Трубчатых реакторов

Трубчатые реакторы обычно используют для проведения газофазных высокоэкзотермических процессов. В трубчатых реакторах возможны режимы, при которых велика параметрическая чувствительность реактора, т.е. незначительные колебания параметров процесса – расхода смеси через реактор, температуры хладагента, начальных значений концентраций реагентов, их начальной температуры и др. приводят к существенным изменениям температурного профиля по длине реактора. При этом температура в реакторе может оказаться значительно больше допустимой, и будет соответствовать аварийному режиму работы.

На рис. 9 приведены температурные профили для трубчатого реактора полимеризации этилена в области q_хл = 337-343 К.

Рис. 7 Температурный профиль для трубчатого реактора полимеризации этилена.

Здесь температурный профиль имеет очень высокую чувствительность (изменение температуры хладагента q_хл всего на 1-2 град. приводит к росту q_max температуры в реакторе на 15-20 град), причем чувствительность температуры в реакторе к изменению q_хл, существенно меняется по длине аппарата. На рис. 10 приведен график изменения коэффициента чувствительности , по длине реактора. Максимальная чувствительность достигается в области температур, соответствующих перегибу в температурном профиле. Такой характер изменения чувствительности достаточно типичен для трубчатых реакторов и должен учитываться при их автоматизации.

Сложность управления трубчатым реактором заключается в том, что необходимо управлять распределением параметра (температуры) по длине реактора, а управление является сосредоточенным (например, изменением температуры реакционной смеси на входе в реактор или температуры (расхода) теплоносителя в рубашке). В ряде случаев рубашку делают секционной по длине аппарата и температуру в каждой секции регулируют самостоятельно.

В качестве переменной, по которой ведется стабилизация температуры в реакторе, часто берут ее максимальное значение.

При этом в систему регулирования включают специальный блок выбора максимума (обеспечивающий автоматическое подключение к стабилизирующему регулятору датчика максимальной температуры в реакторе, либо подключают к регулятору температурный датчик, установленный по длине реактора в зоне, где обычно достигается максимальная температура.