Способ автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НИ О ЗОБР А ТЕЛЬСТВ ЛЕКИСЛОТО льство ССС00, 1956.ьство СССР6,Ж СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1 Авторское свидетФ 117330, кл. С 07 С 532. Авторское свидетелпо заявке У 3288693/23 кл. С 05 О 27/00, 198 1.(54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ИЗ ИХ СОЛЕЙ,8011 549 1)+ С 07 С 51/02 С 05 Л 27 УГ Й путем изменения расхода углекислоты в зависимости отрасхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реатор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьппения выхода свободныхмонокарбоновых кислот, дополнительно измеряют количество кислого мылаи регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыпа на вязкостьреакционной массы.1 11Изобретение относится к способам автоматического управления химико- технологическими процессами, в частности управления процессом выделе-. ния синтетических жирных кислот (СЖК) углекислотой, и может быть использовано в химической промышленности.Известен способ управления процессом выделения СЖК из их солей путем изменения расхода углекислоты пропорционально изменению расхода исходного раствора солей СЖК 11.Недостатком этого способа управленияявляется непостоянство кон- . центрации исходного раствора солей СЖК, которая может колебаться в широком диапазоне и зачастую носит случайный характер, Процесс выделения СЖК углекислотой рчень чувствителен к.изменению концентрации исхолного раствора солей СЖК.Наиболее близким по технической сущности к предпагаемому является способавтоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой путемизменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе из реактора.1 2 3. 68549 20 Недостаток известного способауправления заключается в там,чтоон не обеспечивает высокого выходасвободных монокарбоновых кислоттак как он не учитывает выхода кис 5 1 О 15 25 30 35 На фиг, 1 приведена зависимость между вязкостью реакционной массы и глубиной разложения солей СЖК; на фиг. 2 - расчетная зависимость выхода свободных монокарбоновых кислот от глубины разложения солей СЖК; на фиг, 3 - схема реализации предлагаемого способа. Технологической задачей процесса выделения синтетических жирных кислот (СЖК) углекис-, лотой является получение максимального выхода свободных монокарбоновых кислот, Естественно ожидать максимального выхода свободных монокарбоновых кислот при максимальном выходе кислого мыла с высокой глубиной разложения солей СЖК. Но выход кислого мыла находится в прямой, а глубина разложения - в обратной зависимости от концентрации раствора солей СЖК, Наивысшая глубина разложения достигается при низких концентрациях раствора солей СЖК, Но при низких концентрациях раствора выход кислого мыла будет также низким, ибо кислое мыло представляет собой смесь свободных монокарбоновых кислот, выделившихся из солей СЖК при углекислотном разложении и не разложенных солей СЖК. Поэтому возникает задача автоматического управления процессом в области оптимальных его параметров.Исследование технологического процесса показало, что при стабилизации давления и температуры в реакторе на их оптимальных значениях выход свободных монокарбоновых кислот зависит от произведения вяз40 лого мыла,Целью изобретения является повышение выхода свободных монокарбоновых кислот,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот изих солей углекислотой путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемыхв реактор, с коррекцией по вязкостиреакционной массы на выходе реактора,дополнительно измеряют количествокислого мыла и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мылана вязкость реакционной массы,кости реакционной массы и выходакислого мылаВыход свободных монокарбоновыхкислот определяется через значенияглубины разложения солей СЖК и выходкислого мыла, связанных зависимостью: 100где У- выход свободных монокарбоновыхкислот кг/чУ - выход кислого мыла, кг/ч;У - глубина разложения солей СЖК, Автоматическое измерение в потоке выхода кислого мыла с помощью выпускаемых промышленностью приборов труда не представляет, а измерить автоматически в потоке глубину разложения солей СЖК в настоящее время воэмож(2) где У - вязкость реакционной массы, Пас.Из экспериментапо схеме центрального композиционного ротатабельнога планирования второго порядка получают адекватные уравнения регрессии, связывающие зависимость выхода свободных монокарбонбвых кислот и глубины разложения от параметров про 35 цесса: У =- 1 82+0 255 Х +0,099 Х +у у100 ф ф 1 ф 2+5, 79 Х+1, 14 Х -О, 048 Х-О, 046 Х+ 45 +0,203 Х,046 Х,512 ХХ+0,149 Х 1 Х- где Х - давление в реакторе, Па;Х - температура в реакторе,К;50Х - концентрация растворасолей СЖК, ;Х - расход углекислоты, выраженный через отношение рабочего расхода к теоретичес.55кому.Представленные зависимости позво.ляют определить оптимальные технолоз 11685 ности нет из-за отсутствия приборов. Она может определяться только лабораторным анализом, который длится около двух суток.Установлена тесная корреляционная . связь между глубиной разложения солей СЖК и вязкостью реакционной массы (коэффициент корреляции равен 0,92 Базируясь на этом, предложен способ косвенного определения в потоке глу бины разложения солей СЖК по вязкости реакцинной массы, которая автоматически измеряется в потоке с помощью серийно выпускаемых промышпенностью вискозиметров, 15Из уравнения предельной теоретической линии регрессии зависимости между вязкостью реакционной массы и глу-, биной разложения солей СЖК получают удобную формулу для выражения глуби ны разложения солей СЖК через вязкость реакцинной массы:У = 151-1,74 У (1)151-У 4оуда .У, = 253 49гиче:кие параметры, при которых достигается максимальный выход свободных монокарбоновых кислот, т.е. решить задачу статической оптимации процесса.Ввиду того, что выход свободных монокарбоновых кислот в уравнении (4) выражен через произведение выхода кислого мыла и глубины разложения солей СЖК, определить оптимальные условия ведения процесса непосредственно из него нельзя, ибо некоторые параметры процесса, например концентрация раствора солей СЖК, оказывают прямо противоположное влияние на глубину разложения солей СЖК и на выход кислого мыла, Поэтому с целью отыскания оптимальных условий процесса решена задача нахождения максимума функций У, с ограничениями на функцию УМаксимум функций (фиг.2) с ограничением на глубину разложения солей СЖК равную 52,1 , обеспечивается при следующих параметрах процесса: давлении 3,9210 Па, температуре 328 К, концентрации раствора солей СЖК 20 , отношении рабочего расхода углекислоты к теоретическому, равному 5.Технологически имеется возможность выдерживать эти параметры в области оптимальных значений, за исключением концентрации раствора солей СЖК, изменение которой зависит от ,предшествующих стадий и является для данного процесса случайной величиной. Компенсировать возмущения по изменению концентраций солей СЖК можно расходом углекислоты,Автоматическое управление процессом выделения. СЖКиз их .солей углекислотойсводится к стабилизации давления и температуры в области оптимальных значений и корректировке задания регулятору соотношения расходов раствора солей СЖК и углекислоты сигналом, пропорциональным величине произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы таким образом, чтобы ста билизировать ее на заданном значении, изменяя расход углекислоты.Вискозиметром 1 измеряется вязкость реакционной массы на выходе реактора 2, а датчиком 3 - расход кислого мыпа на выходе автоклава20 40 отстойника 4. Сигналы с вискозиметра 1 и датчика 3 расхода поступают в функциональный: блок 5, выходной сигнал которого поступает на регулятор 6, Выход регулятора 6 связан с регулятором 7 соотношения, на вход которого поступают сигналы с датчиков 8 и 9 расхода соответственно углекислоты и раствора солей 1 О синтетических жирных кислот,Расход углекислоты регулируется с помощью регулирующего клапана 10.Способ осуществляется следующим образом.При повышении концентрации раствора солей СЖК (отклонении от оптимальной) для обеспечения преж.него выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо увечить расход ; углекислоты. Так как выход свободных монокарбоновых кислот на установке не может быть измерен (они входят в состав кислого мыла), он определяется через 25 величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которые непрерывно измеряются на установке с помощью датчиков 3 и 1, Выходные сигналы из ЗО этих датчиков умножаются в функциональном блоке 5, выход которого поступает на вход регулятора б, Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла, который соответствует максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот.Выход регулятора 6 поступает в регулятор 7 соотношения расходов углекислоты и раствора солей СЖК в качестве сигнала, корректирующего задание, Регулятор 7, управления по ложением регулирующего органа клапана 10, изменяет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор, пока величина произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла не станет равной величине задания регулятору 6.Аналогично осуществляется регулирование при понижении концентрации раствора солей СЖК.55П р и м е р. Максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот при глубине разложения 52, 1 Ж (фиг.2) соответствует согласно формуле (2)вязкость реакционной массы 60.346 Па.При оптимальных параметрах процесса(давлении 39210 Па. температуре6328 К, концентрации раствора солейСЖК 203, отношении рабочего расхода углекислоты к теоретическому,равном 5, и расходе раствора солейСЖК, равном 13,6 кг/ч, на опытнойустановке выход кислого, мыла составил 5,35 кг/ч при расходе углекислоты 23,2 кг/ч. Произведение вязкости реакционной массы на выходкислого мыла в этих оптимальных условиях составляет 322,9. При этомвыход свободных монокарбоновых кислот составляет 2,79 кг/ч.Управление процессом сводится кподдержанию постоянным этого произведения при возмущениях по концентрации раствора солей СЖК путем изменения расхода углекислоты пропорционально отклонению названногопроизведения от заданного значения.Так, при повышении концентрациираствора солей СЖК до 222 /отклонение от оптимальной ка +27) для обеспечения прежнего (2,79 кг/ч) выходасвободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой(4) увеличить расход углекислоты до28,23 кг/ч. Так как выход свободных монокарбоновых кислот на установке не может быть измерен (онивходят в состав кислого мыла), тов соответствии с формулой (1) онопределяется через величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которыенепрерынно измеряются на установкес помощью серийных приборов, Выходные сигналы из этих приборов умножаются в функциональном блоке 5(фиг,3), выход которогб поступаетна вход регулятора 6. Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла, равной322,9, которая соответствует максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот,Выход регулятора б поступаетв регулятор 7 соотношения расходовуглекислоты и раствора солей СЖКв качестве сигнала, корректирующего задание, Регулятор 7, управляя1168549 положением органов клапана 10, из меняет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор,пока величина произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла не станет равной величине задания регулятору 6При понижении концентрации раствора солей СЖК до 187 (отклонение от оптимальной на - 27) для обеспечения заданного выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой (4) умень.шить расход углекислоты до 20,89 Кг/ч. 8Для обеспечения заданной регулятору 6 величины (322,9) произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла с помощью регулятора 7 уменьшается расход углекислоты до тех пор, пока информативный сигнал, поступающий на регулятор 6, не станет равным сигналу задания,10 Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить стабильный выход свободных монокарбоновых кислот на максимально возможном значении при имеющихся возмуще ниях по концентрации солей СЖК,1168549 Составитель Г,0 гаджанов;Редактор Н,Егорова Техред М.Кузьма Корр ек Ти сн ФилиалППП "Патент ", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 4561/23ВНИИПИ Госпо делам113035, Москва Тираж 384 Поарственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5