化学反应器的控制课件.ppt

化学反应器的控制,化学反应器概述,化学反应器是生产过程的重要设备之一，化学反应状态很大程度决定产品的质量，产量。因此反应器的操作最优化具有实际意义。反应器分类（1）物料进出状态：间歇式，连续式（2）物料流程分：单程、循环（3）反应器结构：釜式、管道式、塔式、固定床、流化床（4）传热情况：绝热式、非绝热式（5）描述反应过程：分布参数，集中参数,反应器分类物流方式,反应器分类结构,化学反应的基本规律,正确设计反应器控制系统的前提,1、化学反应过程的特点 化学反应遵守物质守恒，能量守恒定律。反应严格按着反应方程式所示的摩尔比例进行 化学反应中除发生化学变化外，还发生相应物 理变化 反应在一定条件下进行，T、P、催化剂,化学反应的基本规律,2、化学反应器基本方程,化学反应器基本方程,(1)反应物的浓度(2)反应温度(3)反应压力（对气体参加的反应）(4)催化剂（加速反应，并具有选择性）,影响化学反应速度的因素,化学反应器基本方程,反应化学平衡,K与反应温度有关：若正向反应为吸热反应，则反应温度T K；反之，则T K,化学反应器基本方程,反应转化率、产率与收率,对于可逆反应：,化学反应器控制方案,在设计反应器控制方案时，先要明确反应器的控制目标和可能的控制手段。（1）控制目标（指标）直接指标：转化率、质量、产量、收率等 间接指标：温度、压力、温差等。（2）根据工艺过程特性，确定控制手段 单回路、串级、前馈等 一般情况下，取温度为被控变量，载热体流量为操纵变量，构成相应的控制系统。,化学反应器控制方案,1、反应器入口温度控制,方案1,方案2,方案1：控制快速，滞后小，但存在进料混合不均匀，影响催化剂活性。,方案2：控制滞后大，但能避免方案1的情况。,化学反应器基本控制方案,2、反应器温度的单回路控制,方案1,方案2,方案1：冷却剂流量较小，釡温与冷却介质温差大，当反应物搅拌 不均匀时，易造成釡内物料局部过热或过冷。,方案2：冷却剂强制循环，冷却剂流量大，釡温与冷却介质温差小。,?,化学反应器控制方案,3、反应器的串级控制,当冷却剂方面存在扰动时，单回路无法获得满意控制效果。,解决办法：串级控制,化学反应器控制方案,4、反应器的前馈串级控制,前馈控制,前馈串级控制,化学反应器控制方案,5、反应器的分程控制,化学反应器控制方案,6、反应器的分段控制,目的：使反应沿着最佳温度曲线进行,固定床反应器的温度分段控制,典型反应器控制方案举例,聚合反应釡的温度控制,典型反应器控制方案举例,聚合反应釡的温度压力串级控制,典型反应器控制方案举例,3、具有压力补偿的聚合釜内温控制,典型反应器控制方案举例,催化裂化反应再生系统的控制,谢谢同学们！,