RU2643916C2

RU2643916C2 - Method and device for implementing method for automatic regulation of temperature regime of process of manufacturing pentaphthalic varnishes

Info

Publication number: RU2643916C2
Application number: RU2016108209A
Authority: RU
Inventors: Сергей Антонович Дубовик; Евгений Иванович Козлов; Николай Сергеевич Дубовик; Дарья Сергеевна Матяс
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ямщик" (ООО "Ямщик")
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2018-02-06
Also published as: RU2016108209A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to automated means for regulating the temperature regime of the process of manufacturing pentaphthalic varnishes and can be used in chemical and paint industry for carrying out various technological processes. Method for automatic regulation of the temperature regime of the process of manufacturing pentaphthalic varnishes, consisting in maintaining the temperature regime of the working mixture for a long time. Temperature is kept within a predetermined range by automating process control through sequential operation of the device in two modes - heating mode and cooling mode. Device for implementing the method for automatic regulation of the temperature regime of the process of manufacturing pentaphthalic varnishes is also provided.

EFFECT: invention improves efficiency of heating reaction mass in a reactor, which helps to reduce the reaction time, save energy resources and reduce the cost of production.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизированным средствам регулирования температурного режима процесса производства пентафталевых лаков и может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности для проведения различных технологических процессов.The invention relates to automated means for regulating the temperature regime of the process of production of pentaphthalic varnishes and can be used in the chemical and paint industry for various technological processes.

В технике применяется много различных способов, систем и устройств для автоматического регулирования температурного режима технологических процессов, применяемых в черной металлургии, в цветной металлургии, в производстве строительных материалов и др. (патенты №1736925, 1752794, 1765667, 1770726, 1788422, 1806448, 2015183, 2497957).The technique uses many different methods, systems and devices for automatically controlling the temperature of technological processes used in ferrous metallurgy, non-ferrous metallurgy, in the production of building materials, etc. (patents No. 1736925, 1752794, 1765667, 1770726, 1788422, 1806448, 2015183 , 2497957).

Представляет интерес система автоматического регулирования температурного режима рекуперативного колодца (патент №1770716), в котором заложен алгоритм автоматического управления процессом разогрева заготовок.Of interest is a system for automatically controlling the temperature of a recuperative well (patent No. 1770716), in which an algorithm for automatically controlling the process of heating billets is laid down.

Близкими по технической сущности и достигаемому результату являются схемы автоматического регулирования температурного режима окислительной колонны при окислении растительных масел (патенты №146449, №148853). В схемах рассматривается один регулируемый параметр - температура. Схемы можно использовать в качестве прототипа.Close to the technical nature and the achieved result are schemes for automatically controlling the temperature of the oxidizing column during the oxidation of vegetable oils (patents No. 146449, No. 148853). The schemes consider one adjustable parameter - temperature. Schemes can be used as a prototype.

Технологический процесс производства пентафталевых лаков ведется с использованием в качестве сырья растительных полувысыхающих масел или жирных кислот таллового масла в одном реакторе. Технологические процессы в соответствии с нормами технологического режима ведут при различных температурах: повышенных температурах - 240-260°С и при температурах 160-200°С, что требует как плавного подъема температуры рабочей массы в реакторе до заданных значений, так и плавного снижения температуры до необходимых заданных значений. Подъем и снижение температуры осуществляется со скоростью 0,6-1,0°С/мин.The technological process for the production of pentaphthalic varnishes is carried out using vegetable oils with semi-drying oils or tall oil fatty acids in one reactor. Technological processes in accordance with the norms of the technological regime are carried out at different temperatures: elevated temperatures - 240-260 ° C and at temperatures of 160-200 ° C, which requires both a smooth rise in the temperature of the working mass in the reactor to specified values, and a smooth decrease in temperature to required setpoints. The rise and decrease in temperature is carried out at a speed of 0.6-1.0 ° C / min.

Основную сложность представляет поддержание температурного режима рабочей смеси в течение длительного времени, поскольку от этого зависят скорость реакции и время протекания процесса. Управление технологическим процессом в настоящее время осуществляется в ручном режиме оператором, который ведет процесс, опираясь лишь на собственные знания и опыт работы на данном оборудовании. Ему необходимо точно знать, какое количество секций ТЭНов подогрева ВОТ необходимо для нагрева реактора с определенной скоростью или поддержания температуры в реакторе. Кроме этого, химический процесс не всегда протекает совершенно одинаково, поэтому оператор может ошибиться, что в данном случае может привести к большим материальным потерям.The main difficulty is maintaining the temperature of the working mixture for a long time, since the reaction rate and the process time depend on it. The process control is currently carried out in manual mode by an operator who conducts the process, relying only on their own knowledge and experience on this equipment. He needs to know exactly how many sections of BOT heating elements are necessary for heating the reactor at a certain speed or maintaining the temperature in the reactor. In addition, the chemical process does not always proceed in exactly the same way, so the operator may be mistaken, which in this case can lead to large material losses.

Задачей предлагаемого изобретения является удержание температуры в заданных пределах путем автоматизации управления технологическим процессом.The task of the invention is to keep the temperature within the specified limits by automating the process control.

В устройстве применена система с жидкостным обогревом высокотемпературным органическим теплоносителем (ВОТ), т.к. в такой системе достаточно просто осуществлять количественное регулирование процесса теплообмена, а также вести управление температурным режимом в технологическом процессе.The device uses a system with liquid heating by high-temperature organic coolant (BOT), because in such a system, it is quite simple to carry out quantitative regulation of the heat transfer process, as well as to control the temperature regime in the technological process.

Теплоноситель ВОТ поступает на всас герметичного вертикального насоса, который подает его под напором 50 м ст. жидкости в электроподогреватель ВОТ, в котором теплоноситель нагревается до 280-290°С и поступает в раздаточный (нагнетательный) коллектор горячего ВОТ. Из раздаточного коллектора производится отбор горячего теплоносителя в рубашку реактора и в выносные теплообменники.The BOT coolant enters the intake of a sealed vertical pump, which delivers it under a pressure of 50 m st. liquid into the BOT electric heater, in which the coolant is heated to 280-290 ° C and enters the distribution (discharge) collector of the hot BOT. From the distribution manifold, hot coolant is selected into the reactor jacket and into the external heat exchangers.

Обратно отработанный горячий теплоноситель с температурой 250-260°С из аппаратов подается во всасывающий коллектор горячего теплоносителя и далее на всас герметичного вертикального насоса. Таким образом, осуществляется цикл циркуляции горячего теплоносителя.Recycled hot coolant with a temperature of 250-260 ° C from the apparatus is fed into the intake manifold of the hot coolant and then to the inlet of a sealed vertical pump. Thus, the circulation of the hot fluid.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение производительности труда, получение продукции стабильно высокого качества, снижение удельного расхода энергии.The technical result from the use of the invention is to increase labor productivity, obtain products of consistently high quality, reduce specific energy consumption.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами: фиг. 1 - технологическая схема способа и устройства для реализации способа автоматического регулирования температурного режима процесса производства пентафталевых лаков; фиг. 2 - функциональная схема способа и устройства для реализации способа автоматического регулирования температурного режима процесса производства пентафталевых лаков.The invention is illustrated by graphic materials: FIG. 1 is a flow chart of a method and apparatus for implementing a method for automatically controlling the temperature of a pentaphthalic varnish production process; FIG. 2 is a functional diagram of a method and apparatus for implementing a method for automatically controlling the temperature of a pentaphthalic varnish production process.

Устройство для реализации способа в режиме нагрева работает следующим образом. На измерительный преобразователь блока управления БУ поступают сигналы от датчика температуры и задатчика температуры рабочей смеси, поскольку сигнал от датчика температуры ниже, чем в задатчике температуры, в преобразователе возникает сигнал рассогласования и передается в регулятор, откуда передается на переключатель. Под действием сигнала переключатель устанавливается в первое положение и с выхода 1 подается команда на вход пускателя, включающего насос Н3 циркуляции рабочей смеси, который обеспечивает прокачку рабочей смеси через теплообменники Т1 и Т2, подается команда на вход пускателя, отключающего воздушный калорифер ВК, на вход пускателя, отключающего насос Н2 циркуляции «холодного» теплоносителя ВОТ, на вход пускателей электрозадвижек В4, В5, В6, закрывающих циркуляцию «холодного» теплоносителя ВОТ, подается команда на вход пускателей, включающих электрозадвижки В1, В2, В3, открывающих циркуляцию «горячего» ВОТ, подается команда на вход пускателя, включающего электроподогреватель ЭП ВОТ, подается команда на вход пускателя, включающего насос H1 циркуляции теплоносителя ВОТ через электроподогреватель ЭП ВОТ, в котором он нагревается до температуры 280-290°С и поступает в распределительный коллектор горячего теплоносителя РКГ, откуда через электрозадвижку В2 поступает в нижнюю часть рубашки реактора Р, из верхней части которой теплоноситель через электрозадвижку В3 поступает во всасывающий коллектор горячего теплоносителя ВКГ и далее в насос H1. Другая часть горячего теплоносителя из распределительного коллектора горячего теплоносителя РКГ через электрозадвижку В1 прокачивается через рубашки теплообменников Т1 и Т2, откуда через электрозадвижку В3 поступает во всасывающий коллектор ВКГ и далее в насос H1. Циркуляция в режиме подогрева продолжается до тех пор, пока теплоноситель, нагретый до температуры 280-290°С, обеспечивает подогрев рабочей смеси до заданного технологического значения.A device for implementing the method in heating mode operates as follows. Signals from the temperature sensor and the temperature setter of the working mixture are sent to the measuring transducer of the control unit of the control unit, since the signal from the temperature sensor is lower than in the temperature setpoint, a mismatch signal appears in the converter and is transmitted to the controller, from where it is transmitted to the switch. Under the action of the signal, the switch is set to the first position and from output 1 a command is sent to the input of the starter, which includes the pump N3 for circulating the working mixture, which provides pumping of the working mixture through heat exchangers T1 and T2, a command is sent to the input of the starter, which turns off the air heater VK, to the input of the starter , which turns off the H2 pump of the circulation of the “cold” BOT coolant, to the input of the actuators of the B4, B5, B6 solenoid valves, closing the circulation of the “cold” BOT coolant, a command is sent to the input of the starters, including electric valves B1, B2, B3, which open the circulation of the “hot” HERE, a command is sent to the input of the starter, which includes the electric heater EP HERE, a command is given to the input of the starter, which turns on the H1 circulation pump BOT through the electric heater HERE BOT, in which it is heated to a temperature of 280- 290 ° C and enters the distribution manifold of the hot coolant RKG, from where, through the electric valve B2, it enters the lower part of the jacket of the reactor P, from the upper part of which the coolant through the electric valve B3 enters the suction the heating manifold of the hot coolant VKG and then to the pump H1. Another part of the hot coolant from the distribution manifold of the hot coolant RKG through the B1 electric valve is pumped through the shirts of the heat exchangers T1 and T2, from where it passes through the B3 electric valve to the VKG intake manifold and then to the H1 pump. The circulation in the heating mode continues until the coolant, heated to a temperature of 280-290 ° C, provides heating of the working mixture to a predetermined technological value.

При превышении температуры рабочей смеси поступает сигнал от датчика температуры в измерительный преобразователь, сравнивается с сигналом задатчика температуры, выработанный сигнал рассогласования передается в регулятор и далее на переключатель. Под действием сигнала переключатель устанавливается во второе положение, и с выхода 2 поступает команда на вход пускателя насоса H1, выключающего насос циркуляции «горячего» ВОТ, на вход пускателей электрозадвижек B1, В2, В3, закрывающих циркуляцию «горячего» теплоносителя ВОТ, на вход пускателя, выключающего электроподогреватель ЭП ВОТ, с выхода 2 поступает команда также на вход пускателя включения насоса Н2 циркуляции «холодного» теплоносителя ВОТ, на вход пускателей электрозадвижек В4, В5, В6, открывающих циркуляцию «холодного» теплоносителя ВОТ, на вход пускателя включения воздушного калорифера ВК. При прокачке через воздушный калорифер ВК теплоносителя его температура снижается и соответственно он снижает температуру рабочей смеси в реакторе Р и теплообменниках Т1 и Т2.When the temperature of the working mixture is exceeded, a signal from the temperature sensor is transmitted to the measuring transducer, compared with the temperature setter signal, the generated error signal is transmitted to the controller and then to the switch. Under the action of the signal, the switch is set to the second position, and output 2 gives a command to the input of the pump starter H1, which turns off the hot BOT circulation pump, to the input of the B1, B2, B3 solenoid valves, closing the circulation of the BOT hot coolant, to the starter input turning off the electric heater EP BOT, the output 2 also gives a command to the input of the starter for turning on the pump H2 of the circulation of the “cold” coolant BOT, to the input of the actuators of the electric valves B4, B5, B6, which open the circulation of the “cold” coolant drowning HERE, at the input of the starter switch on the VK air heater. When pumping a coolant through an air heater VK, its temperature decreases and, accordingly, it reduces the temperature of the working mixture in reactor P and heat exchangers T1 and T2.

После снижения температуры рабочей смеси до нижнего значения температуры, заданной технологическим процессом, в измерительный преобразователь поступают сигналы от датчика и задатчика температур, выработанный сигнал рассогласования преобразуется и выдается команда в регулятор и переключатель на переключение работы установки в режиме нагрева. Цикл повторяется, при этом среднее значение температуры рабочей массы удерживается в пределах, заданных технологическим режимом.After lowering the temperature of the working mixture to the lower temperature set by the technological process, signals from the sensor and the temperature setpoint are sent to the measuring transducer, the generated mismatch signal is converted and a command is issued to the controller and a switch to switch the unit operation in heating mode. The cycle is repeated, while the average value of the temperature of the working mass is kept within the limits specified by the technological mode.

Применение способа и устройства для реализации способа автоматического регулирования температурного режима производства пентафталевых лаков позволяет повысить эффективность разогрева реакционной массы в реакторе, что способствует уменьшению времени протекания реакции, экономии энергоресурсов и снижению себестоимости продукции.The use of the method and device for implementing the method of automatically controlling the temperature regime of the production of pentaphthalic varnishes improves the efficiency of heating the reaction mass in the reactor, which helps to reduce the reaction time, save energy and reduce production costs.

Таким образом, поставленная задача решена.Thus, the task is solved.

Claims

1. Способ для реализации способа автоматического регулирования температурного режима процесса производства пентафталевых лаков, заключающийся в поддержании температурного режима рабочей смеси в течение длительного времени, отличающийся тем, что удержание температуры в заданных пределах осуществляется путем автоматизации управления технологическим процессом последовательным функционированием устройства в двух режимах - режиме нагрева и режиме охлаждения, в режиме нагрева устройство работает следующим образом: в измерительный преобразователь поступают сигналы от датчика и задатчика температур, которые затем преобразуются и преобразованный сигнал поступает на вход регулятора, а от регулятора преобразованный сигнал поступает на переключатель, затем с первого выхода переключателя подается сигнал на вход пускателей, включающих насос циркуляции «горячего» высокотемпературного органического теплоносителя (ВОТ) и насос циркуляции рабочей массы, на вход пускателя, выключающего насос циркуляции «холодного» ВОТ, на вход пускателей трех электрозадвижек, открывающих циркуляцию «горячего» ВОТ, на вход пускателей трех электрозадвижек, закрывающих циркуляцию «холодного» ВОТ, на вход пускателя, включающего электроподогреватель ВОТ, на вход пускателя, выключающего воздушный калорифер ВК, нагрев рабочей массы в реакторе продолжается до тех пор, пока температура достигнет максимального заданного значения и сравняется с заданным значением, тогда в измерительном преобразователе поступающие сигналы от датчика и задатчика температуры будут преобразованы и выработанный новый сигнал поступит в регулятор, а оттуда в переключатель, для перевода работы устройства в режим охлаждения, в режиме охлаждения устройство работает следующим образом: со второго выхода переключателя сигнал подается на вход пускателя, выключающего насос циркуляции «горячего» ВОТ, на вход пускателя насоса, включающего циркуляцию «холодного» ВОТ, на вход пускателя, включающего воздушный калорифер ВК, на вход пускателей трех электрозадвижек, закрывающих циркуляцию «горячего» ВОТ, на вход пускателей трех электрозадвижек, открывающих циркуляцию «холодного» ВОТ, на вход пускателя, выключающего электроподогреватель ВОТ.1. A method for implementing a method for automatically controlling the temperature of a pentaphthalic varnish production process, which consists in maintaining the temperature of the working mixture for a long time, characterized in that the temperature is kept within specified limits by automating the process control of the sequential operation of the device in two modes - mode heating and cooling mode, in heating mode, the device operates as follows: in the measurement The browser receives signals from the sensor and temperature setter, which are then converted and the converted signal is fed to the controller input, and the converted signal is sent to the switch from the controller, then a signal is fed from the first output of the switch to the input of the starters, which include the circulation pump for the “hot” high-temperature organic coolant ( HERE) and the circulation pump of the working mass, to the input of the starter, which turns off the circulation pump of the “cold” HERE, to the input of the starters of three electric valves, which open the circulation of the "hot" HERE, to the input of the starters of three electric shutters, closing the circulation of the "cold" HERE, to the input of the starter, which includes the electric heater HERE, to the input of the starter, turning off the air heater VK, the heating of the working mass in the reactor continues until the temperature reaches the maximum the set value and is equal to the set value, then in the measuring transducer the incoming signals from the sensor and the temperature setter will be converted and the generated new signal will go to the controller, and there into the switch, to put the device into cooling mode, in cooling mode, the device operates as follows: from the second output of the switch, the signal is fed to the input of the starter, which turns off the hot BOT circulation pump, to the input of the pump starter, which turns on the cold BOT circulation, to the input of the starter, including the VK air heater, to the input of the starters of three electric shutters that close the circulation of the “hot” HOT, to the input of the starters of three electric valves, which open the circulation of the “cold” HER, to the input of the start Atelier, turn off the electric heater HERE.

2. Устройство для осуществления способа автоматического регулирования температурного режима процесса производства пентафталевых лаков, содержащее реактор, теплообменники, насос циркуляции рабочей массы, электроподогреватель ВОТ, насос циркуляции «горячего» ВОТ, насос циркуляции «холодного» ВОТ, воздушный калорифер, электрозадвижки, датчик температуры, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок управления, содержащий измерительный преобразователь, с подключенными к нему датчиком температуры, задатчиком температуры и регулятором, к регулятору подключен переключатель.2. A device for implementing a method for automatically controlling the temperature of a pentaphthalic varnish production process, comprising a reactor, heat exchangers, a pump for circulating the working mass, an electric heater BOT, a circulation pump for a hot BOT, a circulation pump for a cold BOT, an air heater, an electric valve, a temperature sensor, characterized in that it further comprises a control unit containing a measuring transducer, with a temperature sensor connected to it, a temperature setpoint and regulating With a switch, a switch is connected to the controller.