釜式反应器系统设计

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1、毕业设计任务书院(系)专业班级学生姓名学号一、毕业设计题目釜式反应器系统设计二、毕业设计工作自年月日起至年月日止三、毕业设计进行地点:501楼过程控制实验室四、毕业设计的内容要求：1)被控对象描述被控对象为过程工业常见的带搅拌釜式反应器系统，属于间歇反应过程。其工艺流程图如图1所示。图1间歇反应工艺流程图工艺设备包括：两台高位计量罐，其中A物料计量罐液位L2，入口阀V3，出口阀V4，A物料泵及泵电机开关S4；B物料计量罐液位L3，入口阀V2，出口阀V5，B物料泵及泵电机开关S2。C物料下料流量F6，C物料下料阀V6。

2、带搅拌器的釜式反应器，反应器内主产物浓度A，反应温度T1，液位L4，反应物出口流量F9，出口阀V9，出口泵及出口泵开关S5（开关）。反应器蛇管冷却水入口流量F7，蛇管冷却水阀V7；反应器夹套冷却水入口流量F8，夹套冷却水阀V8；反应器夹套加热蒸汽阀S6（开关）。反应器放空阀V5，反应器搅拌电机开关S8，高压冷却水阀V10。间歇反应流程中相关设备尺寸如下：（1）反应器（釜）每釜容积2500升（最大容积2800升），直径1400mm，高度2000mm，浆式搅拌器（体积忽略不计），转速90r.p.m，搅拌电机功率4.5kw

3、（2）A物料计量罐容积180升，直径500mm，高度900mm，正常液位640mm（溢流管高度）（3）B物料计量罐容积270升，直径600mm，圆筒形部分高度800mm，圆锥形部分高度520mm，正常液位1000mm（溢流管高度）（4）A物料计量罐、B物料计量罐底到反应釜顶高差1500mm（5）A物料上料管、下料管，B物料上料管、下料管的公称直径Dg40mm（6）反应器蛇管冷却水水管公称直径Dg50mm（7）反应器夹套冷却水水管公称直径Dg65mm（8）反应物出料管公称直径Dg70mm2)控制要求（1）反应升温速度控

4、制在缩合反应阶段，由冷态常温逐渐诱发反应至温度达到121℃左右。在此阶段要求选手设计控制方案，保证温度以0.1～0.2℃/s的速率上升。反应釜温度和压力是确保反应安全的关键参数，所以必须根据温度和压力的变化来控制反应的速率。（2）反应保温温度控制经过缩合反应后，在反应保温阶段要使反应釜温度始终保持在120℃左右5～10分钟（实际为2～3小时），以使反应尽可能充分地进行，达到尽可能高的主产物产率。（3）主产物产率控制为得到一定的转化率的产品，要求选手对反应器最终产物的产率进行控制。注意，产率无法在线采集。反应主产物D的

5、产率主要受到升温速度、保温时间与温度的影响。（4）反应器压力安全控制如果加热过猛，会超压。为保证反应安全，需要对压力进行安全控制方案的设计。（5）升温、保温、出料、清洗顺序控制为实现从升温、保温至出料、清洗的整个过程的自动控制，需要设计顺序控制系统。完成：①基础控制系统的设计，包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性等的选择，以及开车、正常停车顺序控制系统的设计，并说明理由；②安全相关系统的设计，包括声光报警系统、安全联锁系统、紧急停车系统等的设计，并说明理由；③仪表选型与仪表连接，包括控制器、

6、测量变送装置、执行机构的选择，并表达出各单元之间的信号连接；④在SIMATICPCS7上完成DCS应用组态，包括控制算法组态和监控画面组态；⑤自控系统调试，完成控制系统投运和控制器参数整定。成果形式:实验仿真一套，撰写设计论文一篇。指导教师专业系主任签名批准日期接受设计任务开始执行日期学生签名带搅拌釜式反应器（CSTR）系统设计[摘要]带搅拌釜式反应器系统是一种常见的化工设备，工业生产时，为了保证生产安全、产品质量，需要对反应温度，釜压等重要参数进行监控。针对釜式反应器的工艺特点和控制要求，给出了一套基于西门子PCS

7、7的包括升温、保温、压力安全、主产物产率，顺序开车几个阶段的控制方案。在这些控制方案中用到了单回路控制系统和串级控制系统，并采用西门子S7-400PLC和WINCC来实现反应釜的控制和监测。通过对控制曲线的观测，可以看出控制方案有比较良好的控制效果，实现了反应釜整个过程的自动控制。把串级和SFC控制应用于这一控制过程中，取得了初步的成果，对于一些如何测量各种参数值从而得到建模所需的数据，如何保证过程的稳定性、鲁棒性等问题有待进一步研究。[关键词]带搅拌釜式反应器；控制方案；PCS7；S7-400PLC；串级控制The

8、ProcessControlSystemDesignofStirred-tankReactorSystemBasedonPCS7Abstract：Withstirringtankreactorsystemisakindofcommonchemicalequipment,industrialproduction,inordertoensurepr