Способ автоматического управления процессом получения n карбэтоксиметилпирролидон-2 и устройство для его осуществления

(514 СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытияПРИ ГННТ СССР ЫГс,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ(71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика"и Латвийское производственное биоФармацевтическое объединение "Латвбиофарм"(56) Авторское свидетельство СССРВ 874161, кл. В 01 Л 19(00,0 05 П 17/00, 1978.Промышленный регламент93 пвпроизводству пироцетана, ПО "ЛатвбиФарм", от 12. 12.85.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ И-КАРБЭТОКСИМЕТИЛПИРРОЛИЦОНИ УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению технологическимипроцессами, в частности, к управлению периодическим процессом полученияИ-карбэтоксиметилпирролидон, и может быть использовано в медицинской .и химической промьппленности. Цельюизобретения является повышение выхода целевого продукта за счет снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью.Способ автоматического управленияпроцессом получения И-карбэтоксиметил1468904 пирролидонпутем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора,при этом измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а изменениеподачи теплоносителя производят повременной программе в зависимости отдавления теплоносителя в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе. Устройство для автоматического управления процессом получения Икарбэтоксиметилпирролидонсодержитреактор 1, датчик 2 давления в реакИзобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности к управлению периодическим процессом получения И-карбэтоксиметилпирролидон5 и может быть использовано в медицинской и химической промышленности.Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта путем снижения потерь, связанных с уносом исходных 10 компонентов с газовой смесью.В способе автоматического управления процессом получения Н-карбэтоксиметилпирролидонпутем подъема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора, дополнительно измеряют давление в реакторе, давление теплоносителя в рубашке реактора, а изменение подачи теплоносителя 20 производят по временной программе в зависимости от давления теплоносите" ля в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе.Для поддержания температурного режима протекания реакции получения И-карбэтоксиметилпирролидониспользуетея в качестве теплоносителя водяной пар. Количество тепла в паре находится в прямой зависимости от дав-ЗО ления. Чем больше прогревается пар, тем выше его давление, Для прогрева реакционной массы необходимо постоянное увеличивающееся поступление тепла. Теплоноситель с температурой 35 ниже или равной температуре точки кипения реакционной массы не прогреторе, позиционный регулятор 3, датчик4 давления в рубашке реактора, пропорционально-интегральный регулятор5, программный задатчик б датчик 7температуры в реакторе, трехмембранный элемент сравнения 8, задатчик 9,трехмембранное реле 10, промежуточноереле 11, трехмембранное реле 12, переменный дроссель 13, КС-цепочка 14,промежуточное реле 15, элемент ИЛИ 1 б,промежуточное реле 17, исполнительный механизм 18, триггер 19, кнопку,ф-лы, 2 ил. 2вает ее до этой температуры сколько бы его не подавали в рубашку реактора, Показатель расхода (количество) теплоносителя использовать нет смысла. Температура пара, его теплоемкость, зависят от его давления. Это и используется в.управлении реакцией. Реакция протекает с постоянным увеличением температуры реакционной массы и поглощения тепла, уносимого выделяемыми газами. Величина давления пара в рубашке реактора постоянно увеличивается по программе протекания самой реакции, обеспечивая подачу необходимого количества тепла реакционной массе, и прекращается при повьшении давления в реакторе, которое зависит от количества газов, выделяемых реакцией. Увеличение или уменьшение количества выделяемых газов зависит от количества подаваемого тепла, что и используется для управления проведения реакции на оптимальном уровне,Используется перегретый пар высокого давления, который, отдавая полностью тепло, превращается в конденсат и через конденсационный горшок возвращается в магистраль возврата конденсата.Для достижения поставленной цели необходимо проведение реакций на оптимальном режиме, когда образуется только необходимое количество выделяемого газа, при котором унос компонентов реакции минимальный. Особенность реакции получения И-карбэтокси 468904метилпирролидонзаключается в том, что она требует постоянного медленного подъема температуры реакционной массы с небольшим избытком тепла, который необходим для быстрого воспол 5 нения того количества тепла, которое уносится с образовавшимся хлористым метилом, продуктом реакции, Количество тепла для реакции необходимо знать и подавать с опережением на время, которое выражено инерционностью передачи тепла от теплоносителя через стенку реактора к реакционной массе. Количество тепла в теплоносителе находится в прямой зависимости от его давления. Измеряя давление теплоносителя в рубашке реактора, получают информацию о теплоемкости теплоносителя. Подъем давления теплоносителя в рубашке реактора по расчетной временной программе позволяет подавать то количество теплоносителя, которое необходимо для любого момента протекания реакции. ,25На фиг.показана экспериментально полученная зависимость температу-, ры реакционной массы от давления теплоносителя в рубашке реактора, (где й, С - температура реакционной массы.,ЗО- время протекания реакции, ч, Р- давление теплоносителя в рубашке реактора, кг/см), из которой видно, что достижение реакционной массой любой точки температуры при ее подъеме соответствует определенному давлению35 теплоносителя в рубашке реактора и времени, за которое реакционная масса примет эту температуру; на фиг.2 - схема устройства для осуществления 4 О способа.Так как временная программа расчитана на подачу теплоносителя с небольшим избытком тепла,. то возможно постепенное накапливание тепла, что 45 приводит к кратковременному ускорению реакции, увеличению хлористого метила и увеличению давления в реакторе. Измерение давления в реакторе позволяет управлять выделением хлористого метила, прекращая подачу теплоносителя и останавливая временную программу, при увеличении давления в реакторе на время, необходимое для поглощения реакционной массой накапливающего. ся избытка тепла. Введение реакции по предлагаемомуспособу позволяет уменьшить укос ком" понентов реакции и увеличить выход целевого продукта.Предлагаемое устройство дополнительно снабжено датчиком давления в реакторе, датчиком давления теплоно" сителя в рубашке реактора, позиционным регулятором, программным задатчиком триггером, трехмембранным элементом сравнения, двумя трехмембранными реле, тремя промежуточными реле, элементом ИЛИ, переменным дросселем, КС-цепочкой, эадатчиком, кнопками "Пуск" и "Стоп", причем камера "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора подключена к выходу датчика давления в рубашке реактора, камера "Задание" соединена с выходом программного задатчика, а выход регулятора через первое промежуточное реле подключен к исполнительному механизму на линии подачи теплоносителя, позиционный регулятор соединен с входом с датчиком давления в реакторе, а выходом через элемент ИЛИ - к камере "Запрет" первого промежуточного реле и к камере "Запрет" второго промежуточного реле, подсоединенного входом к выходу первого трехчембранного реле, а выходом подключенного к входу программного эадатчика, а переключающей камерой соединен с переключающей камерой первого промежуточного реле и выходом триггера, вход которого соединен с кнопкой "Пуск", а переключающая камера - с кнопкой "Стоп", плюсовая камера трехмембранного элемента сравнения подключена к выходу датчика температуры в реакторе, минусовая камера подключена к выходу эадатчика, а выход - к переключающим камерам первого и второго трехмембранного реле, выход последнего одновременно подсоединен непосредственно к переключающей камере, через переменный дроссель - к выходу и через КС- цепочку к камере "Запрет" третьего промежуточного реле, выход с которого подключен к элементу ИЛИ.устройство для осуществления способа (фиг, 2) содержит реактор 1, в котором установлен датчик 2 давления в реакторе, к выходу которого подключен позиционный регулятор 3, датчик 4 давления в рубашке реактора, к выходу которого подключена камера "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора 5, камера "Задание" которого подключена к выходу програм1468904 5много задатчика 6 (типа П 31.2 ЭА), датчик 7 температуры в реакторе, выход выход с которого подключен к плюсовой камере трехмембранного элемента 8 сравнения, к минусовой камере кото рого подключен выход задатчика 9. К выходу элемента 8 подключены пере ключающие камеры трехмембранного реле 10, выход которого через промежуточное реле 11 подключен к входу программного задатчика 6, и трехмембранного реле 12, выход с которого одновременно подключен непосредственно к переключающей камере,через переменный дроссель 13 - к входу и через КС-цепочку 14 - к камере "Запрет" промежуточного реле 15, выход с кото. рого через элемент ИПИ 16 подключен к камере "Запрет" промежуточного ре ле 17, вход которого подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 5, выход - к исполнительному механизму 18 на линии теплоносителя в рубашку регулятора 1, а пере ключающая камера подключена к выходу триггера 19, вход которого подключен к выходу кнопки 20 "Пуск", а переключающая камера - к выходу кнопки 21 "Стоп", Выход позиционного регуля О тора 3 подключен к элементу 16 ИЛИ и камере "Запрет" промежуточного реле 11, переключающая камера которого подключена к выходу триггера 19.Устройство работает следующим образом.Перед пуском реактора 1 в работу, после загрузки всех компонентов реакции, с датчика 2 давления поступает сигнал меньше величины задания позиционному регулятору 3, на выходе которого формируется сигнал, равный нулю, с выхода датчика 4 давления по-ступает в камеру "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора 5 сигнал по величине меньше величины задания, поступающей в камеру "Задание" от программного задатчика б,сигнал с которого равен величине давления теплоносителя в рубашке реак- БОтора 1 для прогрева реакционной массы до температуры точки кипения, ина выходе Регулятора 5 формируетсяаналоговый сигнал рассогласования, свыхода датчика 7 температуры в плюсовую камеру трехмембранного элемента 8 сравнения поступает сигнал по величине меньше величины задания от задатчика 9 которая поступает в минусовую камеру и равна величине сигнала от датчика 7 температуры при точке начала кипения реакционной массы. Устройство включается в работу кнопкой 20 "Пуск", выходной сигнал с которой включает триггер 19, который выходным сигналом одновременно переключает промежуточное реле 11, подготавливая разрешение для поступления выходного сигнала с трехмембранного реле 10 на вход программного задатчика 6 при достижении температуры начала кипения реакционной массы, и промежуточное реле 17, которое пропускает выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора 5 к исполнительному механизму 18, который открывается и подает теплоноситель в рубашку реактора 1, давление теплоносителя возрастает до величины задания от программного задатчика 6 и поддерживается пропорционально-интегральным регулятором 5 до достижения реакционной массы своей точки начала кипения. С увеличением температуры реакционной массой на выходе датчика 7 температуры в реакторе пропорционально увеличивается сигнал и при достижении точки кипения реакционной массы, т.е. величины задания от эадатчика 9, на выходе трехмембранного элемента 8 сравнения формируется сигнал, равный единице, который переключает трехмембранное реле 10, выходной сигнал с которого запускает двигатель программного задатчика 6, а также переключает трехмембранное реле 12, единичный сигнал с которого через переменный дроссель 13, промежуточное реле 15 и элемент 16 ИЛИ переключает промежуточное реле 17 и закрывает исполнительный механизм 18, прекращая подачу теплоносителя на время, ограниченное КС-цепочкой 14, которое необходимо для прогрева реакционной массы в первый момент начала реакции за счет того теплоносителя, который находится в рубашке реактора 1. После временной задержки выходной сигнал с пропорционально-интегрального регулятора 5 снова открывает . исполнительный механизм 18, а задание с программного задатчика 6 начинает увеличиваться. С увеличением задания поднимаются давление теплоносителя в рубашке и температура реакционной массы в реакторе 1.Подьемом температуры реакционной массы управляет регулятор 5 воздействием на исполнительный механизм 18 на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора 1, сравнивая давление5 теплоносителя в рубашке реактора 1 с заданием от программного задатчика 6. При нарушении режима реакции возрастает давление в реакторе 1 и дат чик 2 давления в реакторе выдает управляющий сигнал позиционному регулятору 3, который выходным сигналом, переключая промежуточные реле 11 и 17, останавливает программный задат чик 6 и закрывает исполнительный механизм 18. При поглощении избытка тепла реакционной массой давление в реакторе 1 нормализуется и позиционный регулятор 3 снова запускает про граммный задатчик 6 и открывает исполнительный механизм 18 на линии подачи теплоносителя в рубашку.После окончания реакции устройство выключается кнопкой 21 "Стоп", а про граммный задатчик 6 возвращается в исходное положение и останавливается.Таким образом, обеспечивается подьем температуры в реакторе на оптимальном уровне в любой момент времени, предотвращая бурное выделение хлористого метила из реакционной массы,Использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет увеличить выход целевого продукта на 2,2 Х.35Формула изобретения1. Способ автоматического управ ления процессом получения И-карбэтоксиметилпирролидонпутем подьема температуры реакционной массы в реакторе изменением подачи теплоносителя в рубашку реактора, о т л и ч а ю - 45 щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта за счет снижения потерь, связанных с уносом исходных компонентов с газовой смесью измеряют давление в реакторе давлеЭ 50 ние теплоносителя в рубашке реактора, а изменение подачи теплоносителя производят по временной программе в зависимости от давления теплоносителя в рубашке реактора с коррекцией по давлению в реакторе.552. Устройство для автоматического управления процессом получения Ю- карбэтоксиметилпирролидон"2, содержащее реактор, датчик температуры реакционной массы в реакторе, пропорционально-интегральный регулятор подачи теплоносителя в рубашку реактора с исполнительным механизмом, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, в егосостав дополнительно введены датчикдавления в реакторе, датчик давлениятеплоносителя в рубашке реактора, ;.озиционный регулятор, программный задатчик триггер, трехмембранный элемент сравнения, первое и второе трехмембранные реле, первое, второе итретье промежуточные реле, элементИЛИ, переменный дроссель, БС-цепочку,задатчик, кнопки "Пуск" и "Стоп", причем камера "Переменная" пропорционально-интегрального регулятора соединена с выходом датчика давления врубашке реактора, камера "Задание"с выходом программного задатчика, авыход пропорционально-интегральногорегулятора через первое промежуточноереле соединен с входом исполнительного механизма подачи теплоносителя,вход позиционного регулятора соединен с выходом датчика давления в реакторе, выход позиционного регулятора - с камерой "Запрет 1 второгопромежуточного реле, а через элементИЛИ - с камерой "Запрет" первого промежуточного реле, вход второго промежуточного реле соединен,с выходомпервого трехмембранного реле, выходвторого промежуточного реле соединенс входом программного задатчика, переключающая камера второго промежуточного реле соединена с переключающейкамерой первого промежуточного релеи выходом триггера, вход которогосоединен с кнопкой "Пуск", а переключающая камера - с кнопкой "Стоп"плюсовая камера трехмембранного элемента сравнения подключена к выходудатчика температуры в реакторе, минусовая камера соединена с выходом задатчика, выход трехмембранного элемента сравнения соединен с переключающими камерами первого и второготрехмембранных реле, выход второготрехмембранного реле соединен непосредственно со своей переключающейкамерой, через переменный дроссельс входом третьего промежуточного реле и через КС-цепочку - с камерой 1 11Запрет третьего промежуточного реле, выход которого соединен со своим входом.