反应釜设计及其温度控制系统

　　化工自动化及仪，2004，31反应釜设计及其温度控制系统夏晨，李朴21.河北工业职业技术学院，河北石家庄，5，91；2.中钢集团工程设计研宄院1河北石家庄05001引言在精细化工行业中。反应釜是常用的种反应容器，而温度是其主要被控制量。是保证产品质量的个重要因素。

　　反应悉利用导热介质通过反应签的夹套来提高爸内物料的温度，通过搅拌机的搅拌使物料均匀提心5导热违度。并使其温度均匀。导热介质的选择根据各厂产品的工艺温度要求确定的，常的导热介质有过热蒸汽和导热油。温度测量常用热电阻或热此方案不是在各种情况下都是适用或经济的。

　　去年，我们为家小型化工厂设计了套反应爸及其温度自动控制系统。该系统由台加热油箱和个反应釜组成，配套设备为台真空泵和台加压泵。

　　厂方要求每个反应釜的打效容枳为13每个反应釜均能被单独控制操作，可以选则不同的工艺参数以便生产不同的产品；温度控制范围，180.，误差±10；采取有效措施，防止物料粘锅。

　　电偶及其变送器组成。

　　通入反应釜的导热介质要求保持温度恒定，通过调节流入反应釜夹套的导热介质的流量，来控制反应釜内物料的温度符合工艺要求。现代工业的发展，对产品质量提出了更高的要求，反应釜内物料的温度常常要求被恒定在±或更小的范围内，靠手工调节流量的做法已经不能满足要求了，智能流量调节控制被赋予新的历史使命。

　　2反应釜温度控制要求气动薄膜电动执行阀加，调节装置是现代工要求上位机记录每个完整工艺过程的标准工艺参数及实际执行的工艺数值，温度变化曲线，操作人员姓名工艺员姓名生产时间生产批号设备编号+自然时间+流水号工艺及配方代码，并可逐条打印。

　　生产基本工艺流程如下3.流程开始判别加热油箱温度是否达到设定值，未达到，接通加热装置，开始加热；温度达到设定温度方可允许反应釜投入运行。

　　向反应釜内投放基本材料开始搅拌，开始加热，加温至140业典型的反，釜温度控制系统。其基本组成为被控对象反应釜检测变送装置热电偶温度计控制装置调节器与执行调节机构气动薄膜执行阀九部分。自动控制系统控制流程。

　　气动薄瞍调节阀十，转换器反应器应菡度热电偶温度计+变送器次投料监测料门是否关闭，逐步温升至1停真空停加热同时加压排料检测到出料口压力为零。则排料结束。

　　Si常应忘显度自动控站系统1；理方阳年。流程结束，3温度控制系统组成该方复被各领域广泛扎似由尸辨脱系统根据厂方要求及生产工艺在进行设计过程中，我们注意到个关键因素①热油箱的容积及其温度控制；反应爸本身的热均匀度及热效率；用何种导热介质流量控制方式。

　　为了有利于反应爸温度控制，加热油箱采取恒温控制，控制温度可设定，设定温度控制范围，260由于溶剂所需反应温度较高导热介质选用导热讪32.闪点320，采组1彻电加热器加热温度测量选用支长度为65，的热电阻作为传感器。加热油箱容积的确定，应当有利于反应釜温度控制。如果太小，当几个反应釜同时开始，油箱内的油就会很快经历个循环，其温度波动也就会很大，不利于反应釜温度控制；加热油箱容积如果太大，所需加热器功率就很大。根据经验及计算我们选择加热油箱容枳为！

　　热均匀度及热效率是衡量反应釜好坏的个重要参数。影响反应釜热均匀度及热效率的因素包括反应釜夹套形式，拌机浆叶的搅拌效率反应釜本身的保温密封效果等。

　　现的大多数反应釜釜身多是由内外两张钢板脎7而成的桶身。中间除些加强连接外没有热介坫流装夂这对于，介质要求流速较低的反应爸的热效率影响不会太大，但对于导热介质流速较高的反应釜热效率有很大影响。当导热介质流速达到定值后，由于压差增大。很容易在进口和出口间形成直排通路即短路，2.而在其它位置形成导热介质涡流滞留，这部分导热油不能有效外排，形成循环死角，从而使反应釜夹套内各处冷热不均，使热效率下降。釜内温度降低。加快热介质流速反而使釜内温度降低的这种情况。不符合想通过改变导热介质流量流速来有效控制反应釜内溶剂温度要求。所以在反应釜的设计当中，在反应釜夹套内设置了竹状螺旋式导流装1使导热介质充分流过反应釜夹套，并在夹套顶部设置了排气阀。

　　搅拌机的搅拌效果，是保证釜内物料均匀及其温度均匀的关键因素。为此，我们设置了层浆叶，并减小了釜壁的间隙。

　　反应爸本身的保温密封效果。是减少反应釜热散失提高反应釜热效率的关键因素之。为此我通过上述几项措施，我们大限度地提高反应釜的热均匀度及其热效率。

　　考虑到系统比较小。气动薄膜阀本身有些缺陷我们没有采常规的气动，膜电动执阀+调节装置的控制方式控制导热介质的流量，而是另辟蹊径，采用了变频驷动器接拖动齿轮泵电机的变频齿轮泵方式给反应釜夹套供油的方式。通过改变齿轮泵的转速来改变导热介质流量。具体控制是由上位计算机与变频器件通过职232版485转换接头直接通讯。改变交流3达变频器的输出频率，从而改变齿轮泵驱动电机的转速。进而改变了齿轮泵的转速及其输出流量来达到流量控制的目的。

　　利用变频齿轮泵实现导热介质流量控制虽非常规控制方式，但它实现了数字化控制，直接受上位机控制。反应速度快控制精度高。而且对于这套控制系统而言，由于反应釜较小。数量不多。采用变频齿轮泵控制流比气动沌膜电动执行阀+10调1装置我们采用每个反应釜配个棒式只⑴热电阻。将其插于反应爸内测定釜内物料温度=在精细化工行业中，经常出现糊锅的问，对产品质量有很大影响，甚至产生废品。对此，我们采取了两项措施加以解决，采用，00薄膜热电阻贴于反应釜外壁，测定夹套壁温度并反馈回上位机。并控制其不超过设定温度，从根本上防止糊锅；与提高物料温度均匀度相联系，也就是上面提及的减小搅拌机浆叶与釜壁的间隙，避免部分物料长期粘接在釜壁。影响热传4.

　　对数据采集以及输出信号的控制我们采用制系统是专门为工业自动化数据采集及自动控制而设计5000系统乜拈个16位微处现器个电源转换器个职232通讯口套版485通讯口以及个褙描板。，5系统通过尺士232或8；485通讯口受上位机控制；可配置多种10模块；抗干扰能力强。在本文所述的控制系统中，选择个5013通道灯，输入模块，用于温度测量选抒两个5.60六阶，输出校块拽制加热油箱路加热棒个反应釜搅拌电机以及真空泵加压泵；选择个5080计数频率模块监视搅拌机签启动停止，料门开关状态；选择个5056十六00模块控制各反应釜的真空阀及加压阀以及声光报警器。利用上位机的串口01与0肘500 COM2通过R232RS485转换器与个反应盖的变频控制器通讯并对其控制，进而达到导热介质流量控制的目的。

　　4温度控制系统软件实现好的硬件还需要好的软件支持才能收到好的效果。我们利用6语言进行了软件的编制。部分程序节选如下8比8分。丁邮=第次投料，料门未关啦比81.丁，=第次投料，料门已关门已关，未启动门己关，己启动啦恤⑶丁邮未投入运行温度控制方案，供同行借鉴。目前该变频齿轮泵控制导热介质流量的温度控制系统己投产，运行良好，温度控制精度可达±5上接第65页方法互补。以满足用户在使用中的要求。在编程上选飞。通过调01找件完成仪4.4数据处理模块与通信下位机模块的通信任务。传输数据波特率+高。传输协议借鉴数据处理模块的作用是从人0中获取转换值，并根据系统参数判断采样类型，确定其上下限，从而转换得到终结果。其中还包括滤波和校正程序，尽量减小电路噪声和元件的漂移对测量值所产生的影响，从而得到结果。模块还包括数据存储和读出程序，负责将转换后的数据存储在存储芯片。或从其中读出。在数据存储和读出程序中，都有数据校验程序。以保证数据的正确性。通信下位机模块用于同上位机程序按照约定的协议进行通信以传输数据。仪与上位机利用串口进行通信。由上位机程序向下位机程序发送指令，下位机执行指令并按照带校检的格式将数据传输至上位机。

　　上位机程序的任务是读出存储在仪中的数了网络传输协议的核心思想，可实现校检出错重试等多种功能，以保证工作时程序的稳定性和数据的完整性。上位机程序将仪传来的数据按照特定的格式转换并存储，以便对管道腐蚀预测分析提供完整的玫据。

　　5应用情况⑴年厂数次到沈，电气化铁路沿线的锦州输油管线地带和沈北铁岭带的输油管线哈大电气铁路旁史技测试仪进行测试迮续苌，直流管地乜位变化数据采样周期为1为防止仪失窃，将仪全部埋入地下。现场测试结果明显提高了对地1〃输油管网进行腐蚀预测分析的并将其按照要求的格式储特定的之件中=效率=