УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ В ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОЛОННЕ ПРОИЗВОДСТВА ОЛИФЫ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения температурного профиля реакционной массы в реакционных аппаратах при проведении технологических процессов в химической и лакокрасочной промышленности.
Известна аппаратура измерения вертикального профиля температуры грунтов в скважинах (МКСН. 757445.002 ТУ, патент РФ № 97524 от 10.09.2010 г.).
Известно устройство для измерения профиля температуры среды (патент на полезную модель №128823), включающее полиэтиленовый рукав с герметизированным нижним концом, вставленную в него резиновую трубку, оба конца которой герметизированы, содержащую на верхнем конце ниппель, а на нижнем конце - утяжеленную направляющую, вставленную внутрь резиновой трубки полиэтиленовую трубу и термокосу с разъемом для подключения устройства обработки, отличающееся тем, что верхний конец внутренней полиэтиленовой трубы, через которую термокоса помещается внутрь, выполнен открытым и обжат резиновой трубкой с помощью бандажа.
Недостатком известного устройства является то, что данное устройство может работать только при невысоких температурах, вся система термически инерционна - выравнивание температуры и измерение занимает достаточно много времени (около трех часов).
В процессе патентного поиска был найден патент РФ № 2326424 от 10.06.2008 г., принятый нами за прототип. Суть данного изобретения заключается в поддержании температурного профиля в реакторе производства малеинового ангидрида по температуре «горячей точки», т.е. точки с наибольшей температурой реакционной смеси по высоте реактора, составляющей порядка 480°С. Во всех точках по высоте реактора температура контролируется, а ее значения по 10 точкам равны: на высоте 100 мм - 200°С, на 265 мм -300°С, на 430 мм - 400°С, на 600 мм - 460°С, на 800 мм - 400°С, на 1000 мм - 370°С, на 1400 мм - 350°С, на 1800 мм - 340°С, на 2300 мм - 325°С, на 2900 мм - 310°С. Таким образом, «горячая точка» находится где-то между 3-й и 4-й точками измерения температуры.
Особенностью данного изобретения является то, что реактор производства малеинового ангидрида имеет внутренний диаметр около 3 м, поэтому каждый датчик для измерения температуры помещается в специальные трубки, расположенные по периметру реактора.
Перед нами стоит задача измерения температурного профиля по высоте окислительной колонны в процессе производства олифы. Химический процесс окисления растительного масла кислородом воздуха является экзотермическим, многостадийным, нестационарным во времени, вследствие чего в различные моменты времени температура реакционной среды изменяется по высоте колонны. Температура внутри колонны в промышленности, как правило, измеряется одним или двумя датчиками, что не позволяет контролировать процесс во времени и в объеме колонны, в результате чего могут возникать локальные перегревы, влияющие на качество продукции.
Температура является основным информационным показателем процесса окисления растительных масел в производстве олифы. Стадию окисления масла желательно вести в диапазоне температур 125-145°С. Это обусловлено тем, что только при таких температурах возможно получение выходного продукта требуемого качества с наиболее рациональным проведением процесса по времени. Контролируя температуру, можно осуществлять автоматическое ведение процесса.
Для достижения технического результата предложено устройство (фиг. 1), в котором используется труба 1 длиной, равной высоте окислительной колонны 2, размещенная по ее центральной оси, поскольку в отличие от прототипа (патент РФ № 2326424, реактор по производству малеинового ангидрида, имеющий диаметр около 3 м), окислительная колонна имеет диаметр 0,8 м. В трубу опущены и выведены через отверстия на равноудаленном расстоянии друг от друга по высоте 0,36 метра семь термопар типа ТХА 3, каждая последующая термопара смещена по отношению к предыдущей по спирали на угол 60° (фиг. 2), с диапазоном измеряемых температур от -50 до +300°С, в чехле с наружным диаметром 1,5 мм из материала, стойкого к продуктам реакции, и дополнительно изолированы от трубы термостойким пластиком, чтобы исключить возможность теплопередачи между датчиками. Данные с каждого установленного датчика собираются в информационной системе 6, обрабатываются и выводятся в виде таблиц или графиков.
Внизу трубы приварены четыре радиальных стержня 4, доходящих до стенки колонны 2, для предотвращения колебаний трубы внутри аппарата при проведении процесса (возникающих при продувке масла воздухом), а сверху труба имеет фланец 5 для ее крепления на люке колонны 2. Окислительная колонна имеет рубашку охлаждения 7, в которую подается хладагент. В нижней части колонны расположены ТЭНы 8, используемые для предварительного нагрева загруженного растительного масла до температуры 125-145°С.
На фиг. 1 приведена схема устройства в разрезе, а на фиг. 2 - вид сверху на это устройство.
Процесс окисления растительного масла протекает в диапазоне температур 125-145°С. Для этого его нагревают до заданной температуры ТЭНами 7, расположенными внизу колонны 2, а затем продувают воздухом, подаваемым в нижнюю часть колонны через барботер. На протяжении всего технологического процесса снимались показания со всех датчиков с периодичностью 10 мин при длительности нагрева порядка 8 ч и длительности стадии окисления 6 ч. Проведенные эксперименты показали, что взятая периодичность измерения температуры вполне приемлема при данных длительностях проведения процесса и достаточна для построения температурного профиля среды в окислительной колонне производства олифы.
На основании экспериментов построен температурный профиль среды для фиксированного времени проведения процесса окисления растительного масла (фиг. 3).
Таким образом, поставленная задача решена.