下载文档原格式
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
连续搅拌釜式反应器永通安全操作规定前言为了确保在生产中的安全，保障工人生命财产安全，制定此《连续搅拌釜式反应器永通安全操作规定》，请大家遵守。
一、连续搅拌釜式反应器的安全操作基本要求1.在操作前，应进行预先检查：保证接地系统良好，钢丝绳无破损并无对绳力的征兆，各传感器的电气接触良好，油路应无泄漏现象。
2.开始搅拌前，应检查杠杆的锁扣以及轴承导套与轴之间的卡紧螺母并进行锁紧。
3.操作时，禁止穿戴宽松衣物和披风等，以及戴手表，裸露手臂，并确保操作服穿戴整齐，露出的身体部位应涂有油墨或石墨。
4.操作人员应熟悉仪器、设备性能参数，理解反应过程原理，明确控制要点和操作步骤，正确使用操作面板的各种按钮和旋钮。
5.操作前必须进行必要的安全措施，必须做好消毒、防爆和反应器清洗等工作。
6.连续搅拌釜式反应器在操作过程中禁止闲人或拉帮结派的人员进入操作间；责任人员应当自觉遵守操作规范进行工作。
7.反应器必须安装警报器和推拉式开关，通风口处应安装防护网，防止异物进入。
8.操作过程中应注意烟火，反应器的操作环境及必备器材齐全并置于合适位置，反应器的进出口防护套装必需齐全，以免产生爆炸。
9.如若在操作过程中需要停机，必须彻底清洁反应器内部，并关闭所有相关性能参数。
二、连续搅拌釜式反应器的操作规范1.开启操作开关，设定相关参数，排空反应器内的空气。
2.反应器在操作过程中必须装备液位和温度测量仪器。
当液位偏高或温度不正常时，必须及时进行适当调整。
3.开始操作前，应将气压与流速等内容调至适宜状态，并进行相关调整，以达到预期的目标效果。
4.操作过程中，应遵守反应物料添加规律，保证反应物料加入的正确性和时效性，并注意停止添加的时间点。
5.当设定的反应时间到达后，应立即飞速制止反应，以防止反应失控。
6.操作人员必须保证反应器内部及周围环境的稳定性，对于发生异常的情况，应及时进行警示和处理。
7.反应器操作完毕后，必须断电切断相关电源，待温度与压力稳定时，方可停机装卸。
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
实验二 连续搅拌釜式反应器液相反应的动力学参数测定一、实验目的连续流动搅拌釜式反应器与管式反应器相比较，就生产强度或溶剂效率而论，搅拌釜式反应器不如管式反应器，但搅拌釜式反应器具有其独特性能，在某些场合下，比如对于反应速度较慢的液相反应，选用连续流动的搅拌釜式反应器就更为有利，因此，在工业上，这类反应器有着特殊的效用。
对于液相反应动力学研究来说，间歇操作的搅拌釜式反应器和连续流动的管式反应器都不能直接测得反应速度，而连续操作的搅拌釜式反应器却能直接测得反应速度。
但连续流动搅拌釜式反应器的性能显著地受液体的流动特性的影响。
当连续流动搅拌釜式反应器的流动状况达到全混流时，即为理想流动反应器——全混流反应器，否则为非理想流动反应器。
在全混流反应器中，物料的组成和反应温度不随时间和空间而变化，即浓度和温度达到无梯度，流出液的组成等于釜内液的组成。
对于偏离全混流的非理想流动搅拌釜式反应器，则上述状况不复存在。
因此，用理想的连续搅拌釜式反应器（全混流反应器）可以直接测得本征的反应速度，否则，测得的为表观反应速度。
用连续流动搅拌釜式反应器进行液相反应动力学，通常有三种实验方法：连续输入法、脉冲输入法和阶跃输入法。
本实验采用连续输入的方法，在定常流动下，实验测定乙酸乙酯皂化反应的反应速度和反应常数。
同时，根据实验测得不同温度下的反应速度常数，求取乙酸乙酯皂化反应的活化能，进而建立反应速度常数与温度关系式（Arrhenius formula ）的具体表达式。
通过实验练习初步掌握一种液相反应动力学的实验研究方法。
并进而加深对连续流动反应器的流动特性和模型的了解；加深对液相反应动力学和反应器原理的理解。
二、实验原理1．反应速度连续流动搅拌釜式反应器的摩尔衡算基本方程： dtdn dV r F F AvA A AO =---⎰)(0（1）对于定常流动下的全混流反应器，上式可简化为0)(=---V r F F A A AO （2） 或可表达为VF F r AAO A -=-)( （3）式中；AO F ——流入反应器的着眼反应物A 的摩尔流率， 1-⋅smol ；A F ——流出反应器的着眼反应物A 的摩尔流率， 1-⋅smol ；)(A r -——以着眼反应物A 的消耗速度来表达的反应速度，13--⋅⋅sm mol ；由全混流模型假设得知反应速度在反应器内一定为定值。
第二章釜式反应器§2.1 概述精细化工生产中经常遇到气－液、液－液和液－固相反应，应用最为广泛的一类反应设备是釜式反应器。
它们被用于进行许多不同的反应过程，例如：硝化、还原、磺化、碱熔、氯化和缩合等，以及各种辅助过程，例如：溶解、稀释、中和、酸化、混合等。
图2.1是一种标准的釜式反应器。
它由钢板卷焊制成圆筒体，再焊接上由钢板压制的标准釜底，并配上釜盖、夹套、搅拌器等部件。
左图是一种典型的釜式反应器，由图可见其结构主要由以下几部分组成：壳体结构、搅拌器、密封装置和换热装置。
釜式反应器具有各种各样的搅拌装置、不同形式的传热装置，并且同时又装配着许多零件，这些零件和结构往往也可能以不同的组合形式出现在其它形式的反应设备中，因此我们仔细研究这类设备的结构之后，对于其他形式的反应器的结构也就不难理解和掌握了。
釜式反应器一般在常压之下操作，也可以在加压之下操作。
但即使是在常压之下操作的反应釜，一般也将它设计到能耐三个大气压，因为工业上常利用压缩气体从设备内压出液体物料。
而压料用的压缩气体的压力一般在三个大气压以下。
既然有在加压之下使用的可能性，那么就必须具有能保证内部空间密闭性的结构。
这种密闭结构对于那些能放出具有危险性（易燃、易爆、有毒）的蒸汽或气体的物料也是必须的。
因此按照3－4个大气压设计的反应釜是应用得非常广泛的一类设备。
§2.2釜式反应器的壳体结构（1）罐体碟形球形锥形平面形图2.3 釜式反应器的壳体结构釜式反应器容积和结构尺寸，有国家标准。
在选型和设计时可以参考。
釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。
釜底和釜盖常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形，釜底也有锥形，见图。
图2.4 罐体及罐体的焊接罐体是将钢板卷成圆筒形，沿着直线进行V形加强焊而制成的。
罐体的高度，除了应符合生产过程的要求外，通常尽可能使罐体的高度接近罐体的直径，或尽可能按钢板的规格考虑。
