Способ автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой

Способ автоматического управления процессом выделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЬЩЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ИЗ ИХ СОЛЕЙ УГЛЕКИСЛОТОЙ путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор , с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода свободных монокарбоновых кислот, дополнительно измеряют количество кислого мыла и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыла на вязкость реакционной массы. (Л О5 00 О1 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3688804/23-26 (22) 09.01.84 (46) 23.07.85, Бюл. Ф 27 (72) А.М.Манойло (53) 66.012-52(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

Ф 117330, кл. С 07 С 53/00, 1956.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3288693/23-26, кл. G 05 D 27/00, 1981. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ИЗ ИХ СОЛЕЙ

„„SU 11 549 (sl)+ С 07 С 51/02 G 05 D 27/00

УГЛЕКИСЛОТОЙ путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода свободных монокарбоновых кислот, дополнительно измеряют количество кислого мыла и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыпа на вязкость реакционной массы.

С:

ОЪ

QO

Сл

4ь

1 11

Изобретение относится к способам автоматического управления химикотехнологическими процессами, в частности управления процессом вьделе-, ния синтетических жирных кислот (СЖК) углекислотой, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ управления процессом вьделения СЖК из их солей путем изменения расхода углекислоты пропорционально изменению расхода исходного раствора солей СЖК(11.

Недостатком этого способа управления является непостоянство кон- . центрации исходного раствора солей

СЖК, которая может колебаться в широком диапазоне и зачастую носит случайный характер. Процесс вьделения СЖК углекислотой рчень чувствителен к.изменению концентрации исхолного раствора солей СЖК.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического управления процессом вьделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей синтетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе из реактора. L2 3.

68549

Недостаток известного способа управления заключается в там,что он не обеспечивает высокого выхода свободных монокарбоновых кислот так как он не учитывает выхода кис5

1О

На фиг. 1 приведена зависимость между вязкостью реакционной массы и глубиной разложения солей СЖК; на фиг. 2 — расчетная зависимость выхода свободных монокарбоновых кислот от глубины разложения солей СЖК; на фиг. 3 — схема реализации предлагаемого способа. Технологической задачей процесса выделения синтетических жирных кислот (СЖК) углекис-, лотой является получение максимального выхода свободных монокарбоновых кислот. Естественно ожидать максимального выхода свободных монокарбоновых кислот лри максимальном выходе кислого мыла с высокой глубиной разложения солей СЖК. Но выход кислого мыла находится в прямой, а глубина разложения — в обратной зависимости от концентрации раствора солей СЖК. Наивысшая глубина разложения достигается при низких концентрациях раствора солей СЖК. Но лри низких концентрациях раствора выход кислого мыла будет также низким, ибо кислое мыло представляет собой смесь свободных монокарбоновых кислот, выделившихся из солей

СЖК при углекислотном разложении и не разложенных солей СЖК. Поэтому возникает задача автоматического управления процессом в области оптимальных его параметров.

Исследование технологического процесса показало, что лри стабилизации давления и температуры в реакторе на их оптимальных значениях выход свободных монокарбоновых кислот зависит от произведения вяз40 лого мыла.

Целью изобретения является повышение выхода свободных монокарбоновых кислот, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом вьделения синтетических жирных кислот из их солей углекислотой путем изменения расхода углекислоты в зависимости от расхода раствора солей син- 50 тетических жирных кислот, подаваемых в реактор, с коррекцией по вязкости реакционной массы на выходе реактора, дополнительно измеряют количество кислого мыла и регулируют расход углекислоты прямо пропорционально произведению количества кислого мыла на вязкость реакционной массы, кости реакционной массы и выхода кислого мыла °

Выход свободных монокарбоновых кислот определяется через значения глубины разложения солей СЖК и выход кислого мыла, связанных зависимостью:

Yg Yg

100 где Y- выход свободных монокарбоновых

1 кислот KT /÷:

У1 ВыхОд кислого мыла кГ/ч

Y — глубина разложения солей СЖК.

Автоматическое измерение в потоке выхода кислого мыла с помощью выпускаемых промышленностью приборов труда не представляет, а измерить автоматически в потоке глубину разложения солей СЖК в настоящее время воэмож49 (2) з 11685 ности нет из-за отсутствия приборов.

Она может определяться только ла бораторным анализом, который длится около двух суток.

Установлена тесная корреляционная связь между глубиной разложения солей СЖК и вязкостью реакционной массы (коэффициент корреляции равен 0,92

Базируясь на этом, предложен способ косвенного определения в потоке глубины разложения солей СЖК по вязкости реакцинной массы, которая автоматически измеряется в потоке с помощью серийно выпускаемых промышпенностью вискозиметров. f$

Из уравнения предельной теоретической линии регрессии зависимости между вязкостью реакционной массы и глу-, биной разложения солей СЖК получают удобную формулу для выражения глуби- щ ны разложения солей СЖК через вязкость реакцинной массы: — 74 (1)

151-Yy

1 74

3 где Y — вязкость реакционной массы, 1

Па ° с.

Из экспериментапо схеме центрального композиционного ротатабельнога 3 планирования второго порядка получают адекватные уравнения регрессии, связывающие зависимость выхода свободных монокарбонбвых кислот и глубины разложения от параметров про35 цесса: у = 2 9 1 82+0 255Х +0,099X +

Y Y

1 100 1 2

+О, 255Х +0,027Х+О, 002Х -О, 009X —

-O, 058Х -0,009X +0,133Х„Х -О, 1Х„Х + 4o

О 0255Х Х вЂ” 0,004X Х -0,09Х Х + (3, +О, 1 14X Х„.

Y) =50, 54+5, 18X„+2, 69Х вЂ”.

+5, 79Х + 1, 14Х -О, 048Хг О, 046Х +

+0,203Х -0,046Х -p,512Õ„Х +p 149 где X„. — давление в реакторе, Па;

Х вЂ” температура в реакторе,К;50

Х вЂ” концентрация раствора

5 солей СЖК, ;

Х вЂ” расход углекислоты, выраженный через отношение рабочего расхода к теоретичес-5$ кому.

Представленные зависимости позво.ляют определить оптимальные технологиче=кие параметры, при которых достигается максимальный выход свободных монокарбоновых кислот, т.е. решить задачу статической оптимации процесса.

Ввиду того, что выход свободных монокарбоновых кислот в уравнении (4) выражен через произведение выхода кислого мыла и глубины разложения солей СЖК, определить оптимальные условия ведения процесса непосредственно из него нельзя, ибо некоторые параметры процесса, например концентрация раствора солей СЖК, оказывают прямо противоположное влияние на глубину разложения солей СЖК и на выход кислого мыла. Поэтому с целью отыскания оптимальных условий процесса решена задача нахождения максимума функций У, с ограничениями на функцию У

Максимум функций (фиг.2) с ограничением на глубину разложения солей СЖК равную 52,1, обеспечивается при следующих параметрах процесса: давлении 3,92 10 Па, температуре 328К, концентрации раствора солей СЖК 20, отношении рабочего расхода углекислоты к теоретическому, равному 5.

Технологически имеется возможность выдерживать эти параметры в области оптимальных значений, за исключением концентрации раствора солей СЖК, изменение которой зависит от,предшествующих стадий и является для данного процесса случайной величиной. Компенсировать возмущения по изменению концентраций солей СЖК можно расходом углекислоты.

Автоматическое управление процессом выделения. СЖК из их .солей углекислотой сводится к стабилизации давления и температуры в области оптимальных значений и корректировке задания регулятору соотношения расходов раствора солей СЖК и углекислоты сигналом, пропорциональным величине произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы таким образом, чтобы ста билизировать ее на заданном значении, изменяя расход углекислоты.

Вискозиметром 1 измеряется вязкость реакционной массы на выходе реактора 2, а датчиком 3 — расход кислого мыпа на выходе автоклава

1168549

40 отстойника 4. Сигналы с вискозиметра 1 .и датчика 3 расхода поступают в функциональный: блок 5, выходной сигнал которого поступает на регулятор 6. Выход регулятора 6 связан с регулятором 7 соотношения, на вход которого поступают сигналы с датчиков 8 и 9 расхода соответственно углекислоты и раствора солей 10 синтетических жирных кислот,Расход углекислоты регулируется с помощью регулирующего клапана 10.

Способ осуществляется следующим образом.

При повышении концентрации раствора солей СЖК (отклонении от оптимальной) для обеспечения преж.него выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо увечить расход ; углекислоты. Так как выход свободных монокарбоновых кислот на установке не может быть измерен (они входят в состав кислого мыла), он определяется через 25 величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которые непрерывно измеряются на установке с помощью датчиков 3 и 1, Выходные сигналы из 30 этих датчиков умножаются в функциональном блоке 5, выход которого поступает на вход регулятора 6, Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла, который соответствует максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот.

Выход регулятора 6 поступает в регулятор 7 соотношения расходов углекислоты и раствора солей СЖК в качестве сигнала, корректирующего задание, Регулятор 7, управления по- 4 ложением регулирующего органа клапана 10, изменяет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор, пока величина произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла не станет равной величине задания регулятору 6.

Аналогично осуществляется регулирование при понижении концентрации раствора солей СЖК.

5S

Пример. Максимальному выходу свободных монокарбоновых кислот при глубине разложения 52, 1Ж (фиг.2) соответствует согласно формуле (2) вязкость реакционной массы 60.346 Па.<

При оптимальных параметрах процесса (давлении 392 ° 10 Па. температуре ь

328К, концентрации раствора солей

СЖК 20Х, отношении рабочего расхопа углекислоты к теоретическому, равном 5, и расходе раствора солей

СЖК, равном 13,6 кг/ч, на опытной установке выход кислого .мыла составил 5,35 кг/ч при расходе углекислоты 23,2 кг/ч. Произведение вязкости реакционной массы на выход кислого мыла в этих оптимальных условиях составляет 322,9. При этом выход свободных монокарбоновых кислот составляет 2,79 кг/ч. управление процессом сводится к поддержанию постоянным этого произведения при возмущениях по концентрации раствора солей СЖК путем изменения расхода углекислоты пропорционально отклонению названного произведения от заданного значения.

Так, при повышении концентрации раствора солей СЖК до 22Х /отклоне— ние от оптимальной ка +27) для обеспечения прежнего (2,79 кг/ч) выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой (4) увеличить расход углекислоты до

28,23 кг/ч. Так как выход свободных монокарбоновых кислот на установке не может быть .измерен (они входят в состав кислого мыла), то в соответствии с формулой (1) он определяется через величину произведения выхода кислого мыла на вязкость реакционной массы, которые непрерынно измеряются на установке с помощью серийных приборов. Выходные сигналы из этих приборов умножаются в функциональном блоке 5 (фиг.3) выход которого поступает на вход регулятора 6. Заданием этому регулятору устанавливается сигнал, пропорциональный величине произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла, равной

322,9, которая соответствует максимальному выходу свободных моно.карбоновых кислот.

Выход регулятора 6 поступает в регулятор 7 соотношения расходов углекислоты и раствора солей СЖК в качестве сигнала, корректирующе. го задание. Регулятор 7, управляя

1168549 г,s

2.7Х

2.7

2.1 положением органов клапана 10, из меняет (в рассматриваемом случае увеличивает) расход углекислоты до тех пор,пока величина произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла не станет равной величине задания регулятору 6., При понижении концентрации раствора солей СЖК до 187 (отклонение от оптимальной на — 27) для обеспечения заданного выхода свободных монокарбоновых кислот необходимо в соответствии с формулой (4) уменьшить расход углекислоты до

20,89 kr/ч.

2.И а 2.б . м 2.55 2.$

4 2Щ й. 24

: 2М

2У

Ф 225

° Ъ Z2

Ъ

2.f5

Для обеспечения заданной регулятору 6 величины (322,9) произведения вязкости реакционной массы на выход кислого мыла с помощью регулятора

7 уменьшается расход углекислоты до тех пор, пока информативный сигнал, поступающий на регулятор 6, не станет равным сигналу задания.

10 Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить стабильный выход свободных монокарбоновых кислот на максимально возможном значении при имеющихся возмуще15 ниях по концентрации солей СЖК.

AgdllJv а рвздомания

1168549

Составитель Г.0гаджанов .Гедактор Н.Егорова . Техред M.Ky3hMa Корректор О.Тигор

Заказ 4561/23 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4