Устройство для автоматического регулирования процесса синтеза этилэтоксисиланов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СфветскиСфцналнстическиРеспублнк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22 Заявлено 20. 11. 81 (21) 3354833/23-26 А%11 М. Кл.з с присоединением заявки й -С 07 Г 7/166 05 Р 27/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(53 УДКбб, 012-52 (088, 8) Дата опубликования описания 07. 03. 83 В.Я.Тришкин, В,Ъ.Гамза, С.С,Потапенко, В.И.Дзюба, А,П.Туясков и Н.П.Ниц(72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового Красного,"Знамени химикотехнологический институт им. Ф,Э.Дзержинского(71) Заявитель 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО .РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЭТИЛЭТОКСИСИЛАНОВ Изобретение относится к устройст вам для автоматического регулирования температурно"временной программой синтеза этклэтоксисиланови может бытМ использовано при автоматизации производства полидиэтилФенилсилоксанов и лаков на их основе и других производств химической промышленности,Процесс синтеза этилэтоксисиланов является одной иэ основных стадий в производстве полкдиэтилфенилсилокса. новых лаков. Синтез этилэтоксисиланов осуществляется в реакторах-стальных аппаратах, снабженных пароводяной рубашкой и мешалкой. В реактор загружа ют магний в виде стружки, и, подавая пар в рубашку, нагревают аппарат до 30-50 С, Иэ меринка-доэатора в реактор подают немного реакционной смеси (толуол, хлористый этил и этиловый эФир) для вызова реакцииЗа счет тепла, выделяющегося вследствие экзотермичности реакции, температура реакционной массы повышается до 80- 110 С, что указывает на начало реак.ции, Для понижения температуры реакционной смеси в рубашку реактора подают водуиз магистрали к одновременно реакционную смесь кз мерника-доватора. Заданная температура синтеза регулируется скоростью ввода реакционной смеси и интенсивность охлаждения водой, подаваемой в рубаш ку. Реактора. После ввода всей реак -ционной смеси масса в реакторепостепенно за 2-3 чподогреваетсяпаром, подаваемым в рубашку аппарата,и выдерживается при работающей ме О шалке в течение 2-3 ч. Образовавшуюся смесь этилэтоксисиланов (зтильнуюпасту) охлаждают водой, подаваемойв рубашку реактора. Операция синтезаэтилэтоксисиланов закончена.Регулирование процесса синтеза,этилэтоксисиланов в настоящее времяпроводят вручную, что требует напрякенного внимания и высокой квалиФикации оператора и в реальных условиях 20 производства неизбежно приводит к снижению точности поддержания параметров,удлинению цикла процесса синтеза, к,нарушению требуемых характеристик готового продукта.Известно устройСтвс для автоматического регулирования реактора синтеза диметилдиоксана, содержащее реГулятор температуры углеводороднойФракции, выход которого связан склапаном на линии подачи пара в теплообменник, а вход подключен к дат 1002296чику температуры углеводороднойфракции, регулятор температуры в реакторе с элементом сравнения, релейный элемент с зоной .нечувствительности, вход которого соединен с датчиком температуры углеводороднойфракции, а выход - с управляющимвходом логического блока, связанного,выходом с регулятором температуры конденсата через последовательно соединенные интегратор и сумматор, а входом - с 10элементом сравнения регулятора температуры в реакторе, подключенногок регулятору температуры углеводородной фракции 1 1 1,Данное устройство не обеспечивает 15высокого качества выходного продукта.Известно также устройство для авфтоматического регулирования процессасинтеза, например лаковых смол в реакторе с вводом реакционной смеси измерника-дозатора, содержащее регулятор температуры, связанный входом"переменная" с датчиком температурыреакционной смеси в реакторе, а входом "задани а" - с программным задатчиком температуры, исполнительныймеханизм на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора и корректиРующий блок2 ,Кбрректирующий блок в известномустройстве предназначен для автоматического изменения параметров настройки регулятора температуры в зависимости от участка температурно-временной программы синтеза, Исследования переходных характеристик процес- З 5 уса синтеза этилэтоксисиланов показали, что выбранные оптимальные настройки регулятора температуры обеспечивают требуемое качество процессарегулирования для всех участков температурно-временной программы. Поэтому для условий синтеза этилэтоксисиланов необходимость в блоке, корректирующем во времени настройкурегулятора температуры, отпадает. 45Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает высокого качества регулированиятемпературного режима процесса, чтоприводит к повышенным энергоэатратами непроизводительным потерям сырья ипродукта.Это объясняется как характеромтемпературно-временной программысинтеза, так и необходимостью регулирования и переключения в автоматичес"55ком режиме реакционной смеси в реактор, энергетических потоков пара,воды, конденсата, верхнего и нижнегослива, На различных стадиях процесса синтеза этилэтоксисиланов темпе Оратурный режим в реакторе необходимо регулировать изменением подачиреакционной смеси, охлаждающей водыили теплоносителя, что также не реализуется в известном устройстве. 5 Кроме этого, известное устройство не обеспечивает согласованного регулирования уровня и давления в мернике-дозаторе с процессом синтеза в реакторе.Целью настоящего изобретения является улучшение качества получаемого пРодукта, снижение энергозатрат и непроизводительных потерь сырья и продукта за счет повышения качестварегулирования температурного режима.Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее регулятор температуры, связанный входом "переменная" с датчиком температуры реакционной смеси в реакторе, а входом "задание" - с программным задатчиком температуры, исполнительный механизм на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора, дополнительно введены сигнализатор уровняв мернике-дозаторе, командный блок, позиционный регулятор температуры реакционной смеси в реакторе, реле, триггеры, элементы сравнения И, пускатель, исполнительные механизмы на линиях азота и воздуха в мерник-дозатор, реакционной смеси в реактор, охлаждающей воды в рубашку реактора, конденсата, верхнего и нижнего слива из рубашки реактора, при этом выход сигнализатора уровня в мернике-дозаторе соединен с первым входом первого триггера, с первым входом первого элемента И, с исполнительными механизмами на линиях азота и воздуха в мерник-дозатор, второй вход первого триггера соединен с первым входом второго элемента сравнения И и выходом пускателя, а выход первого триггера соединен с первым входом первого реле, второй вход первого реле соединен с выходомрегулятора температуры, вторым входом второго элемента сравнения И и первымвходом командного блока, а выход первого реле соединен с исполнительным механизмом на линии подачи реакционной смеси в реактор, второй вход первого элемента сравнения И соединен совходом программного задатчика 1 температуры, со входом второго реле и выходом второго триггера, а выход первого элемента сравнения И соединен со вторым входом командного блока, выход второго элемента сравнения И соединен с первым входом второго триггера и третьим входом командного блока, втброй вход второго триггера соединен с выходом третьего элемента сравнения И, выходвторого реле соединен с первым входом гретьего реле, первый вход третьего элемента сравнения И соединен со входом "задание" регулятора температуры и выходом программного задатчика, второй вход третьего элемента 1 сравнения И соединен со,вторым вхомеханизм 24, который открывает при вая тем самым схему повторного вклювыходе сигнал "Оф, Выходной сигналтриггера 13 поступает на реле 10 иставит его в состояние, при котором смеси в реактор 1,Таким образом,контуррегулирования температуры подачейреакционной смеси включен. Одноврелирования температуры необходимо для улучшения качества регулирования и исключения ложного срабатывания исполнительного механизма 21.При снижении температуры реакционной смеси в реакторе 1 со 110 до 70 С командный блок б отключается, а на регулятор 7 температуры поступает сигнал постоянного задания от ционной способности массы, на выходе дом третьего реле и выходом позици- воздуха, т.е, линия, соединяющая ло-,синого регулятора температуры, вход лость мерника-дозатора с атмосферой.поэиционньго регулятора температуры Начальная стадия процесса - "высоединен с датчиком температуры ре- зов" реакции юднятие температурыоакционной смеси в реакторе, выход до 110 С подачей реакционной смесикомандного блока соединен с испЗЛ- осуществляется оператором вручнуюнительными механизмами на линиях по месту или дистанционно со щитатеплоносителя в рубашку реактора, контрольно-измерительных приборов иконденсата, верхнего и нижнего сли- автоматики. Когда "вызов" реакциива из рубашки реактора, а также с произошел, осуществляется пуск усттретьим входом третьего реле, выход " ройства для автоматического регули 10третьегО реле соединен с исполни- рования температурно-временной прогтельным механизмом на линии подачи раммой синтеза этилэтоксисиланов.охлаждающей воды в.рубашку реакто- Устройство работает следующим обрара зом.На фиг.1 представлена блок-схема 15 При нажатии пускателя 18 сигналустройства; на фиг.2 - диаграмма тем- поступает на элемент 16 сравненияпературно-временной программы синтеза. И и триггер 13На второй вход элеэтилэтоксиланов и циклограмма работы мента 16 сравнения И сигнал постуисполнительных механизмов. пает от .регулятора 7 температурыВ реактор 1 реакционная смесь постолько в том случае, если темперртутупает иэ меринка- дозатора 2 через ра в реакторе будет не менее 110 С,измеритель 3 расхода. При наличии двух сигналов - от пусУстройство содержит датчик 4 тем- кателя 18 и регулятора 7 - на выходепературы реакционной смеси в реакто- элемента 16 сравнения И формируется сиг 11 Ире 1, сигнализатор 5 уровня, команд "ал 1 , который поступает на командный.ный.блок б, регулятор 7 температуры, блок б, включая его, и на триггерпрограммный задатчик 8 температуры, 14, ставя его в положение, при копозиционный регулятор 9 температуры, тором на его выходе формируется сигреле 10-12,триггеры 13 и 14,элементы 15- нал,1Вдй .гнал триггера 1417 сравнения И пускатель 18 испол- поступает: на реле 11, подающее сиг/ 1 30нительные механизмы 19 - 26, установ- на чеРез Реле 12 н. исполнительныйленные соответственно на линиях азота, воздуха, реакционной смеси, теп- этом подачу охлаждающей воды в рубаш,лоносителя, верхнего слива, охлаждаю- ку Реактора 3 на пРограммный эадатщей воды, конденсанта и нижнего чик 8 темпеРатуры, включая его, на35 элемент 15 сравнения И, подготавли-На фиг.2 диаграмма температурно-, чения командного блока б.временной программы синтеза этилэтокси- Сигнал, поступивший от. пускателясиланов показывает, как изменяется 18 на триггер 13, формирует на еготемпературный режим реактора по стадням процесса. Из диаграммы следует,что поднятие температуры в реакторедо начала реакции и разгрузку Редук" выход регулятора 7 температуры поступатора проводят при ручном управлении ет. на исполнительный механизм 21,устаа пониженче темпеРатуРы, ее .Регули новленный на линии подачи реакционнойрование при вводе реакционной смеси,подогрева, выдержке и охлаждении проводят, с помощью данного устройства,, в автоматическом режиме. Циклограмма менное включение программного задатработы исполннтельных механизмов по- чика 8 и схемы автоматического регу"казывает порядок и длительность нхвключения на различных стадиях процес-.а синтеза. Затушеванная частьуказывает, что соответствующая технологическая или энергетическая ли-ния открыта.55В начале технологической операциимерник-дозатор 2 заполнен реакционной смесью. Выходной сигнал сигнализатора 5 уровня поступает на испол- программного задатчика 8, т.е. нанительные механизмы 19 и 20 установ чалась стадия ввода реакционнойленные, 1 оответстйенно, на линиях смеси,азота и воздуха в мерник-дозатор 2. При температуре в реакторе нижеПри этом азот поступает в мерйик С, чо возможно в конце стадиидозатор, Создавая в нем подпор дав- ввода реакционной смеси из-за реаклений 0,7 ати, и перекрывается линия б 5"1", который поступает на реле 12и прерывает сигнал, идущий от реле11 к исполнительному механизму 24,При этом исполйительный механизм 24отсекает подачу охлаждающей водй врубашку реактора 1,При опорожнении,мерника-доэатора2 срабатывает сигнализатор 5 уровняи его выходной сигнал поступает: на 10элемент 15 сравнения,И, который приналичии сигнала с триггера 14 формирует на своем выходе сигнал "1"и повторно включает командный блок 6,на триггер.13, формируя на его выходе 15сигнал "1", который поступает нареле 10 и переводит его в состояние,когда сигнал с выхода регулятора 7на исполнительный механизм 21 отсекается и последний перекрывает линиюподачи реакционной смеси н реактор11 на исполнительные механизмы 19 и20, которые, соответственно, перекрывают подачу азота в мерник-дозатор2 и соединяют его полость с атмосферой.25Дальнейшее управление процессомведется по командам от командногоблока б путем воздействия наисполнительные механизмы в соответствии сциклограммой, представленной на 30фиг.2, На стадии подогрева реактора1 в соответствйи с заложенной программой блок б соединяет выход регулятора 7 температуры с исполнительныммеханизмом 22, установленным на линии подачи теплоносителя н рубашкуреактора 1, т.е. на этой стадии, регулирование температуры реакционнойсмеси в реакторе осуществляется попрограмме от задатчика 8 подачей теп Олоносителя,В конце стадии подогрева реакторапо сигналам от командного блока бисполнительные механизмы 22 и 25 пе.рекрывают линии подачи пара и конденсата. В стадии выдержки температуры нагретая реакционная масса выдерживается н течение 2 ч без подачипара и охлаждающей воды, На этойстадии в соответствии с циклограммойработы исполнительных механизмон(фиг2) по сигналам от командногоблока б исполнительные механизмы 23и 26 открывают линии верхнего и нижнего слива. Происходит слив конден-сата йа рубашки реактора 1, послечего исполнительный механизм 26 перекрывает линию нижнего сливаПо окончании стадии выдержкитемпературы командный блок б черезреле 12 выдает сигнал на исполнитель ный механизм 24 на открытие подачиохлаждающей воды в рубашку реактора,Началась стадия охлаждения, Командный блок 6 отключается. При снижениитемпературы в реакторе ниже 65 фС пози 65 ционйый регулятор 9 выдает сигнал1 на реле 12, которое закрываетсигнал, идущий на исполнительныймеханизм 24, При этом исполнительный механизм перекрывает подачу охлаждающей ноды в рубашку реактора 1;на элемент 17 сравнения И, на которыйуже поступил сигнал от программногозадатчика 8. На выходе элемента 17сравнения И появляется сигнал 1,который поступает на триггер 14 иформирует на его выходе сигнал 0,При этом становится в исходное состояние реле 11, т,е, перекрываетсясигнал на открытие подачи охлаждающей воды, и программный задатчик 8отключается, При отключении задатчика 8 снимается сигнал фзадание срегулятора 7 температуры, на выходекоторого формируется сигнал, равныйусловному"нулю", при котором исполнительный механизм 21 перекрываетлинию подачи реакционной смеси, Процесс синтеза этилэтоксисиланов закончен. Устройство регулиронания находится н исходном состоянии и готоно после разгрузки реактора 1 к проведениюследующей операции,Использование данного устройствадля автоматического регулиронания,температурно-временной программысинтеза этилэтоксисиланов обеспечивает по сравнению с существующими устройствами более высокое качестворегулирования процесса и, как следствие:улучшает качестно получаемогопродукта;снижает энергозатраты на процесссинтеза;уменьшает потери сырья и готово-го продукта,Формула изобретенияУстройство для автоматического. регулирования процесса синтеза У этилзтоксисиланов в реакторе с вводом реакционной смеси из мерника-дазаторасодержащее регулятор температуры, связанный входом переменная с датчиком температуры реакционной смеси в реакторе, а входом фзадание - с программным задатчиком температуры, исполнительный механизм на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения ка" честна получаемого продукта, снижения энергозатрат и непроизводительных потерь сырья и продукта за счет повышения качества регулирования температурного режима, оно дополнительно содержит сигнализатор уровня в мернике-дозаторе, командный блок, позиционный регулятор температуры реакционной смеси в реакторе, реле,триггеры, элементы сравнения И, пускатель, исполнительные механизмы налиниях азота и воздуха в мерник-дозатор, реакционной смеси в реактор,охлаждающей воды в рубашку реактора,конденсата, верхнего и нижнего слива из рубашки реактора, при этомвыход сигнализатора уровня в мернике-дозаторе соединен с первым входомпервого триггера, с первым входомпервого элемента сравнения И, с исполнительными механизмами на линияхазота и воздуха в мерник-дозатор,второй вход первого триггера соединен.с"йервым входом второго элементасравнения И и выходом пускателя,. а 15выход первого триггера соединен спервым входом первого реле, второйвход. первого реле соединен с выходомрегулятора температуры, вторым входом второго элемента сравнения И ипервым входом командного блока, авыход первого реле соединен с исполнительным механизмом на линии подачиреакционной смеси в реактор второйвход первого элемента сравнения И , 5соединен с входом программного задатчика температуры, с входом второго реле и выходом второго триггера,а выход первого элемента сравненияИ соединен с вторым входом командногоЗОблока, выход второго элемента сравнения И соединен с первым входом второго триггера и третьим входом командного блока, второй вход второго триггера соединен с выходом третьеЮ элемента сравнения И, выход второго реле соединен с первым входом третьего реле, первый вход третьего элемента сравнения И соединен С входом заданием регулятора температурй и выходом программного задатчика, второй вход третьего элемента сравнения И соединен с вторым входом третьего реле и выходом позиционного регулятора температуры, вход позиционного регулятора температуры соединен с датчиком температуры реакционной смеси в реакторе, выход командного блока соединен с исполнительными ме ханизмами на линиях теплоносителя в рубашку реактора, конденсата, верхнего и нижнего слива из рубашки реактора, а также с третьим входом третьего реле, выход третьего реле соединен с исполнительным механизмом на линии подачи охлаждающей воды в рубашку реактора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 40972 б, кл, ф 01 Ю 1/00, 1974,2. Манусов Е,Б, Контроль и регулирование технологических процессовлакокрасочных производств, М Химия,1977, с. 50, 10022961002296 ПодписноеСССР Заказ 1722/9 Тираж 385 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра д.4комитета открытий ушская наб. 5 ал ППП ффПатентфф, г.ужгород, ул.Проектная,4 Составитель Г.ОгаджановРедактор В.федотов Техред М,Костик КорректорС.Шекма