Способ автоматического управления процессом получения терпинилацетата и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 76827 51)5 В 01 1 19/00, 6 0 СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ УПРАВЯ ТЕРЛЯ ЕГОааеей ввева ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Грозненское научно-производственноеобъединение "Промавтоматика" и Калужский комбинат синтетических душистых веществ(56) Авторское свидетельство СССРМ 525463, кл, В 01 Л 19/00, 6 05 О 27/00,1976.Авторское свидетельство СССРМ. 735293, кл, В 01 1 19/00, 1977,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГОЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИПИНИЛАЦЕТАТА И УСТРОЙСТВО ДОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: изобретение можетбыть использовано в медицинской, пищевой и химической промышленности, В спосабе при уменьшении скорости изменения температуры реакционной массы прекращают подачу хладагента в змеевик реактора, а в процессе выдержки при повышении заданного значения температуры осуществляют подачу хладагента в рубашку реактора. Устройство управления процессом получения терпинилацетата включает датчик 2 температуры реакционной массы, позиционный регулятор 3, блок 4 предварения, позиционный регулятор 5 с настраиваемой зоной возврата с задатчиком 6, промежуточное реле 7, триггеры 6,14,18,21,27, элементы ИЛИ 9,11,24, следящие модули 10 и 17 с линейно-нарастающим во времени сигналом, трехмембранные реле 12,19,25,31, исполнительные механизмы 13,20 и 26 соответственно на линии подачи реагента е реактор и подачи хладагента в змеевик и рубашку реактора, генератор 30, кнопки "Пуск" 15.22,28 и кнопки "Стоп" 16.23.29, 1 табл 1 ил, Изобретение о 1 н оси гся к з В Г 3 "1 цеполу ения тс 1 рг 1. ,; -.,;д.,: Вяз 1;1 Я Пег к срам 01 луь 1 ь ОрдВ "10 13 ДЕйСтЬИ: ПУТЕМ Ваздсйс 1 ЬИЯ .3 1;0.1 З ъ:, гента па емперауре ревкцианой масс., при этом подачу реагента корре 1 сиру,а; 110 веллч 1 лне отношений производных ка. ице- С СВЗ ТЕГ 1 Ла, ОТВОДИМОГО И РРВК ГОРЗ:х К ",1 .1 естг 1;1 д 1 ЕПЛЗ ,Ы 1 СЛЯ,10 СВР;Г 1-температурег 1 едостгткпм л з и НОГО с 1 асабг Я В 1 яет Яплохое кгчесгво Ос.11 рс."1 гния из-зз с,.г.уг 1 рз В 11 ан ия, ин 3 е и В н ость и .1 Гаж де 1.1 И яэкзаметрическай реакциГИ 1 е кон Гролируа.ся начало реакции.Б качестве прототипа Выбран способуправления экзотермическим пооцессом,Вклк;чающий поддержание задзн 1 ои температуры реакционнол массь. изменениемОасходэ резгента в реактор и расхода хлада 1 ен Га ь рубашу и змеевик реактора, пор 1 ионную подачу Оеагентз В ззвислмас. гСКОРОСТИ 1 л 3 МР Н ЕНИЯ ТЕМП Е 1 ЭгтУРЬ: Рва К; ;анной массы,Недостатка . Извес нога споссбз уп -равления является та, чта он не псзволяетвьдерживать температурный режлм резкцИИ В раМКаХ рЕГЛаМЕНтНЫХ трвбаВЗНИЛ чтаП ОИБОДИТ К СНИЖЕНИЮ ВьХада 11 ЕЛЕ ВИГО П РСдукта,Цель изобретения поьь шение Г:ьиадгцелевого продукта.11 сстг Вл ен на я цель ВО 1 - ;1 гге Гся "едБ с Г 10 сабе э Втамг. ичРГко ГО У 1 .:3 Зле 1 ия и ,;,; -цессам полуцения терпинилзь 1 ет:. з к ",чающем загрузку исх 01 паго кол 11-с;Вэуксусного ангидрида и серной ислс ы: павследу 101 цей подачей резгентз в рез гсперемешивании и выдержкой резкц ГИОЙмассы в течение апределе на 10 прамежу- -ка времени, поддержание заданной,е лпергтуры реакционной мгссь и 31 ленс нись 1расхода реагента В реактор и расхода хлгдагента в рубашку и змеевлк реактора, порционную подачу реагента В зависимости с 11скорости изменения .гемпературь реакционной массы, при уменьшении с 1 арости изменения температуры резкциа 1 ой массыГ 1 рекргщгют подачу хладзгенгг В змеевикреакгора, з В процессе В. деожк 1, и и пов, -шенли заданного значения температур 1осуществля 10 т и пульс 1 у,а подачу хладагента в рубашку реактора Для достижения поставленной цели необходимо проведение реакции на ог 1 тимальном режиме, когда подъем температуры .ддакниан ной массы пРоисхоДит быстРО, но аез поезышения ЗадзннОГО значения,роцесс получения терпинилацетата100 исходь т при выделении большого коли,,з тепла В реакционной. особенно в нацзле реакции Б процессе реакции скорость ИЗмэ 11 ЕНИЯ ТЕМПЕРатУРЫ УМЕНЬШавтСЯ И ВОЗ-.ожна ереохлажде 1-1,е реакционной массы. П,1 згщиты ат переохлаждения реакционной массы, гри достижении задан- пг во времен объема приливаемого реа 1 е 11 тз, прекрашаю. подачу хладагента в змеевик реактора, тем самым уменьшая поВерхность теплосъема, Это обеспечивает 1 армзльное поддержание температуры резкц.10 нной массь, до окончания слива реа С гента После слива реагента реакционноймассе требуется выдержка при заданной температуре в течение несколько часов, При вьдержке в реакционной массе продолжае ся медленная реакция с л 1 алым выделени ем тепла, которая требует малогоколичества хладагента поэтому при превышении заданнОГО значения тРмпеоатуры переходят с пас аянной подачи хладагента в рубашку реактора на импульсную30 ,ля рЕЗЛИзацйи ПрЕДЛагЗЕтСЯ СПОСОбььТОМЗТИЧЬСКОГО упогВЛЕНИЯ НРООХОДИ 1 ИО свое ус ройгггво прототипом которого являе 1 ся устройство. содержащее реактор с ГИЕВ,аЛКай ДатЧЛК ГЕМПЕРатУРЫ РЕаКЦЛОН наи массы, линии подачи реагента в реактори гадачи хлгдагента в змеевик и рубгшку Оэктора, клапаны нг линиях подаи реагенахлада; ента первое, второе, третье трех;амсран; ые реле саедине 1 чые с клапанами.-з ли,иях подгци реагента и хла,:Гентс 1 позиционный регулятор и первую кнгку ПУС 1 Новым в устройстве автоматицескага упраьленля працегсам получения .1 ерпинилацетгтг является то что оно снаб жено блоком г;Оедвгрения, гс,зицианнымрегугя Горам с настраиваемой зоной Возврата: енератаром л 1 ипульсав задатчиком, г ервьм и Вторым следящими модулямл Г ЛИНЕйНа-НаРЗСтаЮЩЛМ СИГНаЛОМ Ва ВОЕМЕ ни, пятью триггерами, четвертым трсхмембраць 1 ЫМ РЕЛЕ, ПрСМЕжутацНЫМ РЕЛЕ рЕМя элементами ЛЛЛ, ьторсй. третьей кнопками "ПУСК" тремя кнопкгми "СТОП" причем Выход с датчика температуры подключен к 55 камере Переменная" позиционнога регулятора и блока предварения, Выход КО:араго Гае,инен с камерой ПерсмРнная позицион э,с регулятора с -астраиваемои зоной В.дз ,а камеРг,:13 ние" котоРаго поД- ключенз; выходу ззз Г;ика, а в:хо соеди 17682735 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нен через первый элемент ИЛИ с камерой "Возврат" первого следящего модуля с линейно-нарастающим сигналом во времени, со вторым элементом ИЛИ, камерой "Возврат" второго следящего модуля с линейно- нарастающим сигналом во времени, и с входом промежуточного реле, выход с которого соединен с входом первого триггера, выход с которого через первый элемент ИЛИ подключен в камере "Возврат" первого следящего модуля с линейно-нарастающим сигналом во времени, выход с которого через второй элемент ИЛИ соединен с камерой "Запрет" первого трехмембранного реле, а переключающая камера соединена с выходом второго триггера, вход которого соединен с первой кнопкой "Пуск", переключающая камера соединена с первой кнопкой "Стоп" и переключающей камерой первого триггера, а выход со второго триггера также соединен с переключающей камерой промежуточного реле и с камерами "Включение" первого и второго следящих модулей с линейно-нарастающим сигналом во времени, а выход второго следящего модуля подключен ко входу третьего триггера, соединенного выходо с камерой "Запрет" второго трехмембранного реле, выход с которого подключен к исполнительному механизму наличии подачи хладоагрегата в змеевик, а переключающая камера третьего триггера соединена со второй кнопкой "Стоп" и переключающей камерой четвертого триггера, вход которого соединен со второй кнопкой "Пуск", а выход подключен к переключающей камере второго трехмембранного реле и через третий элемент ИЛИ к переключающей камере третьего трехмембранного реле, выход с которого подключен к исполнительному механизму на линии подачи хлада гента в рубашку реактора, причем пятый триггер соединен входом с третьей кнопкой "Пуск", переключающей камерой с третьей кнопкой "Стоп, а выходом подключен к входу генератора импульсов, выход с которого соединен с переключающей камерой четвертого трех- мембранного реле, камера "Запрет", которого соединена с выходом позиционного регулятора, а выход соединен с третьим элементом ИЛИ.Для определения скорости изменения температуры в устройстве применен блок предварения, который предназначен для ведения процесса получения терпинилацетата по скорости отклонения температуры от заданной величины.Выходной сигнал с блока предварения будет определяться следующим выражением: Р ХВх Тгг,где ХБх - входной сигнал;Тп - время предварения,Для учета времени запаздывания (или инерционности) объекта управления в предлагаемом устройстве используется позиционный регулятор с настраиваемой зоной возврата, который предназначен для получения дискретных пневматических сигналов 0 и 1 при выходе температуры запределы установленной зоны возрата,На чертеже представлено устройство для осуществления способа.Устройство содержит реактор 1 с мешалкой, змеевиком и рубашкой для подачи хладагрегата, В реакторе 1 установлен датчик 2 температуры, к выходу которого подключены позиционный регулятор 3, блок 4 предварения, выход с которого подключен к камере "Переменная позициочного регулятора 5 с настраиваемой зоной возврата, к камере "Задание" которого подключен задатчик 6, а к выходу подключено температурное реле 7, выход с которого соединен с выходом триггера 8, выход с которого через элемент 9 ИЛИ соединен с камерой "Возврат" следящего модуля 10 с линейнонарастающим во времени сигналом. выход с которого через элемент 11 ИЛИ соединен с камерой "Запрет" трехмембранного реле 12, выход которого соединен с исполнительным механизмом 13 на линии подачи реагента в реактор 1, переключающая камера которого соединена с выходом второго триггера 14. вход котороо соеди .ен с кнэг.кой 15 "Пуск", а переключающая камера соединена с кнопкой 16 "Стоп", Выходтриггера 14 соединен с камерой Возврат" следящего модуля 17 с линейно-нарастающим во времени сигналом, соединенного выходом с входом третьего триггера 18, выход с которого соединен с камерой "Запрет" гоехмембранного реле 19, соединенного выходом с исполнительным механизмом 20 на линииподачи хладагента в змеевик реактора 1, апереключающей камерой соединенного с выходом четвертого триггера 21, вход которого соединен с кнопкой 22Пуск перекдючащая камера соединена с кнопкой 23 "Стоп", а выход через элемент 24 ИЛИ соединен с переключающей камерой трехмембранного реле 25, выход с которого подключен к исполнительному механизму 26 на линии подачи хладагента в рубашкуреактора 1. Триггер 27 соединен входом скнопкой 28 "Пуск", переключающей камерой с кнопкой 29 "Стоп, а выходом с генератором 30 импульсов, выход с которогосоединен с управлющей камерой трехмембранного реле 31, выход с которой соединенсэлементом 24 ИЛИ Камеря Зэгч;э мембранного ре.е 31 с.едина ьи 0 3 и ц и с н н 0 Г с р е Г, л 51 , о р а .1,устройство работает ., э,1 ьк 1 щи,.зом,Перед пуско 1. реакторав раба:у. Гп загружают необходимыми комг 10 е 1 тами реакции и начинакп схлажде,1 е Устройс во включается в работу кнопкой 22 "Пуск, выходной сигнал с которой вкл,очает триггер 21, который выходным сигналом пеоеключает трехмембранные реле 19 и 25, которые своими выходными сигналами .: . ответственно откроют исполнительнь 1 е мс ханизмы 20 и 26 на линиях подачи хладагента в змеевик и рубашку реактора " После охлажденя компонентов реакции нач 1 лнают прилива 1 ь реагент, Прлл;в сеггента включается кнопкой 15 "Пус,". вь;ха;, - ной с 1 лгнал с которого включает триггер 14 который выходным сигналом одновременно переключает промежуточное реле 7, включает в работу следящий модуль 10, для ограниченля подачи первой дозы реагента во времени включает в работу следящии мо. дуль 17, для автоматического прекращения подачи хладагента в змеевик реактора 1 по достижении заданной величины приливае. мой дозы реагента во времени переклн чзе грехмембранное реле 12 выхаднол сигнал с которого откроет клапан 13 на линии подачи реагента в реактор 1, По истечении заданного времени следяший модуль 0 выходным сигналом через элемент 11 ИЛИ переключит трехмембранное реле 12 про кращгя подачу реагента, При возрастании температуры реакционной массы в реято ое 1 датчик 2 температуры меняет вь 1 ходнсй сигнал, который мнсгократ;1 о усиливгстсч Олоком 4 предварения на его в ладе и;с СтуПавт В КаМЕру "ПЕрЕМЕная Г 1 ОЗгцИСН - ного регулятора 5 с настраиваемой зонин возврата, где сравнивается с сигналом О 1 задатчика 6, поступающего в камеру Задание" По превышению заданной величиь. рассогласования этих сигналов на выходе позиционного регулятора 5 формируется сигнал, равный единице который врез элс мент 11 ИЛИ поступае в камеру "Запрет трехмембранного реле 12 и исполнитель ный механизм 13 остается закрытым. поступая в камеры "Возврат" следящих модулеи 10 и 17 сигнал возвращает их в исходное положение для последующего отсчета во ВРЕМЕНИ даэы ПрИЛИВаЕМаГО рваГЕ 1 аа Од новременно сигнал проходит через поомежуточное реле 7 к входу тэиггеря Я выходной сигнал с которого через элеме 1,т 9 ИЛИ поступает в камеру "Возврат" следящ 1 его модуля 10 л выключает ега из работы уст ройства г. ри сливе последующих доз ре"Ге 1 а,При сливе первой дозы реагента возможен быстрый подъем температуры реакци 5 оной массы и ча выходе позиционногорегулятора 5 появится сигнал, равный еди:-1 ИцЕ, Кдтооый ЗаКравт ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕхг; измы 13. возвратит в исходноеположение следящий модуль 17 и выключит10 из работы следящий модуль 10, После тогокак "рекратится псдьем температуры реакцис, сй массы и выходной сигнал с блока 4г;редв:,Оения станет меньше сигнала с задатчика 6 на выходе позиционного регу 5 лятора 5 сигнал станет равен нулю,таехмембранное реле 12 откроет исполнительный механизм ;3 на линии подачи реаГ е т а д л Я и р и л ."1 в а н 0 в 0 й д 0 3 ь 1, П р иизменении температуры реакционной мас 20 сы выходной сигнал с позиционного регулятора 5 будет открывать и закрыватьисг 1 олнигвльный механизм 13 на линии подачи реагента, годдерживая температуру назаданном значении С каждой новой прили 25 ваемой дозой реягентя реакция успокаивается, количество выделяемого теплауменьшается и время приллва новой дозыувеличивается, Пои даст 1 жении зьданнсиВЕЛИЧИы ПриЛИВаЕ 1 ЛС дсЗЫ рЕЭГЕта30 времени, следящий мо,уль 17 автоматически закроет исполительный механизм 20на линии подачи хлада е 1 а в змеевик реактора 1, уменьшая поверхность теплообмена, для защиты реакционной массы от35 переохлаждения. Пр" этом на выходе следящего модуля 17 появится си нал равныйЕДИНИЦЕ ПРИ ОтСУтетВИ 1 л С,1 аЛа С ПОЗИЦИаного регуля 1 сра ": за опрсделенное врем 1,е, .1 ри приливе дозы рея Ге 1 а Всемяприлива превысило 3;1, г 1-,се вре 11 я следяцегс 1 гчэдуля 17 этот сиг 1-а 11 псступает навход триггера 1 Б, вь хол, с которого переключит трехмембранное реле "9 и исполнитель 1 ый мехгнлзм 20 на линии поДачи45 х 1 адагента в змеевик реакторазакроется,Пои сливе заданного количествг реагентаконтур слива,реагента 1 выключается кног 1- кой 16 "Стоп Одновременно с прекращением слива реа 1 ента переходят навыдержку реакционной массь на заданнойтемпературе, для этогс переводят пэстоянну:о подачу хладагента в рубашку реактора1 на импульсную по времени с разрешениемпс температуре Постоянную подачу хлада 55 ента выключают кнопкой 23 Стоп", выходНай СИГаЛ КОтОрОй Вь 1 КЛЮцаЕт три, ГЕр 21 Иисполни ель- ый мех-низм 16 на линии подачи хлгдагента вбашку реактора ", зякроется Для подд 1,;гния емпературыОеакцисннай мас .Ои выдеГ 1 жке коскол28 "Пуск" переключают триггер 27, выходной сигнал с которого включает в работу генератор 30 импульсов, который выходным сигналом, заданным по времени с постоянной частотой, переключает трехмембранное реле 31, выход с которого через элемент 24 ИЛИ переключает трехмембранное реле 25, выход с которого открывает и закрывает исполнительный механизм 26 на линии подачи хладагента в рубашку реактора 1. При охлаждении реакционной массы ниже заданной температуры позиционный регулятор 3 выходным сигналом запрещает генератору 30 импульсов переключать трех- мембранное реле 31 и, следовательно, открывать исполнительный механизм 26,После окончания реакции устройство включается кнопкой 29 "Стоп, Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет увеличить выход целевого продукта на 5,5%, что отражено в сравнительной таблице, приведенной ниже.В таблице паиведен сравнительный анализ результатов процесса получения терпинилацетата до использования изобретения и после его применения Данные для сравнения взяты из аппаратных листов цеха М 5 СДВ, являющихся официальным документом.Из сравнительного анализа видно. что применение изобретения в процессе получения терпинилацетата позволило повысить выход в среднем на 5.5 ,.формула изобретения 1, Способ автоматического управления процессом получения терпинилацетата. включающий загрузку исходного количества уксусного ангидрида и серной кислоты с последующей подачей реагента в реактор при перемешивании и выдержкой реакционной массы В течение определенного промежутка времени, поддержание заданной температуры реакционной массы изменением расход реагента в реактор и расхода хладагента в рубашку и змеевик реактора, порционную подачу редгента в зависимости от скорости изменения температуры реакционной массы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, при уменьшении скорости изменения температурь 1 реакционной массы прекращают подачу хладагента в змеевик реактора, а в процессе выдеркки при повышении заданного значения температуры осуществляют импульсну;о подачу хладагента в рубашку реактора,2, Устройство для автоматического управления процессом получения терпинилацетата, содержащее реактор с мешалкой,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 датчик температуры аедк иснс массы, линии подачи реагента в реак-ср и подачи хладагента в змеевик и рубашку реактора, клапаны на линиях подачи реа-ен, д и хладагента, пеРвое, втоРое тРетье - Рехх,ембРан- НЫЕ РЕЛЕ. СОЕДИНЕННЫЕ С К,ап".ндмй Нд линиях подачи реагентд и хлдл.г;.н-д пози- цианныЙ регулятор, перьу 10 кнопку "Пуск", о т л и ч а ю щ е е с я тем чтс, с целью повышения выхода целевого продукта, ано содержит блОк предварения, позиционный регулятор с настраиваемой зоной Возврата, задагчик, генеаатар имг;ульссв первый и ВтОрсй СЛЕдящИЕ МсдуЛИ С ЛИНейаа НараСтающим сигналом по времени, пять триггеров, четвертое трехмембраннае "еле г,ромежуточные реле, три элемента и 1 ЛИ, Вторую, третью кнопки Пуск первую, Вторую, третью кнопки "Стоп", причем в, хад датчика температуры подключен к камереПеременная позиционного регулятора и блока предварения, выход которага соединен с камерой "Переменная" пазицианнога регулятОдд с ндстраиваемаЙ занаЙ Вазврдтд, камера Задание" которога псдключена к выходу задатчикд. а выход соединен .ерез перВый элемент ИЛИ с камерой Ва."Врат первого следя.,ега ма;," .я:; и-, - - ;ар стающим сигналам Ва В;.,=,:.н; .т, рм элементом ИЛИ, камерой "Вс з. рс В-араго СЛЕдящЕГО Мадуля С ЛИНейна, ар.:. .ц",М СИГНВЛОМ Ва ВРЕМЕНИ И С ВХО:.Ох; 80 Са триггера, выход которога через первый элемент ИЛИ подключен к кдм-ре "Возвагт" первого следящего модуля с - наина ра СТдЮЩИМ СИГНВЛОМ Ва Ва МСН", ВЬ хад К рого через второй элемент ,1,И сов=инеи: камерой "Запрет" перв;го трехм:мбраннага реле, а переключающая к;:ме. с:единена с выходом Второго триггера, вход которого соединен с первой кнопкой Пуск", переключающая камера - с первой кнопкой Стоп" и переключающей камерой первого триггера. а выход второго триггера также соединен с перекчючаощейся камерой промежуточного реле и камерами "Включение" первого и второго следящих модулей с .чинейно нарастающим сигналам ва Ваемени, а выход с второго следящегоа уля подключен к входу третьего тригге;д сединенного выходом с камерой "Запрет Второго трехмембраннаго реле, а пера.лсача о,цая камера третьего триггера соединена с Второй кнопкой "Стоп и переключаю. ей камерой четвертого триггера, Вхсд атораго соединен с второй кнопкойПуск", а выход подключен к перекл очающей камере второго трехмембраннога реле и ерез третий элемент ИЛИ - к переключающей камере третьего трехмембранна а реЗаказ 3604 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул.Гагарина, 101 ле, выход которого подключен к исполнительному механизму на линии подачи хладагента в рубашку реактора, причем пятый триггер соединен выходом с третьей кнопкой "Пуск", переключающей камерой - с третьей кнопкой "Стоп", выход подключен к 87,088,087,7входу генератора импульсов, выход которого соединен с переключающей камерой четвертого трехмембранного реле, камера "Запрет" которого соединена с выходом по зиционного регулятора, а выход соединен стретьим элементом ИЛИ 09.11.89 17,11,89 17,11,89 28,11 89