединен с.вторымвходомэлемента 29 ЗАПРЕТ, а другойдискретный выход с БУ 28 - с клапаном 7 аварийного сброса,Для контроля уровня дозируемойжидкости в меринке служит ПИП 30 сВИП 31, дпя измерения величины давления сжатого воздуха - ПИП 32 иВИП 33, а для фиксирования значения1606178 6полностью перекрыто, а боковой патр убок 21, с вя зывающий воздушную полость мерника с атмосферой, полностьюоткрывается:.давление в меринке па 5дает до нуля.и подача компонента вреактор прекращается. Обратный клапан 23 предотвращает возможный аварийный переток реакционной массыиэ реактора 1 в мерник 14 за счетпоявления сифонного эффекта или избьгточного давления в реакторе вследствие интенсивного газовыделения,гроисходящего при аварийном режиме,При аварийном повышении температуры реакционной массы до значениявторой уставки (аварийной сброс) с БУ28 поступает командный сигнал на клапан 7 аварийного сброса для эвакуа 20 ции содержимого реактора в аварийную емкость с целью предотвращениявыброса реакционной массы или взрывного разрушения реактора. Таким образом, ценой вынужденных потерь целевого продукта предотвращается или локализуется опасное развитие аварийнойситуации.Из графика (фиг.2) следует, что посравнению с трехклапанной системойподачи дозируемого компонента в реактор (ломаная линия 1) применительнок процессу нитрования бензодиоксола207. раствором НИО. в хлористом метииене предлагаемое устройство дляуправления РПНД по передавливаниюдозируемого компонента (наклонная прямая 2) обеспечивает существенноесокращение длительности дозировкилкомпонента (ь с ь,), где на оси абсцисс обозначено время слива компоненттг с, а на оси ординат - текущийобъем дозирующего компонента в мернике Ч,Использование изобретения приавтоматизации процесса нитрованиябензодиоксола для синтеза 3,4-метилендиоксинитробензола, являющегосяпромежуточным продуктом в производстве оксолиновой кислоты - важного расхода д эируемого компонента, подаваемого в реактор, - ПИП 34 с ВИП35.Устройство работает следующим образом,Регламентный режим, При отрицатель-ном отклонении температуры реакционноймассы адаптивный регулятор 27 вырабатывает сигнал на перекрытие трехходового регулирующего клапана 1.8таким образом, что степень открытиявходного отверстия подачи сжатоговоздуха из линии 19 увеличивается,а степень открытия бокового патрубка21 - цросселирование сжатого воздухав атмосферу - уменьшается, в результате чего под действием возросшегодавления сжатого воздуха в воздушнойполости мерника компонент с повьппенной скоростью начинает подниматьсяпо трубе передавливания в линию подачи компонента в реактор. Это приводитк возросшему расходу компонента вреактор, вследствие чего начинается 2повышение температуры реакционноймассы.При положительном отклонении температуры реак.;ионной массы с адаптивного регулятора 27 поступает командана изменение положения штока клапана18 относительно седел в сторону умень.щения степени открытия входного отверстия иэ линии 19 подачи сжатого воздуха и увеличения степени откры 35 тия бокового патрубка 21 сброса воздуха в атмосферу. Б результате этого цавление в мернике 14 падает, что вызывает уменьшение подачи компонента в реактор и, как следствие, темпе ратура реакционной массы начинает снижаться, Таким образом, ,величина соотношения между подачей сжатого воздуха в мерник и его стравливанием в атмосферу регулируется автоматичес 45 ки пс сигналу с адаптивного регулятора температуры реакционной массы.Р,варийный режим. При аварийном повьппении температуры реакционноЙ массы до значения первой уставки от 50 сечка компонеггта с БУ 2 Я поступает командный сигнал на элемент 29 ЗЛПРЕТ, блокирующий подачу управляю - щего сигнала с адаптивного регулятора 27 на привод трехходового регу 55 лирующего клапана 1 Я, благодаря чему в последнем за счет Возвратной пружины привода входное отверстие подачи иэ линии 19 сжатого воздуха будет лекарственного препарата, позволяет до + 0,25 К повысить точность стабилизации температурного режима реакционной массы в РПНД и сократить длительность дозировки компонента в реактор.Формула изоб р ете ния Устройство для автоматическогоуправления процессом нитрования вреакторе по 1 унепрерывного действия, СОЕЛИНЕПНОМ .ЛИНИЕЙ ДОЗИРОВКИ КОМ 110- пентя в реактор с мерником содержя 11 ес последовательно соединенные датчик и адаптивный регулятор темпе 1 эя гуры реакционной массы, блок уста К, Да ГЧИК УРОВНЯ И ДЯВЛЕНИЯ В МЕР-. пике, датчик расхода компонента и клапан аварийного сброса реакционноймассы на выходе реактора, о т л и -ч я 1 о 111 е е ;. я тем, что, с цельцэ11 овып 1 енил точности регулирования теме 1 ературы реакционной массы и сокра 11 ення длительности дозировки компопентя, оно дополнительно содержит грубу для передавливания дозируемого ко. 1 поп 1 н - ,э ":еякто р, обрят 111,1 й кля 1111 н51 ин 1 и) подачи сяЕятого Воз,11 ухеэв гя, о 1 эу 1 о полог - ь меринка, настряивяРмь 1 й проссель, трехходовой 1(ле 1 Г 1 ян и логический зэ 1 смент ЗАПРЕТ, при 11 томоб 1 эятный 1;л 111111 Й еотеЭН:1 Л 011 на т 1)убедля передя 1 ээ 1 и 1 эя 11 я дозируемо 1 о ком 5понента и реактор настраиваемыйдроссель и трехходовой к:Еапан послеД 01 эя тель но установлены на линии Г 10 дачи с;и 11 тогеэ воздуха в гязе 1 вую 110 ность меринка третий выход 110 й пятрул Оок грехходОБ 01 О клапана связян с 1 ОатмосФерой, выход датчика температуры реяк 1:1 еэ 111(111 1 я сы подклкэ 1 се 1 Гакже к 13.11 д 1 бл.кя у 1 тонокпР 1 эв 1)1 Й БыхэЕЕ которого соэдинен с клапаномяве 1 р 1:1111 огеЭ сброс 1 реакционной массы,я второй выход с,:,зя 11 с 1 ер 11111 входом, Сердюк Тираж 42 аказ 3511 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,Гагарина, 10 ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СС