12 反应器控制
10氯化工艺反应器控制方式及控制报警联锁一览表
2、联锁
3
氯化反应器原料进料流量
1、集中显示
2、恒定或比值调节
3、报警联锁
4
氯化反应器原料进料压力
1、集中显小
2、必要时自控
3、报警联锁
5
冷媒温度
1、集中显示
2、报警
6
冷媒压力
1、集中是示
2、报警或联锁
7
冷媒流量
1、集中显示
2、报警或联锁
8
氯气杂质含量
根据氯化工艺、反应器特点，按照分析化验手册规定进行分析
显示、联锁、报警
7
TI-112
氯化反应器内温度
显示
8
TICA-113
氯化反应器内温度
显示、控制、报警
9
TIC-117A
氯化反应器电加热器温度
显示、控制
10
TIC-117B
氯化反应器电加热器温度
显示、控制
11
TISA-139
氯化反应器气相出口管道温
度
显示、联锁、报警
12
TI-150
氯化反应器内温度
显示
5
氯化反应器原料进料压力
1、集中显示
2、必要时自控
3、报警联锁
6
冷媒温度
1、集中显示
2、报警
7
冷媒压力
1、集中显不
2、报警或联锁
8
冷媒流量
1、集中显示
2、报警或联锁
9
氯气杂质含量
根据氯化工艺、反应器特点，按照分析化验手册规定进行分析
10
氯化反应尾气组分
根据氯化工艺、反应器特点，按照分析化验手册规定进行分析
显示、联锁、报警
生物发酵工程中反应器设计与控制技术研究
生物发酵工程中反应器设计与控制技术研究生物发酵工程是利用生物体内酶、菌群等微生物所具有的代谢特性，通过培养、调控等方式将生物体生长代谢的物质转化为所需要的化学物质或生物制品的一种现代工业的生产方式。
反应器是生物发酵过程中必须使用的设备之一，其设计和控制技术的研究意义重大，对工业生产的经济效益和产品质量起着至关重要的作用。
一、反应器设计1. 理论模型反应器设计中的首要任务是建立反应过程的数学模型。
根据反应过程的特点,可以选择不同的反应机理和反应模型建立合理的反应模型。
例如,当反应体系中涉及到生物种群或过程时,则需要考虑到微生物的生长动力学或代谢动力学等特点,采用微生物生长和代谢模型来描述反应体系的特性。
此时，反应器设计者需要根据反应条件的变化，及时修改反应模型，以提高生产过程的效益和产品质量。
2. 反应器装置反应器装置是反应器设计过程中的重要组成部分。
根据不同的反应条件，设计者可以选择不同的反应器类型，例如，批式反应器、连续式反应器等其中的装置形式。
同时，反应器装置的工作也受到反应条件的影响，例如反应器装置需要提供恰当的热交换功能，以保证反应体系中不发生过热或过冷的情况，进而发挥更好的反应效果。
在反应器的装置中，还需要考虑到对反应试剂的供给和反应物的混合，以保证反应的均匀性。
3. 反应器操作反应器操作也是反应器设计的重要环节。
在生物发酵过程中，反应器的操作可以分为固定条件的反应和动态条件的反应两种不同的模式。
因此，在反应器设计中，需要对反应条件的变化提前预测和调整，适时地对反应器的操作进行控制。
二、反应器控制技术反应器设计的基础是对反应体系的深刻理解和适当调控。
在反应器运行过程中，反应控制对于保证反应过程的有效性和高质量生产具有重要意义。
反应器的控制技术主要分为两类，即开环控制和闭环控制。
1. 开环控制开环控制是指对反应器设备的正常工作，对反应条件设定好后，固定支配反应过程的各项参数。
例如，在固定的反应过程中，根据生物种群、反应物种类、设备设计等因素，将所需的设备操作参数予以设定，如反应温度、反应剂流量等指标。
化学反应器设计、操作与控制
压力控制
压力是化学反应的重要参数，通过调节进料流量和压力调 节系统，将压力控制在适当的范围内，以保证反应的顺利 进行。
流量控制
进料流量对化学反应的影响较大，通过流量计和调节阀， 精确控制进料流量，以保证反应物料的均匀投入。
反应过程监控
温度监测
实时监测反应器内的温度变化 ，确保温度在预设范围内波动
。
研究反应的动力学性质，如反应速率 常数、活化能等，以优化反应过程。
02 化学反应器操作
操作参数控制
温度控制
保持反应器内的温度稳定，是实现化学反应的重要条件。 通过加热和冷却系统，将温度控制在适宜的范围内，以获 得最佳的反应效果。
液位控制
保持反应器内的液位稳定，对于化学反应的稳定性和安全 性至关重要。通过液位传感器和调节阀，实时监测和控制 液位高度。
反应器材料选择
根据反应条件选择耐 腐蚀、耐高温、耐高 压的材料。
对于特殊反应，如强 氧化、还原等，需选 用具有特殊性能的材 料。
考虑材料的机械性能、 加工性能和经济性。
反应器热力学与动力学基础
分析反应的热力学性质，如反应平衡 常数、熵变等，以确定最佳反应条件。
利用热力学和动力学数据，进行反应 器模拟和优化。
预防措施
加强设备维护和巡检，制定应急预案，提高员工安全意识。
案例分析
某化工厂反应器爆炸事故的调查与预防措施。
05 未来展望与挑战
新材料与新技术的应用
新材料的研发
随着科技的发展，新型的高性能材料如纳米材料、复合材料 等在化学反应器中的应用越来越广泛。这些新材料具有优异 的物理和化学性能，可以提高反应器的效率、降低能耗和减 少环境污染。
环保要求
严格控制三废（废气、废水和固 废）的排放，采用环保材料和工 艺，降低能耗和资源消耗，实现 绿色生产。
生物反应器设计及控制技术
生物反应器设计及控制技术生物反应器是一种用于生物系统培养和生产的设备，通常可以控制反应环境的温度、升降速度、液位、搅拌速度和氧气浓度。
随着生物技术的快速发展，生物反应器成为了生产过程中不可或缺的重要设备。
本文将介绍生物反应器的设计及控制技术，以及其在生产中的应用与发展。
一、生物反应器的设计生物反应器的设计通常需要考虑以下几个方面：1、容积：反应器的容积应该适当，既不能过大又不能过小。
容积过大会增加成本，容积过小则会导致生产率下降。
2、搅拌系统：搅拌系统通常包括驱动装置、搅拌器和控制器等部分。
搅拌速度应该适当，过快会造成气泡太小、液体过度搅拌，导致细胞破碎和死亡；过慢则会导致细胞堆积、生产力下降。
3、气体供应：气体通常用于供氧、溶解氧和刺激生产。
气体供应系统通常包括气源、气体调节阀、气体过滤器和气体分配系统。
4、温度控制：温度是生物反应器中重要的环境参数之一。
温度控制通常包括加热和冷却系统。
反应器内的温度应稳定且可控，以保证生产质量。
5、PH值控制：反应器内的PH值应稳定且可控，过高或过低对生产过程会造成不良的影响。
作为控制系统的一部分，PH值调节系统通常由PH电极、控制器和酸碱液供应系统组成。
6、混合控制：反应器中通常有多个相，需要通过混合控制来达到混合均匀的目的。
混合控制系统通常包括流量计、输送泵、混合槽和搅拌器等部分。
二、生物反应器的控制技术生物反应器的控制技术主要包括闭环控制和开环控制两种方式。
闭环控制利用传感器测量反应器内部环境参数并将其与设定值进行比较，通过控制器的反馈作用来调节设备的输出参数，从而使反应器的环境参数得到稳定控制。
开环控制则是在确定好需要达到的反应条件后，直接调节设备的运行参数以达到目的。
这种方式适用于简单反应器和基础实验研究，一般用于确定物理参数和生化反应过程。
三、生物反应器的应用与发展随着生物技术的快速发展，生物反应器广泛应用于制药、食品、化学和环保等领域。
生产有价值的生物制品，如酶、抗体、生物燃料等，是目前广泛应用反应器的主要领域之一。
化学品典型反应过程的安全技术
化学品典型反应过程的安全技术化学品反应过程的安全技术是确保化学反应过程安全可控的关键。
下面我将详细介绍几个常见的化学反应过程的安全技术。
1. 压力控制技术：化学反应过程中，有些反应会生成气体，产生压力增加。
如果压力超过设备的承受范围，可能引发爆炸事故。
因此，控制反应器的压力是至关重要的。
一种常见的控制反应器压力的方法是通过设置爆破盘、安全阀等装置，当压力超过设定值时，这些装置会自动打开，释放过高的压力，确保反应器内部的压力始终在安全范围之内。
2.温度控制技术：温度的控制是化学反应中另一个重要的安全技术。
一些反应是放热反应，会产生大量的热量。
如果不进行适当的温度控制，可能导致反应器温度过高，引发危险。
因此，在反应过程中应根据反应的特性，选择合适的冷却方式，如冷却水或冷却剂控制反应体系的温度。
3.进料与排放控制技术：在化学反应过程中，需要将原料或产物进料或排放。
进料和排放的控制是确保反应过程安全可控的重要环节。
在进料过程中，应确保进料的准确性和稳定性，防止误操作或进料过多导致反应无法控制。
在排放过程中，应对产生的废物或危险物进行妥善处理，以防止对环境和人员造成危害。
4.反应物的正确搅拌技术：反应物的正确搅拌是化学反应过程中的关键环节之一。
通过搅拌可以使反应物均匀混合，增强反应效果。
同时，也能通过搅拌防止反应物局部过热、反应不完全等问题。
搅拌的方法与速度应根据反应的特性选择合适的条件，并进行实时监测，确保搅拌的效果符合要求。
5.操作人员培训与意识提高：化学反应过程的安全离不开操作人员的正确操作和安全意识。
对操作人员进行系统的安全培训，提高其对化学反应过程的了解和认知，培养其正确操作和紧急处理能力是至关重要的。
操作人员还应时刻保持安全意识，如正确佩戴个人防护用品，如手套、护目镜等，以防止化学品的直接接触。
6.实时监测与控制技术：实时监测与控制技术可以帮助及时发现和处理反应过程中的异常情况，防止事故的发生。
(何嘉涛)反应器温度控制系统设计
过程控制系统课程设计题目：反应器串级控制系统设计——系统设计部分学生：何嘉涛班级：2013电气7班学号：*************指导老师：***2016年12月12日目录前言 (4)第一章连续槽反应器温度控制系统设计的目的意义 (4)1.1 连续槽反应器简介 (4)1.2 目的及意义 (5)第二章连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求 (5)第三章总体设计方案 (6)3.1 方案比较 (6)3.1.1 简单控制系统 (6)3.1.2 串级控制系统 (7)3.2 方案选择 (8)第四章串级控制系统分析 (8)4.1 主回路设计 (8)4.2 副回路设计 (8)4.3 主、副调节器规律选择 (8)4.4 主、副调节器正反作用方式确定 (9)第五章仪器仪表的选取及元器件清单 (9)5.1 温度的测量与变送器的选择 (9)5.2 调节器的选择 (10)第六章控制系统的组成 (12)6.1控制系统仪表元件清单件清及配接 (13)6.2利用Matlab进行仿真 (13)串级反应器温度控制系统设计摘要：在工业过程中，温度是最常见的控制参数之一，反应器温度控制是典型的温度控制系统。
对温度的控制效果将影响生产的效率和产品的质量，如果控制不当将损害工艺设备甚至对人身安全造成威胁。
因此反应器温度的控制至关重要。
连续槽反应器是化学生产的关键设备是一个具有大时滞、非线性和时变特性、扰动变化激烈且幅值大的复杂控制对象。
结合控制要求，通过分析工艺流程，本论文设计了串级PID分程控制方案。
方案选定后，进行了硬件和软件的选择。
硬件上选用西门子公司的S7-200 PLC，并用相应的STEP7软件编程。
然后采用北京三维力控科技有限公司开发的三维力控组态软件设计监控画面并利用Matlab7.0对系统进行了仿真。
关键词：温度，反应器，串级PIDIn the industrial process,temperature is one of the most common control parameters,reactor temperature control system is a typical temperature control system.The temperature control effect will influence the production efficiency and product quality,if it is not controlled properly,process equipment will be damaged,even personal safety will be threatened.Thus the reactor temperature control is essential. Continuous stirred tank reactor is the key equipment in chemical production,it is a complicated control object with a large time delay, nonlinearity,time-varying characteristics and drastic changes and large amplitude disturbance. Combined with the control requirements.The hardware and software selection are done following the selection of control scheme.As to hardware, the S7-200 PLC of Siemens is chosen, and the corresponding software STEP7 is chosen for programming.Then Force Control of Beijing Three-dimensional Force Control Company ischosen to make the supervision picture.Matlab7.0 work for the simulation.Keywords: temperature,reactor, cascade PID前言——串级控制系统随着科学技术的发展，现代过程工业规模越来越大，复杂程度越来越高，产品的质量要求越来越严格，以及相应的系统安全问题，管理与控制一体化问题等，越来越突出，因此要满足这些要求，解决这些问题，仅靠简单控制系统是不行的，需要引入更为复杂、更为先进的控制系统，由此串级控制系统应运而生。
化学工程中的反应器操作与控制
化学工程中的反应器操作与控制化学工程是一门综合性较强的学科，涉及到各种化学反应的设计、操作与控制。
而反应器作为化学工程中最核心的设备之一，对于反应器的操作与控制的研究和应用也显得尤为重要。
反应器的操作是指在反应器内进行化学反应时所进行的各种操作，包括加料、搅拌、控温等。
这些操作的目的是为了保证反应物在反应器内充分混合，并保持适宜的反应温度和反应时间，从而实现高效的反应过程。
在反应器操作中，搅拌是一个重要的环节。
通过搅拌可以使反应物充分混合，提高反应的速率和效率。
同时，搅拌还可以使反应器内的温度均匀分布，避免反应物局部过热或过冷，从而保证反应的稳定性和可控性。
反应器的控制是指在反应器操作的基础上，通过控制各种参数来实现对反应过程的精确控制。
常见的反应器控制方法包括温度控制、压力控制、流量控制等。
其中，温度控制是最为关键的一项。
反应温度的控制直接影响到反应速率和产物的选择性。
过高或过低的温度都会导致反应物的分解或副反应的发生，从而降低反应的效率和产物的纯度。
因此，通过合理的温度控制可以提高反应的选择性和产物的纯度。
在反应器控制中，还需要考虑到反应物的加料和产物的排出。
反应物的加料方式可以分为连续加料和批量加料两种。
连续加料适用于反应物浓度较低、反应速率较慢的情况，可以保持反应物浓度的稳定。
而批量加料适用于反应物浓度较高、反应速率较快的情况，可以减少加料的次数和操作的复杂性。
产物的排出方式可以通过物理方法（如过滤、蒸馏）或化学方法（如中和、沉淀）来实现。
选择合适的加料和排出方式可以提高反应的连续性和效率。
除了操作和控制，反应器的设计也是化学工程中的重要环节。
反应器的设计需要考虑到反应物的性质、反应条件、反应速率等因素。
常见的反应器类型包括批式反应器、连续流动反应器、循环流化床反应器等。
每种反应器类型都有其适用的反应条件和优缺点。
批式反应器适用于小规模生产和实验室研究，但反应过程不连续；连续流动反应器适用于大规模生产，但操作复杂；循环流化床反应器适用于高温高压的反应条件，但设备复杂。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工工程领域中，控制方案的设计和实施对于保障生产过程的安全和有效性起着至关重要的作用。
典型化工单元的控制方案包括了流程控制、安全控制、能源控制等多个方面。
本文将对化工领域中几个典型单元的控制方案进行介绍和分析。
一、反应器控制方案反应器作为化工过程中核心的生产设备之一，其控制方案对于反应物的投入、反应温度的控制以及产物的收集具有重要意义。
常见的反应器控制方案包括温度反馈控制、液位控制、压力控制等。
温度反馈控制通过在反应器中设置温度传感器，实时监测反应温度并进行反馈调节，以确保反应的进行和产物的质量。
液位控制通过控制进料流量和排放流量来维持反应器内的液位，避免过高或者过低造成的安全隐患和反应质量不稳定。
压力控制方案则可通过调节进料流量、反应器排气流量等来控制反应器内部的压力变化，保证反应器的正常运行。
二、蒸馏塔控制方案蒸馏塔作为分离和提纯液体混合物的重要设备，其控制方案对于提高产品纯度和工艺效率至关重要。
对于传统的蒸馏塔而言，常见的控制方案包括了回流比、塔顶压力和塔底温度的控制。
回流比通过控制塔顶液体的流量来调节蒸馏塔塔顶的压力，从而控制塔顶汽液相平衡的位置，达到所需的分离效果。
塔顶压力的控制可通过调节过冷器的冷却水流量或者回流比的变化来实现，目的是保证塔顶压力在合适的范围内，确保蒸馏过程的稳定性。
塔底温度的控制则可通过调节加热器的加热介质流量和温度来实现，确保塔底液体的温度达到要求。
三、管道输送控制方案管道输送作为将化工原料和产物从一个工序输送到另一个工序的关键环节，其控制方案影响着输送的效率和安全。
对于长距离管道输送，常见的控制方案包括流量控制、压力控制和温度控制。
流量控制通过调节泵或者压缩机的运行，控制管道输送的流量，以达到最佳经济效益和安全性。
压力控制通过调节阀门的开度和泵的运行来控制管道内的压力，确保管道在可承受的压力范围内工作。
温度控制则主要涉及到对输送介质的冷却或者加热，以保证输送介质在符合要求的温度下运输。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着工业化程度的提高和科技的发展，化工工业在现代社会中占据了极为重要的地位。
化工生产过程中，控制方案的设计和实施对于提高产品质量、提高生产效率、减少资源消耗和环境污染具有重要意义。
本文将探讨典型化工单元的控制方案，以期为化工生产提供有益的参考。
一、反应器的控制方案反应器是化工生产中常见的重要单元之一。
在反应器的控制方案中，常用的控制策略包括反馈控制、前馈控制和模型预测控制等。
1. 反馈控制反馈控制是根据反应器内部变量的变化情况来调整操作变量，以保持反应器内部的稳定性和所需的输出。
常见的反馈控制策略包括PID控制器和最优控制器等。
PID控制器通过比较设定值和反馈变量来调整操作变量，实现反应器内部温度、压力等参数的控制。
最优控制则是根据系统模型和经济指标等进行优化计算，以求得最有效的操作策略。
2. 前馈控制前馈控制是根据预测的输入信号来调整操作变量，以抵消外部干扰对反应器的影响。
常见的前馈控制策略包括前馈补偿和预测控制等。
前馈补偿通过测量外部干扰变量，并根据模型预测其对反应器的影响，从而提前调整操作变量，以抵消干扰的影响。
预测控制则是通过建立反应器的数学模型，根据预测的反应器行为来调整操作变量。
3. 模型预测控制模型预测控制是一种基于系统数学模型的高级控制策略。
通过建立反应器的动态数学模型，可以预测反应器的响应，并根据预测结果来调整操作变量。
模型预测控制具有较强的自适应性和鲁棒性，适用于复杂的反应器控制问题。
二、蒸馏塔的控制方案蒸馏塔是化工生产中常用的分离设备，在其控制方案中，常采用的策略包括温度控制、压力控制和液位控制等。
1. 温度控制对于蒸馏塔的温度控制，常见的策略是通过调节塔顶和塔底的温度来控制塔体内部的温度分布。
可以通过改变塔顶回流液和塔底出液的流量、温度和组分等方式来实现温度控制。
2. 压力控制压力控制是保持蒸馏塔内部压力稳定的重要参数之一。
常见的压力控制策略包括调整进料压力、减压器的设置和回流比的调节等。
反应器控制系统设计
反应器控制系统设计
一、概述
反应器控制系统是一种用于控制反应器生产过程的计算机控制系统，
它主要应用于化工、制药、食品等行业中的反应器生产过程中，通过计算
机系统控制反应器参数，实现反应器的温度、压力、流量、混合条件以及
其他反应物参数的控制，以达到生产过程的自动化。
二、系统构成
1.硬件：硬件系统主要由计算机，仪器仪表，传感器，变送器等组成，主要用于实时采集反应器生产过程中诸如温度、压力、流量及其他指标的
参数，并进行有效控制。
2.软件：系统软件部分主要集中在控制参数的设定、参数的显示、参
数维护等功能。
4.控制参数：控制参数是系统的核心，控制参数的设置可以根据不同
的反应器产品需要，来实现不同的反应器控制策略。
三、控制策略
1.温度控制策略：温度是反应过程的关键参数，可以通过设置不同的
温度控制策略，来满足不同反应器的生产要求，如定时调节温度、定点调
节温度、定率调节温度等。
2.压力控制策略：压力是反。
化学反应器自动控制系统设计
目录摘要 (III)1 关于化学反应 (1)2 关于化学反应器 (2)2.1 反应器的类型 (2)2.2 反应器的性能指标 (2)2.3 反应器的控制要求 (2)3 反应器的控制方案 (4)3.1 反应器常用的控制方式 (4)3.2 温度被控变量的选择 (5)3.3 控制系统的选择 (6)4 反应器串级系统的控制原理 (9)4.1 系统方框图 (9)4.2 系统原理分析 (9)5 反应器的部分实现 (11)5.1 原料的比值控制 (11)5.2 仪器仪表的选择 (12)6 设计总结与展望 (13)参考文献 (14)化学反应器自动控制系统设计1 关于化学反应化学反应的本质是物质的原子、离子重新组合，使一种或者几种物质变成另一种或几种物质。
化学反应过程具备以下特点：1) 化学反应遵循物质守恒和能量守恒定律。
因此，反应前后物料平衡，总热量也平衡；2) 反应严格按反应方程式所示的摩尔比例进行；3) 化学反应过程中，除发生化学变化外，还发生相应的物理等变化，其中比较重要的有热量和体积的变化；4) 许多反应应需在一定的温度、压力和催化剂存在等条件下才能进行。
此外，反应器的控制方案决定于化学反应的基本规律： 1．化学反应速度化学反应速度定义为：单位时间单位容积内某一部分A 生成或反应掉的摩尔数，即tAA Vd dn r 1±= (1-1) 若容积V 为恒值，则有dtdC dt V dn r AA A ±=±=/ (1-2) 式中 r A ——组分A 的反应速度，mol/m 3·h ； n A ——组分A 的摩尔数，mol ； C A ——组分A 的摩尔浓度，mol/m 3； V ——反应容积，m 3。
2．影响化学反应速度的因素实验和理论表明，反应物浓度(包括气体浓度，溶液浓度等)对化学反应速度有关键作用。
温度对化学反应速度影响较为复杂，最普遍的是反应速度与温度成正比。
化学工程中的反应器设计
化学工程中的反应器设计反应器是化学工程中至关重要的设备之一，用于进行化学反应的过程。
合理的反应器设计对于提高反应效率、降低能耗和生产成本具有至关重要的作用。
本文将介绍化学工程中常见的反应器设计原则和方法。
一、反应器的选择选择适合的反应器是反应器设计的首要任务。
常见的反应器包括批量型反应器、连续流动型反应器、半连续流动型反应器等。
选择合适的反应器要考虑反应物性质、反应速率、反应条件和产物纯度等因素。
二、反应器尺寸的确定确定反应器的尺寸是反应器设计的关键步骤。
反应器尺寸的确定需要考虑反应物料的体积和传质、传热的需求。
通过计算反应器的体积、冷却面积和传质速率等参数，可以确定合理的反应器尺寸。
三、反应器的热管理热管理是反应器设计中的重要考虑因素。
对于放热反应，需要采取措施进行热量的排出，以保持反应温度的稳定。
常见的热管理方式包括使用冷媒或者换热器进行热量的传递和调节。
四、反应器的搅拌方式搅拌方式选用合适对于保持反应物料的均匀性和提高反应速率具有重要意义。
常见的搅拌方式包括机械搅拌、气体搅拌和涡旋搅拌等。
根据反应物料的性质，选择合适的搅拌方式可以提高反应效率。
五、反应器的安全性设计反应器设计中的安全性是至关重要的考虑因素。
合理的安全设计可以防止反应过程中的泄漏、爆炸等事故的发生。
常见的安全设计措施包括选择耐腐蚀材料、设置安全阀和压力传感器等。
六、反应器的控制系统合理的反应器控制系统可以保证反应的稳定进行和产物的质量。
控制系统通常包括温度、压力、进料速率等参数的监测和调节。
现代化的控制系统可以自动监测和调整反应条件，提高生产效率。
七、反应器的材料选择反应器材料的选择对于反应器的耐腐蚀性和寿命具有重要影响。
根据反应物料的特性和工艺需求，选择耐高温、耐腐蚀的材料可以保证反应器的正常运行和长久使用。
结论反应器设计是化学工程中的重要环节。
合理的反应器设计可以提高反应效率、降低能耗和生产成本。
在设计反应器时，需要选择合适的反应器类型、确定尺寸、考虑热管理、搅拌方式、安全性设计、控制系统和材料选择等因素。
化学反应自动控制流程图
图6.1泵的出口阀门开度控制方案
6.2
通过监测换热器的出料温度来控制载热流体（冷却剂或加热剂）的入口阀，调节载热流体的流量（压力）进而控制换热器的物料出口温度。被控物料的温度为主变量，载热流体的流量为副变量。如图6.2所示。
图6.2换热器串级控制载热流体流量方案
6.4
通过泵的出口阀门开度控制进料流量和出料流量，通过控制进料量、回流量和出料量来完成反应器的液位控制。通过控制蒸馏温度来控制反应器的塔压。通过控制载热流体的流量来完成反应器的温度控制。如图6.4所示。
1.
通过泵的出口阀门开度控制进料流量和出料流量，通过控制进料量和出料量来完成反应器的串级液位控制。通过控制输入反应器的氮气、反应温度以及空气进料量来控制反应器的塔压。通过控制载热流体的流量来完成反应器的温度控制。如图6.3所示。
图的流量调节通过控制泵的出口阀门开度来控制。泵的流量控制与反应器或分离器的液位控制联锁，通过控制泵的流量来控制反应器的液位。如图6.1所示。
化学反应器的数学模型及其控制
化学反应器的数学模型及其控制序言化学反应器是化学工业生产的核心设备，其鲁棒性和可控性是影响生产质量和效益的重要因素。
本文将介绍化学反应器的数学模型及其控制策略，旨在为化学工业生产和控制系统的优化提供参考。
一、化学反应器的数学模型化学反应器的数学模型是基于质量守恒、能量守恒和化学反应动力学等理论进行建立的。
其中，最常用的模型是连续拟合模型和分布参数模型。
1. 连续拟合模型连续拟合模型采用宏观平衡方程和动力学方程对反应器系统进行描述。
宏观平衡方程包括质量平衡和能量平衡两部分。
动力学方程则描述了物料在反应过程中的转化速率。
该模型通常采用微分方程组进行求解。
以催化剂颗粒床反应器为例，其数学模型如下：（1）质量平衡方程：$$\frac{\partial(\rho C W)}{\partial t}+\frac{\partial(\rho C W u)}{\partial x}=0$$（2）能量平衡方程：$$\frac{\partial(\rho C_p W T)}{\partial t}+\frac{\partial(\rho C_p W T u)}{\partial x}=\frac{\partial}{\partial x}(\lambda\frac{\partialT}{\partial x})+r\Delta H_R$$（3）物料转化速率方程：$$r=k(C_{A,f}-C_A)^n$$其中，$\rho$ 为颗粒床密度，$C$ 为反应物质浓度，$W$ 为颗粒床体积，$u$ 为颗粒床内流速，$x$ 为颗粒床内径向坐标，$T$ 为颗粒床内温度，$C_p$ 为热容，$\lambda$ 为导热系数，$r$ 为反应速率，$k$ 为反应速率常数，$n$ 为阶数，$\DeltaH_R$ 为反应焓变，$C_{A,f}$ 为反应物质浓度。
2. 分布参数模型分布参数模型则是采用微小体积元方法对反应器系统进行离散化，将反应器分为若干个微小体积，分别进行建模。
鲁姆斯丙烷脱氢反应器再生控制程序
鲁姆斯丙烷脱氢反应器再生控制程序鲁姆斯丙烷脱氢反应器再生控制程序主要有两种主流工艺。
一、1. UOP公司的Oleflex工艺Oleflex工艺采用4个串联移动床反应器，以Pt/Al2O3为催化剂，采用铂催化剂（DeH-12）的径流式反应器使丙烷加速脱氢。
催化剂连续再生，使用氢作为原料的稀释剂，反应温度为550～650℃，丙烯收率约为85%，氢气产率为3.6%，乙烯收率很低，通常乙烯与其它副产品一起被当作燃料烧掉给丙烯脱氢反应器提供热量。
因此这一反应的产品只有丙烯。
2. ABB公司的Lumms- Catofin工艺Catofin工艺采用逆流流动固定床技术，在反应器中空气向下、烃类向上流动，烃蒸汽在铬催化剂上脱氢。
3. PDH工艺Linde&BASF4. STAR工艺——Philips/Uhde5. FBD-4工艺——Snamprogetti—Yarsintez 后三种没有在运行的大型工业化装置，国内的主流丙烷脱氢采用UOP的工艺比较多。
二、1.一种丙烷氧化脱氢制丙烯的方法，其特征在于，丙烷原料与氧化剂引入脱氢反应器中，与催化剂接触，进行氧化脱氢反应生成丙烯，反应物流与催化剂气固分离，分离出的反应物流进入产品分离装置进一步分离出丙烯、丙烷和氧化剂，其中，所述的丙烷和氧化剂循环回脱氢反应器中继续反应，所述的催化剂为负载型金属氧化脱氢催化剂和废催化裂化催化剂的混合物。
2.按照权利要求1所述的丙烷氧化脱氢制丙烯的方法，其特征在于，以催化剂总重量为基准，以金属计，所述的负载型金属氧化脱氢催化剂含有5-15wt%的金属活性组分和耐热无机氧化物载体，所述金属活性组分选自Cr、Co、Ni、Mo和RE中的一种或几种，所述耐热无机氧化物载体选自A1203、Ti02、Ce02、Si02、MCF分子筛和SBA-15分子筛中的一种或几种的混合物。
3.按照权利要求2所述丙烷氧化脱氢制丙烯的方法，其特征在于，所述的催化剂中，负载型金属氧化脱氢催化剂所占比例为50wt%~95wt%，废催化裂化催化剂的占比为5wt%-50wt%。
7.2化学反应器控制方案
《过程控制工程》课程组
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
PC P TC T1
T1, sp
冷却水
《过程控制工程》课程组
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
TC Tc P
温度补偿 RY
T1
a P 微分 环节
× +
T1 冷水
+
一阶滤波 环节 ( a ) 控制方案 ( b ) 温度补偿装置
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
TC 冷却剂 TC
y
第
冷却剂 TC 冷却剂
三
床
层 冷却 层
冷却
第
二
床
第
床 一
层
T
固定床反应器的温度分段控制
《过程控制工程》课程组
典型反应器控制方案举例
聚合反应釡的温度控制
T1, sp T1C T2C T1 T2 出料
冷却水 蒸汽 TC Tf 热水 热水阀 冷水 冷水阀 进料 冷却器 加热器
《过程控制工程》课程组
化学反应器控制方案
1、反应器入口温度控制
TC
进料 TC
进料
出料
出料
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。
《过程控制工程》课程组
化学反应器基本控制方案
2、反应器温度的单回路控制
TC
TC
出料
出料
冷却剂 进料
进料 冷却剂
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。
化学反应器自动控制系统设计
化学反应器自动控制系统设计引言：化学反应器是化学工业生产过程中常见的设备之一，它对于反应物质的混合和反应过程的控制起着非常重要的作用。
为了提高反应器的稳定性、效率和安全性，设计一个高效的自动控制系统是必要的。
本文将从反应器的特点和需求出发，设计一个化学反应器的自动控制系统。
一、化学反应器的特点和需求分析1.反应物质的准确控制：自动控制系统需要能够准确地控制反应物质的进料量和比例，以确保反应过程的稳定性。
2.反应条件的精确调节：自动控制系统需要能够根据反应物质的性质和需求精确调节反应温度、反应压力等条件，以实现预期的反应效果。
3.反应物质的混合和搅拌控制：反应物质的均匀混合和搅拌是保证反应过程顺利进行的重要步骤，自动控制系统需要能够控制反应器内的搅拌速度和方式。
4.反应过程的监测和控制：自动控制系统需要能够监测和控制反应过程中的关键参数，如反应速率、生成物的浓度等，以实现对反应过程的实时调节和控制。
二、化学反应器自动控制系统设计方案基于对反应器的特点和需求的分析，设计一个化学反应器的自动控制系统可以采用以下方案：1.反应物质的进料控制：反应物质的进料控制可以通过流量控制器实现，根据反应物质的种类和比例设定进料量，通过反馈控制来调节流量控制器的开度。
进料量的控制还可以结合比例控制，根据反应物质的配比设定进料速率，通过与反应产物的浓度信号进行比较来调节进料流量。
2.反应条件的调节：反应条件的调节可以通过温度控制器和压力控制器实现。
温度控制器可以根据反应物质的性质设定温度范围和稳定性要求，通过调节加热和冷却装置的功率来控制反应温度。
压力控制器可以根据反应物质的性质设定反应器的压力范围和稳定性要求，通过调节反应器内的气体进出口阀门的开度来控制反应压力。
3.反应物质的混合和搅拌控制：反应物质的混合和搅拌控制可以通过搅拌电机和搅拌器实现，根据反应物质的性质设定搅拌速度和搅拌方式。
搅拌速度可以通过调节搅拌电机的转速来控制，搅拌方式可以通过调节搅拌器的形状和位置来控制。
化学反应器控制方法及其应用研究
化学反应器控制方法及其应用研究一、概述化学反应器是化学工业生产中不可缺少的设备之一。
化学反应器控制是生产过程中至关重要的一环，对反应器的生产控制有着重要的影响。
本文以化学反应器控制为研究对象，探讨了化学反应器控制的方法及其在化学工业中的具体应用。
二、传统控制方法1.定时控制定时控制方法是一种基础的控制方式，通过预先制定的时间，进行加料、搅拌、加热等操作。
优点是简单易行，成本较低；缺点是反应器内部状态无法及时反馈到控制系统，能适应的反应器种类和反应类型较少，容易造成反应器运行不稳定。
2.手动控制手动控制指的是通过人工操作的方式，对反应器进行控制。
虽然可提高灵活性，但也存在操作难度大、完全依赖操作人员经验、容易产生误操作等弊端。
3.比例控制比例控制是常见的一种反应器控制方法，通过对反应物加入的比例进行调整，控制反应器内部状态。
该方式使反应器稳定性提高，但仍无法根据反应器内部状态进行精确定量调控。
三、先进控制方法1.模型预测控制模型预测控制（MPC）是反应器控制的先进控制方法之一，该方法通过对反应器的数学模型进行建立，进行状态预测和优化调控。
该方法能够有效地解决反应器运行不稳定和产量不稳定的问题，制备出更高质量的产品，但需要构建较为精确的数学模型，算力要求较高，成本较大。
2.自适应控制自适应控制通过对反应器场内参数、场外参数等进行实时反馈，进行自动调控。
该方法控制精度高、鲁棒性好，能够适应不同类型反应器的控制，但需要对场内参数进行实时监测并进行计算，计算成本较高，要求硬件设备要先进，成本和便携性都有较高要求。
3.模糊控制模糊控制通过对反应器的模糊状态进行判断，进行模糊的控制操作。
该方法能够适应数学模型不精确的反应器，具有较高的控制范围和控制能力，但在智能化控制时需要构建数学模型，成本较高。
四、应用研究化工行业中，反应器的运行稳定性和产品质量一直是工人们重视的问题，先进控制方法的应用在工业生产中的效果越来越受到重视。
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e. 串级控制
反应 物料 TC
反应 物料 T1C
FC
T2C
载热体
载热体
温度-载热体流量 串级控制
温度-夹套温度 串级控制
f. 温度-压力串级控制
聚合釜采用釜内温度-压 力串级控制系统理由：
聚合反应釜是一个封闭
容器，压力改变实质上 是温度变化的前奏；
压力的变化及其测量与
温度参数比具有较小的 滞后。
该串级控制系统能够及
时感受到扰动的影响， 提前产生控制作用，克 服反应釜的滞后，提高 ★ 注意： 反应温度的控制精度。 作此设计前应确认压力变化超前于温度变化
左下图：可以避免左上图方案的不 足，控制滞后较大。
其他入口温度控制方案 a. 单回路控制
换热器
特点： 通过改变加热剂(或冷却剂)流量来控制反应器内温 度。
釜内物料粘度大时，热传递差，混合不易均匀，使 温度控制难于达到较高精确度。
b. 复杂控制方案
蒸 汽 TC A
TC
VPC
反应器
蒸 汽
反应器
r kCACB
K：反应速度常数； α、β：反应级数。 注意：对于可逆反应，r是正、逆反应的速度之差， 例如：对于A+B ↔ C的可逆反应，有：
r k1C ACB k2CC
（2）温度的影响 温度对反应速度的影响极为复杂。 实践表明，随着温度的上升，反应速度往往是迅速增加 的，对于一般化学反应，经过数据归纳和热力学分析， 得出阿累尼乌斯公式
例：丙烯聚合反应
质量控制
约束条件控制
能量平衡控制
物料平衡控制
12.3 反应器控制 12.3.1 控制思想、控制变量
主要控制措施： 直接质量指标控制 反应物料流量控制 反应器入口温度控制
反应器反应温度控制
温度控制主要被控变量
进口温度 反应器内热点温度 出口温度 进出口温度差 常见操作变量 物料流量 载热体流量
12.3.2 常见控制方案 1）入口温度控制
采用进口物料与出口物料进行热交
换方式控制反应器入口物料温度。 注意： 热量循环本身具有正反馈特点。 要求反应产物能提供足够的热量 特点：
左上图：调节热交换器进料旁路方 案。控制迅速、滞后小。 若冷热物流混合不均，则可能出现忽 冷忽热现象，降低触媒活性、减少 使用寿命。
连续式反应 半间歇式反应
a. 间歇反应 反应物料一次性或分几次加入反应器中，经过一定时间反应 后一次性取出反应物，之后重新加料进行反应。 通常用于小批量、反应时间较长或反应过程对温度有较严格 的程序要求的生产过程。 间歇反应控制多数应用时间程序控制方式。
压
间歇式反应温度曲线示意图
T
平稳反应
k k0 e
E RT
k——反应速度常数，l／s； R——气体常数，1．987kcal／kmal•K； E——活化能，表示使反应物分子成为能进行反应的活化分 子所需的平均能量，(10000—50000kcal／kmol )； T——绝对温度，K； k0——频率因子，单位同k
上式求导，得：
lnk E1<E2
绝热式反应 非应，未反应物料与已反应物料间自身进行 换热。 非绝热式换热 与外界进行热交换 利用专用换热器实现，夹套式、蛇管式、列管式等
4）物料流程分类
单程
循环
单程式
反应物通过反应器后不再进行循环反应操作。 主要应用于反应的转化率和产率较高的化学反应操作。 单程式反应示意图：
3）转化率与停留时间 停留时间（τC）：物料在反应器内经过的时间。
表述式：
V C F
V ：反应器容积； F ：物料流量
影响关系：
停留时间越长，转化率越高，但是在相当长的停 留时间基础上再增加停留时间则效果不明显。
12.2 反应器控制要求 对于一个化学反应器，需要从4 个方面加以控制。 1）物料平衡控制 从稳态角度出发，反应器的流入量应等于流出量。 常常对主要物料进行流量控制。 应定时排放或放空系统中的惰性物料； 2）能量平衡控制 应使进入反应器的热量与流出的热量及反应生成热 之间相互平衡。是保证反应器安全生产及产品质量 要求的基本条件。 放热反应：及时除去反应热以防止热量积聚。 吸热反应：加入热量保证反应正常进行。
rA：组分A的反应速度，mol/m3 ·h nA：组分A的摩尔数，mol CA：组分A摩尔浓度， mol/m3 V：反应容积，m3
注意： a.可逆反应的场合，净反应速度为正、负两个反应速度之 差； b.非单一反应场合，净反应速度为各反应速度代数和。
2）反应速度影响因素 (1)浓度对反应速度的影响 反应物的浓度(单位体积的摩尔数)越高，反应速 度越大。 例如：对于A+B→C的不可逆反应，反应速度与浓 度CA及CB的关系是
12 反应器控制
12.1 化学反应概述 12.1.1 化学反应类型 1）反应物的聚集状态分类
均相反应 非均相反应
均相反应： 反应器内所有物料处于同一相态中 例如：气相均相反应：烃类裂解反应
液相均相反应：酸碱中和反应 非均相反应： 反应物之间或反应物与触媒之间存在相界面。
间歇式反应
2）物料输入输出形式分类
生
冷却
加热
t
升
温
b. 连续反应 反应物料连续加入，产品连续取出的反应操作过 程。 主要应用于大批量，反应时间较短的生产过程。 一般要求对关键参数（温度、压力、成分）进行 定值控制。
c. 半间歇反应 反应物连续加入，产品间歇取出或反应物间歇 加入，产品连续取出的反应操作过程。
3）传热情况分类
产品 反应器 后处理工序 其他物料 单程反应过程示意图
特点：过程简单，耗能较少 常用操作变量：进料流量、进料温度、进料浓度、传热量等
循环式
主要目的： 通过循环操作提高转化率 主要应用： 主要应用于具有可逆反应的反应过程 操作示意图：
反应器 后处理工序 未反应物料 溶剂 及其他 产品
循环反应过程示意图
3）约束条件控制 防止工艺参数进入危险区域或不正常工况，应当配 置一些报警、联锁和选择性控制系统，进行安全界 限的保护性控制。 4）质量控制 保证反应过程平稳安全进行的同时，应使反应达到 规定的转化率，因此必须对反应进行质量控制。 质量指标的选取分类： 取出料的成分或反应的转化率等指标作为被控变量； （直接质量指标） 取反应过程的工艺状态参数作为被控变量。（间接 质量指标）
循环物料： 未反应物料 —— 增加转换率 部分产品 —— 减低反应剧烈程度
注意事项：若进料中含有惰性物质，则应定期排放。
5）结构形式分类
釜式
管式
塔式
固定床
流化床反应器
鼓泡式反应器
12.1.2 化学反应基本规律 1）化学反应速度
若容积v为恒值，有
1 dnA rA V dt
dnA / V dC A rA dt dt
E ln k ln K 0 RT
影响关系：
对不可逆反应影响
E2 k-T关系曲线
E1
1/T
提升温度将导致反应速度加快 对可逆反应影响 情况比较复杂，随着温度的增加，k1和k2都增大， 吸热反应：k1的增加速度大子k2，因此总的反应速度r是 随着温度的上升而增加； 放热反应：k1的增长速度小于k2，反应速度将在某一温 度下有极大值，温度过高或过低都将使反应速度下降。
（3）压力的影响 主要表现于压力变化引起反应物密度的变化而间接 对反应速度的影响。 固相、液相反应物：基本上没有影响； 气相反应物：反应速度增大。 （4）反应深度的影响 反应物浓度逐渐下降，生成物浓度不断增加。 不可逆反应： 反应速度下降； 可逆反应： 正向反应速度下降；反向反应速度增加； 总反应速度下降
B
换热器
产物
反应物
反应物
产 物
入口温度分程控制
入口温度阀位控制
2）反应器内热点温度控制 通过控制载热体流量保证反应器内反应温度稳定
a. 单回路控制
反应 物料 TC
b. 前馈-反馈控制
反应 物料 TC FC
+
PC
PC
载热体 载热体 出口 反应物料 出口
冷却水
c. 分程控制
TC
d.温度分段控制
冷水 蒸汽