Разработка и исследование системы автоматического управления процессом синтеза сложных полиэфиров

• Автор: Петров, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 169 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИНТЕЗОМ СЛОЖНЫХ ПОЛИЭФИРОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1Л Анализ процесса синтеза сложных полиэфиров как объекта автоматизации

1.2 Обзор существующих систем управления технологическими процессами

поликонденсации в реакторах периодического действия

1.3 Пути совершенствования системы управления технологическим процессом

синтеза сложных полиэфиров.

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСТАНОВКИ
СИНТЕЗА СЛОЖНЫХ ПОЛИЭФИРОВ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Общие сведения.
2.2 Математическая модель реактора синтеза.
2.3 Математическая модель узла разделения
2.4 Математическая модель тепловой станции.
2.5 Определение параметров математической модели и оценка ее адекватности
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ВЫБОР АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ
СТАНЦИИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИСЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
УСТАНОВКОЙ СИНТЕЗА СЛОЖНЫХ ПОЛИЭФИРОВ.
4.1 Алгоритмы управления температурным режимом реактора и
дефлегматора
4.2 Разработка алгоритмов переключения на вакуумную стадию и набора
вакуума
4.3 Разработка функциональной схемы автоматизации и алгоритмов САУ
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ САУ, ЕЕ
АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Содержание представленной диссертации отражено в публикациях, в том числе одном описании к Патсн гу Российской Федерации. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Работа изложена на 3 страницах машинописного текста и содержит рисунка, таблиц. Библио1рафия содержит наименований. Др . Y - равновесная концентрация воды в паровой фазе, масс. X - концентрация воды в жидкой фазе, масс. ГЛАВА 1 . Синтез сложных полиэфиров осуществляется в реакторах периодического действия, снабженных мешалкой, обогревающей рубашкой, через которую циркулирует органический теплоноситель с температурой -0 °С. На реакторе установлена ректификационная насадочная колонна с дефлегматором. Как правило, в одном реакторе периодического действия синтезируют несколько марок полиэфиров различного назначения. Отличие состоит в использовании различных исходных реагентов, например, в качестве гликолей, используют 1,2-пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, этиленгликоль, диэтиленгликоль и их сочетания. В качестве диалкиловых эфиров дикарбоновых кислот применяют фгалевую, адипиновую, себациновую кислоты. Несмотря на различие применяемых исходных реагентов, технологический процесс протекает практически при одинаковых режимных параметрах. При этом сохраняется принцип двухстадийного процесса с атмосферной и вакуумной стадиями. Основным побочным продуктом химической реакции для всех марок полиэфиров является вода, которую отгоняют в ходе процесса. Исходя их вышесказанного, принимаем для исследования технологический процесс синтеза одной из распространенных марок сложного полиэфира - 4. Технологическая схема получения сложных полиэфиров приведена на Рис. Процесс проводят следующим образом. В реактор 1 из мерника 7 при работающей мешалке дозируют требуемое количество гликолей. Затем включают обогрев реактора и, при температуре ~°С через люк реактора загружают катализатор и заданное количество адипииовой кислоты. После окончания загрузки исходных реагентов начинается атмосферная стадия процесса. Я-ОП ЧЮОС ~Яг. Я-0~1-Я + Н 0 (1. Процесс получения сложных полиэфиров - периодический совмещенный реакционно-массообменный процесс, который включает в себя нагрев реакционной массы, плавление АК, химическую реакцию кислоты с гликолем, в результате которой синтезируется сложный полиэфир и выделяется вода. В ходе реакции выделяющаяся вода испаряется и поступает в ректификационную колонну. Вместе с отгоняемой водой имеет место и унос гликолей. Задачей ректификационной колонны является разделение бинарной смеси и возврат высококипящего компонента (ВКК) - 1,2-пропиленгликоля в реактор синтеза. Низкокипящий компонент (НКК) - вода конденсируется в конденсаторе и поступает в сборник. В колонне и дефлегматоре пары частично конденсируются и стекают вниз по насадке, где противоточно взаимодействует с паровой фазой. В результате этого взаимодействия пар обогащается НКК (водой), а жидкая фаза - ВКК (1,2-ПГ). Таким образом, насадочная колонка с дефлегматором представляют собой ректификационную колонну периодического действия, где роль куба играет сам реактор синтеза. На Рис. Рис. После загрузки исходных компонентов включается обогрев реактора, и при ~5 °С начинается плавление адиииновой кислоты, которая вступает в химическую реакцию с 1,2-ПГ. В первые 2-3 часа синтеза химическая реакция протекает очень интенсивно, с большим выделением воды, которая, испаряясь, поступает в ректификационную колонну (РК), для отделения 1,2-ПГ. Эта стадия процесса затруднительна для управления, т. На Рис. Рис. Кривая гидродинамического режима в насадочной колонне. Пленочный режим. Промежуточный режим. Режим турбулизации и эмульгирования. Режим захлебывания. ДР ~ перепад давления на колонне. Уп - расход пара в колонне. Реактор. Насадочная ректификационная колонна. Парциальный конденсатор (дефлегматор). Конденсатор. Сборник отгона. Мерник-дозатор кислоты. Мерник-дозатор гликоля. Рис. Загр. Рис. График изменении режимных парамет ров процесса: температуры (1), давления (2), расхода отгона паров (3). Вкл. Рис.