Способ автоматического регулирования процесса диазотирования

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов получения азокрасителей, может быть использовано в химической промышленности и позволяет увеличить выход красителей и улучшить их колористические свойства. С этой целью стабилизируют общий расход нитрита натрия в первой и второй секциях аппарата в зависимости от концентрации азотистой кислоты в этих секциях, стабилизируют температуру на выходе аппарата диазотирования изменением подачи хладагента в последнюю секцию аппарата, измеряют "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования, регулируют температуру во второй секции аппарата изменением подачи теплоагента в первую секцию аппарата, если "проскок" амина и концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования превышают заданные значения, регулируют расход солянокислой суспензии в питании реактора, если "проскок" твердой фазы амина на выходе реактора диазотирования превышает заданное значение, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования ниже заданной, или если "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования ниже заданного значения, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата выше заданной. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (192 (112

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4412599/31-26 (22) 19.04.88 (46) 07.01,90. Бюл. № 1 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В,И.Бодров, С.И.Дворецкий, В.А.Васильев и А.Н.Полежаев (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1121274, кл. С 09 В 39/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1318602, кл. С 09 В 39/00, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРО.ВАНИЯ ПРОЦЕССА ДИАЗОТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов получения азокрасителей, может быть использовано в химической промьппленности и позволяет увеличить выход красителей и улучшить их колористические свойства. С этой целью стабилизируют общий расход нитрита натрия в первой и второй. секциях аппарата в зависимости от концентрации азотистой кислоты в этих секИзобретение относится к автоматизации технологических процессов получения азокрасителей и может быть использовано в химической промьппленности.

Цель изобретения — увеличение выхода красителей и улучшение их колористических свойств.

На фиг.l представлена схема автоматического регулирования процесса диаэотирования; на фиг.2— блок-схема алгоритма управления.,(51)5 С 09 В 39/00 G 05 D 2

2 циях, стабилизируют температуру на выходе аппарата диаэотирования изменением подачи хладагента в последнюю секцию аппарата, измеряют "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования, регулируют температуру во второй секции аппарата изменением подачи теплоагента в первую секцию аппарата, если "проскок" амина и концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диаэотирования превышают заданные значения, регулируют расход солянокислой суспензии в питании реактора, если "проскок" твердой фазы амина на выходе реактора диазотирования превышает заданное значение, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования ниже заданной, или если "проскок" твердой фазы амина на выходе аппарата диаэотирования ниже заданного значения, а концентрация азотистой кислоты на выходе аппарата выше заданной.

2 ил.

Система управления (фиг. 1) содержит датчик 1, регулятор 2, регулирующий клапан 3 расхода суспензии амина, датчик 4, регулятор 5, регулирующий клапан б общего расхода нитрита натрия, анализатор 7, регулятор

8, регулирующий клапан 9 расхода нитрита натрия во вторую секцию аппарата, анализатор 10, регулятор ll, регулирующий клапан расхода нитрита натрия в первую секцию аппарата, датчик 13 температуры во второй сек1534047 пии аппарата, логическое устройство

14, регулятор 15, регулирующий клапан 16 расхода хладагента в первую секцию аппарата, датчик 17 температуры на выходе аппарата диаэотирова5 ния, регулятор 18, регулирующий клапан 19 расхода хладягента в последнюю секцию аппарата, датчик 20 количества ("проскока") твердой фазы аминя и датчик 21 концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования.

Способ автоматического регулирования процесса дияэОтирования Осу ществляется следующим образом, Автоматическая система регулирования, включающая,цатчик 1 расхода, выход котороro связан с регулятором

2, воздействующим на клапан 3, стабилизирует расход суспензии амина.

Коррекция задания регулятору 2 осуществляется логическим устройством (ЛУ) 14, сигнал с которого подается непосредственно на регулятор 2. ЛУ

14 задаются требуемые значения кон-центрации азотистой кислоты в диазотаторе ня выходе аппарата, температуры во второй секции аппарата, а также допустимая величина "проскока" твердой фазы амина на выходе аппарата диаэотирования, На вход ЛУ 14 поступают сигналы с датчика 21, пропорциональной концентрации азотистой кислоты в,циазотяторе, датчика 20, пропорциональный "проскоку" твердой фазы амина, датчика 13 температуры, Работу автоматический системы регулирования поясняет блок-схема (ня фиг.2).

Сигнал с датчика 20 "проскока" твердой фазы амина, датчика 21 концентрации азотистой кислоты и датчика 13 температуры во второй секции аппарата поступают на ЛУ 14. Если значение проскока твердой фазы

tl tt

45 амина превышает допустимое значение

"проскока"„ а значение концентвых рации азотистой кислоты С „„на выходе аппарата не превышает задан ttb, ного С д„значения, то с. ЛУ поступает 50 управляющий сигнал на. регулятор 2 расхода с целью уменьшения расхода.

G солянокислой суспензии амина

HB вход аппарата диаэотирования.

Уменыиение расхода приводит к уве- 55 личению времени пребывания частиц амина в аппарате и, как следствие этого, к уменыпению 17 "проскока" твердой фазы амина на выходе аппарата диаэотирования.

Если же значение ("проскока" твердой фазы аминя превьппает допустимое значение „ „ "проскока", и значение концентрации азотистой

6ttI tt кислоты Сд на выходе аппарата тоже превьппает заданное С д значение вс» д, концентрации, тогда в ЛУ 14 производится сравнение значения температуры Т во второй секции аппарата

2 и допустимого значения Т> „ температуры so второй секции. Если значе»

z ние температуры Т во в торой с ек ции

2 превышает допустимое значение Т то с ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор 2 расхода с целью уменьшения расхода С„ солянокислой суспензии амина на вход аппарата диаэотирования.

Если значение температуры Т во второй секции не превьппает до2 пустимое значение Т „, то с ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор 15 расхода хладагента с целью уменьшения подачи хладагента в первую секцию аппарата. Это приводит к увеличению температуры реакционной массы секции и, следовательно, к улучшению растворения твердых частиц амина, В результате этого уменьшается значение "проскока" амина на выходе аппарата, Если же значение "проскока" твердой фазы амина не превьппает допустимое значение,„ "проскока", а значение концентрации азотистой пых кислоты С на выходе аппарата предх t» д вышает заданное С„„значение, то с

ЛУ 14 поступает сигнал на регулятор

2 расхода, с целью увеличения расо хода GL солянокислой суспензии амина на вход аппарата диазотирования, так как повьппенная концентравы» ция С д„ азотистой кислоты при отсутствии $ "проскокя" на выходе аппарата говорит о недостатке амина.

В случае, если значение $ "проскока" твердой фазы амина и значение вы» концентрации азотистой кислоты С д„ на выходе аппарата не превьппают заданных значений, система автоматического регулирования управляющий сигнал не вырабатывает, так как процесс протекает нормально, Управляющие воздействия вырабатываются дискретно. Это вызвано

047

5 1534 тем, что объект имеет большое транспортное запаздывание по каналам регулирования. Поэтому сначала вырабатывается импульсный сигнал управле5 ния, который поступает, в зависимости от ситуации, либо на регулятор

2, либо на регулятор 15, Затем, спустя некоторое время t система делает следующий анализ ситуации и вырабатывает следующий импульсный сигнал управления.

Автоматическая система регулирования, включающая датчик 4 расхода, выход которого связан с регулятором

5, воздействующим на клапан 6, стабилизирует общий расход нитрита натрия в аппарат.

Концентрацию азотистой кислоты в первой и второй секциях аппарата диаэотирования контролируют с помощью анализаторов 7 и 10 состава. .Сигналы с анализаторов 7 и 10 поступают на регуляторы 8 и 11 соответственно, которые, воздействуя на кла- 2б паны 9 и 12, регулируют подачу нитрита во вторую и первую секции àïïàрата.

Автоматическая система регулирования, включающая датчик 17 температуры, выход которого связан с регулятором 18, воздействующим на клапан . 19, стабилизирует температуру на выходе аппарата диазотирования.

Пример. В качестве метода исследования работы автоматической .:..системы регулирования используют метод математического моделирования.

Составляют математическую модель процесса регулирования труднораствори- 40 мых аминов. Программа для расчета модели написана на алгоритмическом языке ПЛ/1. Исследование работы АСР проводится на ЭВИ ЕС 16. Задаются 5

Зти данные взяты из регламента на производство пигмента алого, Пример 1. Изменилась концентрация амина на входе в аппарат моль моль

С=01 — — наС =03 — —.На4 9 Д э чальный расход суспенэии амина G„ о

0,27 л/с.

На выходе имеем следующие значения вь " - > моль — 2е1Х С дк = 2>5 10 °

Уменьшаем расход G< до 0,01 л/с.

На выходе имеем f = 0,10X С „, моль

2 3 — —.

Увеличиваем расход до G „= 0,09 л/с.

На выходе имеем $ = 0,21Х и С „„ вы моль

= 3 ° 10 л

В итоге значение "проскока" твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты не превышает допустимых значении.

Пример 2. Изменился гранулометрический состав y (r) суспензии амина на входе в аппарат диазотирования. Начальный расход суспензии амина G „ = 0,027 л/с.

На выходе имеем следующие значевы моль ния: = 0 Ol - Сд» = 0 9 е в av, 1

Т = 11 С. о

Увеличиваем расход до С

= 0 045 л/с. На выходе имеем f -""-0,6Х

С „ „ " = 0,33 - -" — . л

Повышаем температуру до Т = 12 С. в в1х

Имеем на выходе f = 0,6 С „» моль

0,31 л

Е

Еще увеличиваем температуру Т

14 С. Получаем 3 = 0,5Х С „„ моль

0 023 †--.,Увеличиваем расход л амина G„- =0,05 л/с. Получаем

0,45Х. Сд„= 0,01 °

В результате действий системы значение "проскоков" твердой фазы амина и значение концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата не превьппает допустимых значений.

Необходимость использования алгоритмов управления, реализованных с помощью логического устройства, .следует из следующих соображений. Если использовать вместо предлагаемого алгоритма два обычных контура регулирования по "проскоку" амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата, то может возникнуть следующая ситуация. Пусть значение "проскока твердой фазы амина на выходе реактора выше допустимого значения и значение концентрации азотистой кислоты на выхо153li04 7 де также вьппе заданного значения.

Такая ситуация вполне реальна, Тогда контур регулирования по "проско!

1 ку уменьшает расход солянокислой суспензии амина на входе в реактор, а контур регулирования по азотистой кислоте наоборот — увеличивает, что приводит к потере устойчивости всей системы автоматического регулирования процессом диазотирования, Таким образом, предлагаемыи способ регулирования процесса диазотирования обладает следующими преимущест( вами по сравнению с известнь|м. Учитывается влияние нескольких возмущаю-" щих воздействий, действующих на процесс одновременно, за счет применения алгоритма управления, реализуемого ЛУ, тем самым повьппаются колористи-- о ческие свойства продукта.

Определение значений управляющих воздействий (расхода суспензии, амина на входе в аппарат, расхода, хладагента в первую секцию аппарата) осущест- 25 вляется с высокой точностью за счет измерений дополнительных координат состояния объекта, что приводит к сокращению расходных норм сырья.

Распознавание причин рассогласо-. ЗО вания текущих значений регулируемых параметров и заданных и дискретная реализация управляющих воздействий в условиях большого транспортного запаздывания по каналам регулирования

35 позволяет повысить качество регу"" лирования B:запас устойчивости системы управления, что приведет к стабильности качества продукта, Экономическая эффективность при 4О заданной производительности 500 т красителя в год достигается за счет увеличения степени превращения амина на 1,5 по сравнению с базовым вариантом., 5

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса диаэотирования, вклю50 чающий стабилизацию общего расхода ннтрита натрия в аппарат дяазотирования, температуры на выходе аппарата диазотирования изменением подачи .хладагента . в последнюю секцию аппарата, концентрации азотистой кислоты в первой и второй секциях аппарата диазотирования изменением подачи нитрита натрия в эти секции, регулирования суспенэии амина в первую секцию аппарата диазотирования, температури,во второй секции аппарата диаэотирования изменением подачи теплоагента в эту секцию и.измерение количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования„ о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью увеличения выхода красителей и улучшения их колористических свойств, сравнивают измеренные значения температуры,во второй секции аппарата диазотирования, количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования с допустимыми значениями, при достижении измеренного значения количества твердой фазы амина на выходе аппарата диазотирования допустимого значения уменьшают подачу суспензии амина в первую секцию аппарата диаэотирования, при достижении измеренного значения концентрации азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования допусти-. мого значения увеличивают подачу суспензии амина в первую секцию аппарата диазотирования, при достижении текущих значений количества твердой фазы амина и концентрации азотистой кислоты на выходе, аппарата диазотирования допустимых значений увеличивают температуру во второй секции аппарата диазотирования, а при достижении текущих значений количества твердой фазы амина и концентраций азотистой кислоты на выходе аппарата диазотирования. и температуры во второй секции аппарата диаэотирования допустимых значений уменьшают подачу суспенэии амина в первую секцию аппарата диазотирования, 1534047 Р0Г, 2

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Н.Яцола Техред N.Äèäûê. Корректор И.Нароли

Заказ 21 Тираж 556 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101