反应釜温度控制系统设计

陈 欢

（安徽省文胜生物工程股份有限公司，安徽阜阳 236000）

在化工行业中，反应釜是最常用的一种反应容器，而它的最关键的技术在于其温度的控制，反应釜也被应用于化肥的生产过程中，其中，反应釜温度的控制直接影响其产品质量，对于化肥的生产是一个极其关键的因素。反应釜中的传热介质也有一定的要求，这种介质要求温度保持恒定，通过控制这种介质的流入量来控制反应釜内反应物所需要的温度要求。而随着社会和现代工业的不断发展，人们对产品的质量提出了更高的要求。反应釜内反应物的温度常常要控制在一定的范围内，而传统的手工调节流量的做法已经不能够满足现代工业的要求，自动化智能调节控制系统将会被赋予使命。

1 国内研究发展现状

1.1 研究现状

自从20世纪以来，我国工业迅猛的发展起来，而由于工业过程控制的需求，特别是随着我国科学技术的发展和计算机的应用，自动控制系统逐渐浮出了水面。而国外温度控制系统的发展非常迅速，在智能化、自动化等方面取得了非常大的成果，在这个方面，国外西方国家的技术就处于非常领先的水平，他们自动化、智能化温度控制系统广泛地应用于化工业的生产中。

1.2 发展前景

随着时间的推移，自动化技术随着化工工艺和化工装备技术的不断发展而发展。而随着社会的发展，工厂对生产提出了更高的要求，对生产的稳定性要求更高，随着现代化技术的发展，对温度控制以及自动化技术水平的要求也越来越严格。除此之外，激烈的市场竞争也为工厂自动化技术水平提出了新的更高的目标与要求。同时，信息化技术的到来，也为化工产业自动化技术的发展注入了新的活力。

2 反应釜结构工艺特点

在化工行业中，反应釜是最常用的一种反应容器，而它最关键的技术在于其温度的控制。反应釜温度的控制主要有两方面，一方面是热水的通入，另一方面是冷水的通入，这两方面通过控制两个阀门就能够实现。通过其容器内自带的搅拌装置使不同的反应物进行混合，使其能够均匀受热。在需要升高反应釜内的温度时，打开热水的阀门，通过热传递介质升高釜内的温度，当温度达到需要的温度之后，关闭热水阀门；当反应釜内的温度过高时，打开冷水阀门，从而降低釜内的温度，当降到所需温度时，关闭冷水阀门，使釜内的温度能够保持恒定的状态。

3 反应釜温度控制系统研究意义

反应釜是化工生产过程中最重要的反应设备，在反应的过程中，有大量的吸热、放热的现象发生。传统的反应釜温度控制是由PID控制，这是一种有参数参与的控制法，它具有的控制原理简单，稳定性好、可靠性高，参数也特别容易调整的特点。但是它的设计依赖于精确的数学模型。在化工产业中，反应釜的反应机理非常的复杂，而且每个参数在系统反应的过程中是时刻变化的，在这种情况下，就不能建立精确的数学模型，那么在系统反应的过程中参数的调整也非常困难，因此，就难以解决系统的稳定性和快速性之间存在的矛盾。所以在现代的化工业生产中，如果应用传统的PID控制系统是不能对反应釜的温度进行精确控制的。

而随着社会的发展，市场上出现了一种模糊的控制系统，它是一种规则的控制，是一种基于规则的控制，在控制温度的过程中，它不需要建立精确的数学模型，只要把干扰和参数变化作为变量输入，但是它也有一些缺点，它的精确度不如PID控制的精确度高，而且稳定性也非常低，控制的参数误差比较大，自主适应的能力也非常的有限，最主要的是它在控制的过程中，特别容易产生振荡的现象。

4 反应釜温度控制系统设计

反应釜的温度控制系统必须达到以下一些要求：

1）可以方便、快捷地设定反应釜在反应过时所需要以及所要控制的温度值，反应釜温度控制系统能够自动地将反应釜的温度调节至开始设定的温度，并能够保持温度稳定，至到重新的设置另外一个温度，这就是所谓的反应釜自动调控温度系统；

2）温度控制系统的器件要采用通用的器件，这样一旦损坏的时候，就能够在市场上特别容易地买到器件进行替换；

3）整套仪器可靠性非常的好，而且不易出现故障。

5 温度控制系统的组成

在化工行业中，反应釜是最常用的一种反应容器，而大多数的反应釜本身是由内外两张钢板通过焊接而成的桶身，在其中间除了有一些加强连接外，连最起码的热传递介质的装置也没有，虽然这对于化工业热传递介质的低流速的的反应釜的热效率影响不是很大，但是对于化工业热传递介质的高流速反应釜的热效率影响非常大。当热传递介质的流速达到一定的程度之后，在反应釜的进口和出口很容易形成短路的现象，如图1所示，而热传递介质还会在反应釜的其他位置停留下来，这就使得不易排出，长时间的就会储存下来，从而使反应釜夹套的内外不能够进行均匀的受热，使得反应釜内的热效率降低，进一步将会使反应釜内的温度也降下来，从而导致化工产业生产效率降低。

图1 涡流示意图

反应釜内除了有热传递介质以外，还有搅拌器。搅拌器能不断地搅拌反应釜内反应物，通过搅拌器的搅拌，能够使反应釜内的反应物均匀的受热，这也是化工生产过程中的关键因素所在。除此之外，反应釜本身也有保温密封的效果，自身的保温密封能够减少反应釜内热量的散失，这也是反应釜热效率的关键因素之一。

6 反应釜温度控制系统的报警装置和反应釜及时停止装置

在化工生产的过程中，反应釜内的温度是很难控制的，而在化工生产时，如果反应釜内的温度太高的话，就会导致反应釜的压力增大，随着压力的增大，很容易发生爆炸的危险，因此，有必要当反应釜内由于温度过高导致压力过大时能够及时地发出报警信号，能够让工作人员作出及时的处理，以免有更大的事故发生，造成不必要的损失和伤害。为此有必要在温度控制系统中设计报警装置和紧急停止装置。为了提高其安全可靠性能，不仅要采用自动控制，还要采用手动手柄控制这两种相结合的方式。它的工作过程是：随着反应釜内温度的不断升高，反应釜内的压力慢慢变大，与之连接的压力测试系统就会将反应釜内的压力传送给报警装置，当传送的数据大于报警装置设定的数据时，报警装置就会发出报警的信号传给工作人员，而这时自动停止装置也随之启动避免危险事件的发生。那么在停止了之后，必须做出相应的措施，第一，要将进料阀门及时的关闭，防止反应物继续进入反应釜内；第二，将蛇形冷却管打开，加大冷水量，保证大量的冷水进入冷却管，能够及时快速地降低反应釜中的温度；第三，打开出料阀门，及时清空反应釜内的反应物和生成物。这些系统在反应的过程中都是独立存在的，而且每个系统都是有自动和手动两种方式控制的。在报警装置报警后，在必要的时候，这些过程也可以通过手动的方式操作完成。

7 结语

随着社会的发展，工厂对生产提出了更高的要求，对生产的稳定性要求更高，随着现代化技术的发展，对温度控制以及自动化技术水平的要求也越来越严格。除此之外，激烈的市场竞争也为工厂自动化技术水平提出了新的更高的目标与要求。同时，信息化技术的到来，也为化工产业自动化技术的发展注入了新的活力。可以通过自动化来解决温度控制技术，降低危险，提高化工产业的经济效益。