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夹套反应釜课程设计说明书1. 引言夹套反应釜是一种常用于化学工业生产中的反应设备，它具有双层结构，内层为反应容器，外层为夹套。
夹套内可以通过流体循环来控制反应温度，从而实现对反应过程的控制和调节。
本课程设计旨在介绍夹套反应釜的原理、结构、操作方法以及相关实验技术。
2. 夹套反应釜原理夹套反应釜利用夹套内流体循环的方式来控制反应温度。
通过在夹套中加热或冷却流体，可以使得反应容器内的温度升高或降低。
这一原理使得夹套反应釜成为控制化学反应过程温度的重要设备。
3. 夹套反应釜结构夹套反应釜主要由以下几个部分组成： - 反应容器：位于夹套内部，用于装载化学物质进行反应。
- 外壳：包裹整个设备，起到保护作用。
- 夹套：位于外壳与反应容器之间，用于循环流体来控制反应温度。
- 加热装置：用于加热夹套中的流体，提高反应温度。
- 冷却装置：用于冷却夹套中的流体，降低反应温度。
4. 夹套反应釜操作方法4.1 准备工作在操作夹套反应釜之前，需要进行以下准备工作： - 检查设备是否完好，并确保所有连接部位紧固可靠。
- 清洁反应容器，并将待反应物质准确称量放入容器中。
- 准备好所需的流体，根据需要调节其温度。
4.2 加热操作1.打开加热装置，并设置所需的加热温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节加热功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭加热装置和循环泵。
4.3 冷却操作1.打开冷却装置，并设置所需的冷却温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节冷却功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭冷却装置和循环泵。
5. 实验技术夹套反应釜在化学实验中有着广泛的应用。
以下是几种常见的实验技术： - 温度控制实验：通过调节加热或冷却装置，控制夹套中流体的温度，从而研究不同温度下化学反应的动力学和产物生成情况。
过程参数检测及仪表课程设计（论文）报告锅炉夹套水温PID控制1、系统实验装置1.1 系统设计本实验装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。
供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、涡轮流量计及自动电磁阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及自动电磁阀组成。
1.2 被控对象由不锈钢储水箱、（上、中、下）三个串接有机玻璃水箱、4.5KW三相电加热模拟锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。
1．水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。
上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。
上、中水箱尺寸均为：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸为：D=35cm，H=20cm。
水箱结构独特，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。
水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。
上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。
储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52cm×43cm，完全能满足上、中、下水箱的实验供水需要。
储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。
2．模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。
做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。
冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。
3．盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈），在盘管上有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。
夹套玻璃反应器的温控问题夹套玻璃反应器在国内实现生产已经有十年的历史，但受到广泛的关注和欢迎还是近两年的事，这得益于国家和民间对绿色化工与民族制药工业的大力推动。
笔者自2002年开始从事国外夹套玻璃反应器系统的引进工作，2005年开始设计并推广国产夹套玻璃反应器系统，接触了不少许多客户，反映较多的是配套温控设备的问题。
笔者结合理论以及过内外同行开发实践经验，总结以下心得，以飨读者。
一、分析温控设备对物料的升降温能力可以获得选择设备的基本依据对于用户来说，头痛的莫过于不知该选择什么样的温控设备来适合自己的试验或生产要求。
如果没有科学的分析和计算方法，仅凭想象和经验，要想选择到适合自己项目的最佳性价比设备基本上是不可能的。
用户最常见的需求是要根据所需升温速度与降温速度来计算所需加热功率与制冷功率。
现将英国著名玻璃反应器生产商Redleys公司选用配套温控设备功率的计算方法介绍如下。
需要注意以下几个变量和参数：1、单位时间内反应物质的升降温热量变化(△Q1/△t)(计算单位J/S)△Q1/△t = G1 P1△T1/△tG1为反应物质重量(计算单位KG);P1为反应物质比热(计算单位J/KG/℃);△T1/△t为反应物质升降温速度(计算单位℃/S)2、单位时间内循环介质的升降温热量变化(△Q2/△t)，计算单位(J/S)△Q2/△t = G2P2△T2/△tG2为循环介质重量(计算单位KG);P2为循环介质比热(计算单位J/KG/℃);△T2/△t为循环介质升降温速度(计算单位℃/S)3、单位时间内传热介质接触物的升降温热量变化(△Q3/△t)，计算单位(J/S)△Q3/△t = G31P31△T31/△t + G32P32△T32/△tG31为反应器玻璃重量(计算单位KG);P31为反应器玻璃比热(计算单位J/KG/℃);△T31/△t为反应器玻璃升降温速度(计算单位℃/S)G32为循环器不锈钢储箱、不锈钢循环管道及附件等重量(计算单位KG);P32为不锈钢比热(计算单位J/KG/℃);△T32/△t为不锈钢升降温速度(计算单位℃/S)4、加热量及制冷量损耗率(n)，计算单位%与传热介质接触物另一界面相接触的空气、设备其他部分的传热也应该考虑进去，因这一部分无法计算，只能估计，可视为冷热量损耗。
夹套式反应器温度控制系统设计仿真
夹套式反应器是一种常用的化工设备，用于控制化学反应过程的温度。
为了确保反应器内的温度能够稳定在设定值附近，需要设计一个有效的温度控制系统。
本文将介绍夹套式反应器温度控制系统的设计和仿真过程。
夹套式反应器的工作原理是利用夹套中流动的热载体（如蒸汽或热油）来调节反应器内物料的温度。
温度控制系统的设计目的是通过控制热载体的流量和温度，使反应器内的温度保持在设定值附近。
通常，温度控制系统包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于实时监测反应器内的温度，将监测到的温度信号传输给控制器。
控制器根据传感器反馈的温度信号和设定值之间的差异，计算出控制信号，送往执行器。
执行器根据控制信号调节热载体的流量和温度，从而实现对反应器温度的控制。
在设计温度控制系统时，需要考虑反应器的特性、热载体的性质、控制器的稳定性等因素。
通过建立数学模型，可以进行仿真分析，验证设计方案的有效性。
在仿真过程中，可以模拟不同工况下的温度变化，评估控制系统的性能。
通过仿真分析，可以优化控制系统的参数设置，提高系统的稳定性和响应速度。
在实际应用中，还需要考虑设备的安全性、能耗等因素，综合考虑各方面因素，设计出一个合理的温度控制系统。
夹套式反应器温度控制系统的设计和仿真是一个复杂而重要的工作，需要深入理解反应器的工作原理，结合控制理论和仿真技术，才能设计出一个性能优良的控制系统。
希望本文的介绍能够为相关领域的工作者提供一些参考和启发。
实验七、锅炉夹套水温PID 整定实验（动态）一、实验目的1）、了解不同单回路温度控制系统的组成与工作原理。
2）、研究P 、PI 、PD 和PID 四种调节器分别对温度系统的控制作用。
3）、改变P 、PI 、PD 和PID 的相关参数，观察它们对系统性能的影响。
4）、了解PID 参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。
5）、分析动态的温度单回路控制和静态的温度单回路控制不同之处。
二、实验设备1）、过程控制实验装置，配置：计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根2）、计算机软件系统 三、实验原理图7-1、温度控制系统图7-1为一个闭环单回路的锅炉夹套温度控制系统的结构框图，锅炉夹套为动态循环水，单相泵、电动调节阀、锅炉夹套组成循环供水系统。
实验之前，单相泵、电动调节阀供水系统在通过阀13将锅炉夹套的水加至有溢出。
实验投入运行以后，调节电动调节阀的开度，使锅炉夹套的水处于平稳循环状态。
静态闭环单回路的锅炉夹套温度控制，没有循环水加以快速热交换，而加热过程相对快速，散热过程相对比较缓慢，调节的效果受对象特性和环境的限制，在精确度和稳定性上存在一定的误差。
增加了循环水系统后，便于热交换及加速了散热能力，相比于静态温度控制实验，在控制的精度性，快速性上有了很大的提高。
本系统所要保持的恒定参数是锅炉夹套温度给定值，即控制的任务是控制锅给定值智能调节仪电加热管锅炉夹套对象温度变送器T（温度）-+e扰动炉夹套温度等于给定值，采用工业智能PID调节。
四、实验内容与步骤1、设备的连接与检查实验接线方法如图7-2所示：图7-2、实验接线图1）、三相、单相空气开关打在关的位置2）、将锅炉夹套水温+（正极）接到任意一个智能调节仪的1端（即RSV的正极），将锅炉夹套水温-（负极）接到智能调节仪的2端（即RSV的负极）。
3）、将智能调节仪的4~20mA输出端的7端（即正极）接至三相SCR移相调压装置的4~20mA输入端的+端（即正极），将智能调节仪的4~20mA输出端的5端（即负极）接至三相SCR移相调压装置的4~20mA输入端的-（即负极）。
目录1总体设计 (1)1.1系统概述 (1)1.2系统基本工作原理 (2)2系统分析 (3)2.1控制方案分析 (3)2.2串级控制系统的特点 (3)2.3主、副调节器控制规律 (3)2.4主、副调节器正、反作用方式的选择 (3)2.5串级控制系统的整定方法 (4)2.6组态软件MCGS简介 (5)3硬件组态说明 (6)3.1数据采集 (6)3.2模拟数据设备的组态 (6)3.3变量定义及说明 (6)4程序设计与数据连接 (7)4.1按钮链接 (7)4.2数据输入、输出的制作与连接 (9)4.3系统初始状态 (10)4.4循环程序编写 (10)5系统运行 (12)6总结 (13)参考文献 (14)夹套与锅炉内胆水温串级控制1总体设计1.1 系统概述本设计以锅炉作为被控对象，夹套的水温为系统的被控制量。
设计目的是使锅炉夹套的水温稳定至给定量；使用MCGS组态软件结合研华数据采集设备来实现具体调节效果；系统整体硬件组态界面如图1所示，控制界面如图2所示。
图1 硬件组态界面图图2控制组态界面图1.2 系统基本工作原理将温度传感器TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号形成副回路；主回路以TT2检测到的被控量（即夹套水温）为反馈信号，与输入设定值相比较送入主调节器，主调节器输出再与副回路反馈信号比较后，经副调节器将控制信号传给执行器，以达到控制锅炉内胆水温的目的。
系统原理方框图如图3所示。
图3 系统原理方框图2系统分析2.1 控制方案分析系统的主控量为锅炉夹套的水温，副控量为锅炉内胆的水温，它是一个辅助的控制量。
系统由主、副两个回路所组成，主回路是一个定值控制系统，要求系统的主控量等于给定值，因而系统的主调节器应为PI或PID控制；副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器输出的变化规律，已达到对主控量的控制目的，因而副调节器可采用P控制，必要时引入适当的积分环节。
由于锅炉夹套的温度升降式通过锅炉内胆的热传导来实现的，显然，由于副对象管道的时间常数小于主对象时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，通过副回路的调节作用可快速消除扰动的影响，故设计为串级控制结构如上图2所示。
夹套式反应器温度控制系统设计仿真随着工业化的快速发展，夹套式反应器在化工生产中的应用越来越广泛。
而夹套式反应器的温度控制系统则成为了保证反应器稳定运行的关键。
本文将介绍夹套式反应器温度控制系统的设计和仿真，以及该系统的优势和应用前景。
一、夹套式反应器温度控制系统的设计在夹套式反应器中，温度控制系统的设计需要考虑多个因素，如反应物料的性质、反应速率、热量传递效率等。
首先，我们需要选择合适的温度传感器来获取反应器内部的温度信息。
常见的温度传感器有热电偶和红外线测温仪等。
其次，我们需要选择合适的控制器来实现温度的调节。
常用的控制器有PID控制器和模糊控制器等。
最后，我们需要设计合理的控制策略来实现温度的稳定控制。
常见的控制策略有比例控制、积分控制和微分控制等。
二、夹套式反应器温度控制系统的仿真为了验证设计的合理性和可行性，我们可以利用仿真软件进行夹套式反应器温度控制系统的仿真。
通过建立反应器的数学模型，我们可以模拟不同的工况和操作情况，并对温度控制系统的性能进行评估。
在仿真过程中，我们可以调整控制器的参数，优化控制策略，以达到更好的控制效果。
三、夹套式反应器温度控制系统的优势相比于其他类型的反应器，夹套式反应器具有温度控制更加稳定、反应物料更加均匀、反应速率更加快速等优势。
夹套式反应器温度控制系统的设计和优化可以提高反应器的生产效率和产品质量，降低能耗和生产成本。
四、夹套式反应器温度控制系统的应用前景夹套式反应器温度控制系统的应用前景非常广阔。
在化工生产中，夹套式反应器被广泛应用于有机合成、催化反应、聚合反应等领域。
随着科技的不断进步，夹套式反应器温度控制系统的设计和优化将会更加智能化和自动化，为化工生产带来更多的便利和效益。
夹套式反应器温度控制系统的设计和仿真对于保证反应器的稳定运行具有重要意义。
通过合理的设计和优化，夹套式反应器温度控制系统可以实现温度的精确控制，提高生产效率和产品质量。
随着科技的不断发展，夹套式反应器温度控制系统的应用前景将会更加广阔。
化工设备夹套反应釜温度控制浅析吴康明 李嘉斌(中国天辰化学工程公司黑龙江分公司 150076) 摘 要:在叔十二碳乙硫醇的设计中,采用分程控制系统来保持釜温的稳定并使反应釜的起动和正常生产都能自动操作。
关键词:反应釜;分程控制;气开式;气关式中图分类号:T Q 052 文献标识码:BSimple Explanation for Stillage T emperatureWu Kangming Li Jiabin(China T ianchen Chemical Enginceing corp.Heilong Jiang Branch 150076)Abstract :During the designing of producing tert -dode -canoic E thylsulfhydrate ,we use the step control system to stabilize the stillage temperature and to operate the start and normal production of stillage automatically.K eyw ords :S tillage ;S tep control ;Air open ;Air close 在叔十二碳乙硫醇的设计中,夹套反应釜的温度控制是一个难点。
当十二烯等原料及催化剂在反应釜中配置好后,一开始时,需要对反应釜加热,以起动反应过程,反应起动后,因为此化学反应是放热反应,所以会放出大量的热量,为了使反应持续平稳地进行下去,就需要保持釜温的稳定,这样必须要把反应热取走。
在这种场合,若要反应釜的起动和正常生产都能自动操作,就必须要采用分程控制系统。
在简单控制系统中,一个调节器的输出只带动一个调节阀。
而所谓的分程控制系统,就是一个调节器的输出去带动两个或两个以上的调节阀工作。
每个调节阀仅在调节器输出的某段信号范围内动作。
夹套式反应器温度控制系统设计仿真以夹套式反应器温度控制系统设计仿真为标题夹套式反应器是一种常见的化工设备，广泛应用于化学反应、物料加热和冷却等工艺过程中。
在夹套式反应器中，温度是一个重要的参数，对反应的速率、选择性和产物质量等方面都有重要影响。
因此，设计一个有效的温度控制系统对于保证反应器的稳定性和产品的质量具有重要意义。
夹套式反应器温度控制系统主要由传感器、控制器和执行器三部分组成。
传感器用于测量反应器内部的温度，并将测量值传输给控制器。
控制器根据测量值与设定值之间的差异，采取相应的控制策略，通过执行器控制冷却介质的流量或加热介质的温度，以调节反应器的温度。
在设计夹套式反应器温度控制系统时，首先需要确定控制目标。
一般来说，控制目标是使反应器的温度能够稳定在设定值附近，并能够快速、准确地响应温度变化。
为了实现这一目标，可以采用PID 控制器作为控制器的核心。
PID控制器是一种常用的控制器类型，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分根据测量值与设定值的差异，产生与差异成正比的控制信号；积分部分根据测量值与设定值之间的累积误差，产生与误差积分成正比的控制信号；微分部分根据测量值变化的速率，产生与变化速率成正比的控制信号。
PID控制器通过合理调节比例、积分和微分参数，可以实现对反应器温度的精确控制。
在夹套式反应器温度控制系统的设计中，还需要考虑系统的稳定性和鲁棒性。
稳定性是指当系统受到外部扰动时，能够迅速恢复到稳定状态并保持稳定。
鲁棒性是指系统对参数变化和模型误差的适应能力。
为了提高系统的稳定性和鲁棒性，可以采用先进的控制算法，如自适应控制、模糊控制和模型预测控制等。
为了验证夹套式反应器温度控制系统的性能，可以使用仿真软件进行仿真实验。
通过建立反应器的数学模型，并将其与控制系统相结合，可以模拟不同情况下的温度变化，并评估控制系统的性能。
仿真实验可以帮助设计人员了解系统的动态特性，寻找最佳的控制参数，并进行系统优化。
锅炉夹套水温定值控制系统一、实验目的1．了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。
2．了解PID参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。
3．研究调节器相关参数的改变对温度控制系统动态性能的影响。
4．分析比较锅炉夹套水温控制与锅炉内胆动态水温控制的控制效果。
二、实验设备(同前)三、实验原理图3-12 锅炉夹套水温定值控制系统本实验系统结构图和方框图如图3-12所示。
本实验以锅炉夹套作为被控对象，夹套的水温为系统的被控制量。
本实验要求锅炉夹套的水温稳定至给定值，将铂电阻TT2检测到的锅炉夹套温度信号作为反馈信号，与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉夹套水温的目的。
在锅炉夹套水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于锅炉夹套的温度升降是通过锅炉内胆的热传导来实现的，所以夹套温度的加热过程容量时延非常大，其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。
实验中用变频器支路以固定的小流量给锅炉内胆供循环水，以加快冷却。
四、实验内容与步骤本实验选择锅炉夹套水温作为被控对象，实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将F2-6，F2-9，F2-8打开。
将变频器A、B、C三端连接到三相磁力驱动泵（220V），打开变频器电源并手动调节变频器频率，给锅炉内胆和夹套贮满水，然后关闭变频器、关闭F2-8，打开F2-9，为给锅炉内胆供冷水作好准备。
具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前一节锅炉内胆水温定值控制中相应方案进行，实验的接线可按照接线图连接。
五、实验报告要求1．画出锅炉夹套水温定值控制实验的结构框图。
2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。
3．根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
4．比较不同PI参数对系统性能产生的影响。
5．分析P、PI、PD、PID四种控制方式对本实验系统的作用。
夹套玻璃反应器的温控问题夹套玻璃反应器在国内实现生产已经有十年的历史，但受到广泛的关注和欢迎还是近两年的事，这得益于国家和民间对绿色化工与民族制药工业的大力推动。
笔者自2002年开始从事国外夹套玻璃反应器系统的引进工作，2005年开始设计并推广国产夹套玻璃反应器系统，接触了不少许多客户，反映较多的是配套温控设备的问题。
笔者结合理论以及过内外同行开发实践经验，总结以下心得，以飨读者。
一、分析温控设备对物料的升降温能力可以获得选择设备的基本依据对于用户来说，头痛的莫过于不知该选择什么样的温控设备来适合自己的试验或生产要求。
如果没有科学的分析和计算方法，仅凭想象和经验，要想选择到适合自己项目的最佳性价比设备基本上是不可能的。
用户最常见的需求是要根据所需升温速度与降温速度来计算所需加热功率与制冷功率。
现将英国著名玻璃反应器生产商Redleys公司选用配套温控设备功率的计算方法介绍如下。
需要注意以下几个变量和参数：1、单位时间内反应物质的升降温热量变化(△Q1/△t)(计算单位J/S)△Q1/△t = G1 P1△T1/△tG1为反应物质重量(计算单位KG);P1为反应物质比热(计算单位J/KG/℃);△T1/△t为反应物质升降温速度(计算单位℃/S)2、单位时间内循环介质的升降温热量变化(△Q2/△t)，计算单位(J/S)△Q2/△t = G2P2△T2/△tG2为循环介质重量(计算单位KG);P2为循环介质比热(计算单位J/KG/℃);△T2/△t为循环介质升降温速度(计算单位℃/S)3、单位时间内传热介质接触物的升降温热量变化(△Q3/△t)，计算单位(J/S)△Q3/△t = G31P31△T31/△t + G32P32△T32/△tG31为反应器玻璃重量(计算单位KG);P31为反应器玻璃比热(计算单位J/KG/℃);△T31/△t为反应器玻璃升降温速度(计算单位℃/S)G32为循环器不锈钢储箱、不锈钢循环管道及附件等重量(计算单位KG);P32为不锈钢比热(计算单位J/KG/℃);△T32/△t为不锈钢升降温速度(计算单位℃/S)4、加热量及制冷量损耗率(n)，计算单位%与传热介质接触物另一界面相接触的空气、设备其他部分的传热也应该考虑进去，因这一部分无法计算，只能估计，可视为冷热量损耗。
目录一.概述……………………………………………………………2-6页1.1化学反应器的基本介绍………………………………… 2-3页1.2夹套式反应器的控制要求…………………………………3 页1.3夹套式反应器的扰动变量………………………………3-4页1.4基本动态方程式…………………………………………4-6页二．控制系统方案的确定…………………………………………6-7页三．控制系统设计…………………………………………………7-18页3.1被控变量和控制变量的选择………………………………7-8页 3.2主、副回路的设计…………………………………………8-9页 3.3现场仪表选型………………………………………………9-12页 3.4主、副控制器正反作用选择………………………………12-13页 3.5控制系统方框图……………………………………………13页3.6分析被控对象特性及控制算法的选择……………………13-14页 3.7控制系统整定及参数整定…………………………………14-18页四．课程设计总结……………………………………………………18页五．结束语……………………………………………………………18页六．参考文献…………………………………………………………19页一概述1.1 化学反应器的基本介绍反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。
化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。
化学反应器可以按进出物料状况、流程的进行方式、结构形式、传热情况四个方面分类：一、按反应器进出物料状况可分为间歇式和连续式反应器通常将半连续和间歇生产方式称为间歇生产过程。
间歇式反应器是将反应物料分次获一次加入反应器中，经过一定反应时间后取出反应中所有的物料，然后重新加料在进行反应。
间歇式反应器通常适用于小批量、多品种、多功能、高附加值、技术密集型产品的生产，这类生产反应时间长活对反应过程的反应温度有严格程序要求。
连续反应器则是物料连续加入，化学反应连续不断地进行，产品不断的取出，是工业生产最常用的一种。
一些大型的、基本化工产品的反应器都采用连续的形式。
二、从物料流程的进行方式可分为单程与循环两类物料在通过反应器后不再进行循环的流程称为单程，当反应的转化率和产率都较高时，可采用单程的排列。
如果反应速度较慢，祸首化学平衡的限制，物料一次通过反应器转化不完全，则必须在产品进行分离后，把没有反应的物料与新鲜物料混合后，再送送入反应器进行反应。
这种流程称为循环流程。
三、从反应器结构形式可分为釜式、管式、塔式、固定床、流化床、移动床反应器等。
四、从传热情况可分为绝热式反应器和非绝热式反应器[1]。
绝热式反应器与外界不进行热量交换，非绝热式反应器与外界进行热量交换。
一般当反应过程的热效应大时，必须对反应器进行换热，其换热方式有夹套式、蛇管式、列管式等。
如今用的最广泛的是夹套传热方式，且采用最普通的夹套结构居多。
随着化学工业的发展，单套生产装置的产量越来越大，促使了反应设备的大型化。
也大大促进了夹套反应器的反展。
夹套式反应器是一类重要的化工生产设备，由于化学反应过程伴有许多化学和物理现象以及能量、物料平衡和物料、动量、热量和物质传递等过程，因此夹套反应器操作一般都比较复杂，夹套反应器的自动控制就尤为重要，他直接关系到产品的质量、产量和安全生产。
化工生产过程通常可划分为前处理、化学反应及后处理三个工序。
前处理工序为化学反应做准备，后处理工序用于分离和精制反应产物，而化学反应工序通常是整个生产过程的关键，因此在化学反应工序中设计一套比较完善的控制系统是很重要的。
设计夹套式反应器的控制方案应从质量指标，物料平衡和能量平衡，约束条件三个方面考虑（假设在本反应器中反应物为一般性的，无腐蚀，无爆炸的液液反应物）。
1.2 夹套式反应器的控制要求 1.2.1 质量指标夹套式反应器的质量指标一般是反应转化率或反应生成物的浓度。
转化率是直接质量指标，如果转化率不能直接测量可选取与它相关的变量来计算间接反映出转化率的大小。
如出口温度与转化率的关系为：0()/i i y C x Hγθθ=-式中y 是转化率，0θ、i θ分别是进料温度和出料温度，γ是进料重度，C 是物料的比热容，i x是进料浓度，H 是单位质量进料的反应热。
因为成分分析仪表价格高，维护困难等原因。
通常采用温度作为间接质量指标，有时辅以夹套式反应器的压力和处理量（流量）等控制系统，满足夹套式反应器正常操作的控制要求。
1.2.2 物料平衡和能量平衡为使反应正常操作，反应转化率高，需要保持进入夹套式反应器各种物料量份额或物料的配比符合要求。
为此对进入夹套式反应器的物料常采用流量的定值控制或比值控制。
此外部分物料循环的反应的过程中为保持原料的浓度和物料平衡需设置辅助控制系统。
由于反应过程有热效应，因此应该设置相应的热量平衡控制系统。
能量平衡控制要保持化学反应器的热量平衡。
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。
能量平衡控制对化学反应器来说是重要的，它关系到安全生产，也间接的保证了化学反应器的产品质量达到了生产工艺要求。
1.2.3 约束条件约束条件防止夹套式反应器的过程变量进入危险工作区或不正常工况。
必须设置相应的参数反应到控制系统中。
假设本设计是在一般条件下的反应器装置，没有爆炸危险，因此只涉及了反应液液位报警系统，在反应器内反应液液位过高或过低时系统将发出报警信号[1]。
1.3 夹套式反应器的扰动变量夹套式反应器的扰动变量有进料口反应液的流量、出料口生成液的流量、夹套中冷水的流量、冷却水温度变化、反应器内压力等多个扰动变量，其中冷却水温度的变化是主要扰动。
这些扰动变量有可控的和不可控的。
当扰动变量作用下反应转化率或反应生成物组分与温度、压力等参数之间不出现单值函数关系时，需要根据工况变化补偿温度控制系统的给定值。
1.4 夹套式反应器动态数学模型绝大部分被控工业对象都是具有稳定性，是一个开环稳定的对象。
通常，化学反应过程伴有强烈的热效应。
有的是吸热，也有的是放热。
然而本反应器的反应设置为放热反应。
对于具有放热效应的对象，因外干扰式反应器温度升高，随着反应速度的加快，释放的热量也迅速增多，最终导致温度不断上升。
因此对于这种具有正负反馈性质的放热器，在外扰作用下，温度的变化将向两个极端方向发展：一种是温度一直上升，最终使反应器急速终了；另一种是若外扰先引起反应器温度下降，则温度不断下降，直到反应停止。
不少高分子聚合过程的情况就是如此，遂于这样的放热反应过程，如果没有适当的换热促使，将是一个开环不稳定的对象。
化学反应过程涉及物料、能量平衡、反应动力学等，利用动态数学模型可以更好的了解这些量的物理意义。
以夹套式液相反应器为例，来说明反应器激励模型的建模思路。
其中夹套式液相反应器装置如图1-1所示：图1-1 夹套式反应器1.4.1 基本动态方程式（1）基本假设①两侧流体均呈活塞流状流动，无轴向混合；②径向热传导可用集中参数表示，即同一截面上各点温度相同；③传热系数U和比热Ca、Cb恒定不变；④管壁热容忽略不计；⑤外部绝热良好，即不考虑热损失。
（2）系统基本方程式的建立对内管流体A 列写微元d τ的热量衡算式：式中：同理可得外管流体B 的热量衡算式： 式中：（2）偏微分方程的求解：在化工过程中，有很多典型操作单元如套管式和列管式换热器、填充式精馏塔和吸收塔、管式和固定床式反应器等都属于分布参数对象，它们的动态方程为偏微分方程。
偏微分方程的求解方法主要有传递函数法、分段集总化处理方法、正交配置法和数值解法。
对于较简单的（自变量不大于两个，线性定常）偏微分方程，一般可以通过传递函数法求解。
①首先进行由时间域t 到复域S 的拉氏变换，在TA 、TB 取增量形式时，初始条件为0，由式可得：②进行由距离域τ到复域Ｐ的拉氏变换，边界条件如下：(,)[(,)(,)](,)(,)(,)∂=-+∂∂⎡⎤-+⎢⎥∂⎣⎦A a aB A a a A A a a A T t MC d UAd T t T t C T t t T t C T t d τττττωττωτττ11(,)(,)[(,)(,)]∂∂⇒+=-∂∂A A B A T t T t T a T t T t t τττττ11==a a a aM UAT a C ωω22(,)(,)[(,)(,)]∂∂+=-∂∂B B A B T t T t T a T t T t t τττττ22==bbb bM UAT a C ωω1122(,)(,)[(,)(,)](,)(,)[(,)(,)]+=-+=-A A B A B B A B dT S T ST S a T S T S d dT S T ST S a T S T S d ττττττττττ令AP=(Φ1-Φ2)2+4a1a2，则式(4.42)右端分母可写为： TA0对TA1 、TB1的传递函数,以及TB0对TA1 、TB1的传递函数可以表示成矩阵的形式：1.4.2 模型的简化：有上式整理得被控对象传函为：111()1psP P P K e G s T s τ=+;222()1D D D K G s T s =+ 二 控制系统方案确定串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。
它的主要特点是如下：（1）能迅速克服进入副回路扰动的影响，对进入副环的扰动具有较强的抗干扰能力； （2）改善除主控制器以外的广义对象特性，使系统的工作频率提高；（3）串级系统可以消除副过程的非线性特性和忧郁调节阀流量特性不适合而造成的对控制质量的影响；（4）串级控制系统可以兼顾两个变量，更精确控制操作变量；01100110(,)()(,)()(,)()(,)()========A A A A B B B B T S T S T S T S T S T S T S T S ττττττττ111212(,)(,)()[(,)(,)](,)(,)()[(,)(,)]+-=-+-=-A A A B A B B B A B T ST P S PT P S T S a T P S T P S T ST P S PT P S T S a T P S T PS 2121212222221212121212122212()22422442+Φ+Φ+ΦΦ-Φ+ΦΦ+Φ+ΦΦΦ+Φ-ΦΦ+=+⨯+-Φ+Φ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭⎝⎭P P a a a a P PP 12()22110101212()sinh 2sinh ()()()()2()sinh -Φ+Φ⎤+Φ-Φ⎥⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦+Φ-Φ⎣A A B B a T S T S T S T S a（5）串级控制系统可以实现灵活的控制方式，必要死可切除副调节器。
