[發(fā)明專利]一種反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107930563A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐學(xué)明;熊俊;李天龍;王鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州普適自動(dòng)化工程有限公司
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工醫(yī)藥領(lǐng)域，尤其涉及一種反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

反應(yīng)釜是化工醫(yī)藥領(lǐng)域中使用較為廣泛的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多，反應(yīng)釜的溫度控制是比較關(guān)鍵的一個(gè)因素。反應(yīng)釜的溫度控制不僅影響著產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還決定了生產(chǎn)過程的安全性。如何精確有效控制反應(yīng)釜的溫度，成為化工醫(yī)藥生產(chǎn)過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

化工醫(yī)藥行業(yè)常見反應(yīng)不管是反應(yīng)條件還是反應(yīng)過程，都具有一定的復(fù)雜性，不同反應(yīng)階段的熱效應(yīng)也不一樣。傳統(tǒng)反應(yīng)釜通常采用多種換熱介質(zhì)來控制反應(yīng)釜的溫度；在切換換熱介質(zhì)時(shí)，采用惰性氣體將夾套(或盤管)中的換熱介質(zhì)壓送干凈，再送入另一種換熱介質(zhì)；傳統(tǒng)反應(yīng)釜溫度控制模式無法完全離開手動(dòng)控制。因而，傳統(tǒng)反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)對操作人員提出了很高的要求，控制精度在一定程度上受主觀因素的影響，換熱效率也無法得到很大提升。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中切換換熱介質(zhì)、人工控制以及換熱效率不高的問題，本發(fā)明提供了一種新的溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用單一換熱介質(zhì)來控制反應(yīng)溫度，減少換熱介質(zhì)切換過程；采用全自控模式進(jìn)行反應(yīng)釜溫度控制，減少人為因素影響；增加換熱介質(zhì)在反應(yīng)釜夾套(或盤管)內(nèi)循環(huán)過程，進(jìn)一步提升換熱效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)，包括帶夾套/盤管的反應(yīng)釜、內(nèi)循環(huán)泵、第一溫度計(jì)、第二溫度計(jì)、第三溫度計(jì)、高溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、常溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、低溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、高溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥、常溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥、低溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥、夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥和止回閥；

所述第一溫度計(jì)置于反應(yīng)釜上，用于測量反應(yīng)釜內(nèi)溫度；所述第二溫度計(jì)置于反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口處，用于測量反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口溫度；所述第三溫度計(jì)置于反應(yīng)釜夾套/盤管出口處，用于測量反應(yīng)釜夾套/盤管出口溫度；

高溫、常溫和低溫進(jìn)口管路匯總到換熱介質(zhì)進(jìn)口總管后，通過內(nèi)循環(huán)泵連接反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口；反應(yīng)釜夾套/盤管出口通過換熱介質(zhì)出口總管分別連接高溫、常溫和低溫出口管路，在換熱介質(zhì)出口總管上設(shè)置夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥；三個(gè)進(jìn)口管路、換熱介質(zhì)進(jìn)口總管、內(nèi)循環(huán)泵、反應(yīng)釜夾套/盤管、換熱介質(zhì)出口總管、夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥、三個(gè)出口管路形成換熱介質(zhì)外循環(huán)系統(tǒng)；

在反應(yīng)釜夾套/盤管出口和夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥之間的換熱介質(zhì)出口總管上設(shè)置內(nèi)循環(huán)支路，在內(nèi)循環(huán)支路上設(shè)有止回閥，內(nèi)循環(huán)支路的末端連通三個(gè)進(jìn)口管路與內(nèi)循環(huán)泵之間的換熱介質(zhì)進(jìn)口總管；反應(yīng)釜夾套/盤管、內(nèi)循環(huán)支路、止回閥、內(nèi)循環(huán)泵形成換熱介質(zhì)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；

所述第一溫度計(jì)、第二溫度計(jì)、第三溫度計(jì)、高溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、常溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、低溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥、高溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥、常溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥、低溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥和夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥均連接溫度控制裝置；所述溫度控制裝置包含兩個(gè)PID控制回路，分別為反應(yīng)釜內(nèi)溫度PID控制回路和夾套/盤管進(jìn)出口溫度PID控制回路，控制精度更高。

進(jìn)一步地，在反應(yīng)釜夾套/盤管出口和夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥之間的換熱介質(zhì)出口總管上設(shè)置泄壓支路，在泄壓支路上設(shè)有安全閥，泄壓支路末端連通高溫出口管路。

進(jìn)一步地，采用三個(gè)溫度計(jì)進(jìn)行溫度控制，能夠適應(yīng)不同溫度控制策略，可以采用夾套/盤管測溫點(diǎn)控制，也可以采用反應(yīng)釜測溫點(diǎn)控制，還可以采用不同測溫點(diǎn)溫差進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，采用開關(guān)閥控制三種不同溫度換熱介質(zhì)，實(shí)際溫度與設(shè)定溫度有偏差時(shí)，能夠自動(dòng)開啟任一種換熱介質(zhì)，對反應(yīng)釜溫度進(jìn)行調(diào)整；通過改變夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)整進(jìn)入內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)換熱介質(zhì)的量，實(shí)現(xiàn)精確控溫。

一種利用反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)釜溫度控制的方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)定預(yù)期的反應(yīng)釜反應(yīng)溫度T，反應(yīng)釜內(nèi)溫度PID控制回路的第一階段積分時(shí)間t1和第二階段積分時(shí)間t2；

(2)反應(yīng)釜升溫：反應(yīng)引發(fā)階段需要加熱時(shí)，設(shè)定反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口溫度T1，反應(yīng)釜內(nèi)第一階段溫度T2，反應(yīng)釜內(nèi)第二階段溫度T3，其中，T1＞T，T2<T3<T；設(shè)定反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口溫度上限Tmax和下限Tmin；控制高溫?fù)Q熱介質(zhì)進(jìn)口開關(guān)閥和高溫?fù)Q熱介質(zhì)出口開關(guān)閥打開，控制夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥全開，換熱介質(zhì)處于外循環(huán)系統(tǒng)；加熱過程中，當(dāng)實(shí)時(shí)采集的反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口溫度未達(dá)到設(shè)定反應(yīng)釜夾套/盤管進(jìn)口溫度T1時(shí)，通過夾套/盤管進(jìn)出口溫度PID控制回路控制夾套/盤管出口調(diào)節(jié)閥的開度，換熱介質(zhì)同時(shí)處于外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；