9.1.4 Регулювання реакторів періодичної дії
Найбільшого поширення реактори періодичної дії дістали в так званій малотоннажній хімії, наприклад для виробництва барвників і напівпродуктів органічного синтезу. Необхідні реагуючі речовини M1 і M2 попередньо завантажують у реактор і нагрівають реагуючу масу для збільшення швидкості реакції. Коли процес реакції почався, то температуру в реакторі зменшують до необхідної. Таким чином, особливість регулювання полягає в тому, що температуру реакції необхідно змінювати за відповідними показниками або за програмою протягом усього циклу технологічного процесу. Кінець реакції, як правило, визначають за концентрацією продукту реакції. Після закінчення її реактор розвантажують.
При невисоких вимогах до температурного режиму можна використовувати одноконтурну АСР температурою реакції. Регулюючою величиною є витрата теплоносія, що надходить в оболонку реактора (рис. 9.6). Температурний режим змінюється за допомогою програмного задавача 1. На нього покладаються такі функції: увімкнення ліні подавання теплоносія після завантаження реактора, зміна температурного режиму в реакторі протягом усього технологічного процесу і вимкнення лінії теплоносія після закінчення реакції.
Якщо до якості регулювання температури висуваються особливі вимоги, а основним джерелом збурення є витрата теплоносія, то в таких випадках доцільно використовувати три контурну каскадну АСР, в якій допоміжними координатами будуть витрата теплоносія FT і температура конденсата на виході з реактора (рис. 9.7).
9.1.5 Регулювання трубчастими реакторами
Трубчасті реактори використовують для проведення газофазових високоекзотермічних процесів. Вони дають змогу забезпечувати вищий ступінь конверсії, ніж реактори зміщення, оскільки значна кількість теплоти, що виділяється в процесі реакції, відводиться через стінку реактора. Трубчасті реактори належать до об’єктів із сильно розподіленими параметрами. Швидкість руху газової суміші за довжиною реактора вважається сталою, а змінними параметрами є концентрація нового продукту та температура. Зміна концентрації за довжиною реактора визначається швидкістю хімічної реакції, а температура змінюється в результаті виділення теплоти хімічної реакції та внаслідок теплопередачі через стінку реактора.
Рис. 9.6 Схема одно контурного регулювання реактором періодичної дії: 1 – програмний задавач; 2 - реактор
Рис. 9.7 Схема каскадного регулювання реактором періодичної дії
Аналіз технологічного процесу показує, що незначні зміни швидкості V газового потоку, концентрації Q та температури T на вході реактора можуть призводити до істотної зміни температурного профілю за довжиною реактора. При цьому максимальна температура в реакторі може значно перевищувати гранично допустиму.
Складність регулювання трубчастим реактором полягає в тому, що необхідно керувати розподілом температури за довжиною реактора. Змінним параметром, за яким стабілізується температура в реакторі, є її максимальне значення. При цьому в систему регулювання вмикають спеціальний блок вибору максимуму або підмикають до регулятора температурний датчик, який установлюється за довжиною реактора в зоні, де має місце максимальна температура.