Автоматика химического реактора

Химический реактор с перемешиванием (CSTR — непрерывный, batch reactor — периодический) — центральный аппарат химического производства. Объёмы — от 100 л лабораторных до 100 м³ промышленных. Автоматика должна обеспечивать точное регулирование температуры в рубашке и в массе (разность не более 1-3 °C для равномерности реакции), управление скоростью мешалки частотным преобразователем, контроль давления (многие реакции идут под давлением до 10-50 бар), уровня и расхода подачи реагентов.

Главная сложность — многие реакции экзотермические (выделение тепла), и автоматика должна успеть снять тепло охлаждением рубашки, иначе температура уйдёт в разгон (thermal runaway) с разрывом аппарата. Для таких реакций применяется каскадное регулирование: главный контур по температуре массы задаёт уставку подчинённому контуру по температуре рубашки, который управляет клапанами подачи пара (нагрев) и рассола/гликоля (охлаждение). При приближении к опасной границе — автоматика аварийно впрыскивает ингибитор и открывает систему сброса давления в аварийный ресивер.

Датчики — высокоточные Pt100 класса A с двойным резервированием в критических точках, датчики давления 0,1-0,5% класса точности, расходомеры подачи (кориолисовые или электромагнитные), датчики уровня (радарные), датчики pH и проводимости для контроля хода реакции. Для горючих и агрессивных сред — взрывозащищённое исполнение, искробезопасные цепи, продувка приборных отсеков.

Контроллер — Siemens S7-1500 (или PCS neo для крупных установок), в особо ответственных случаях — отдельная [система противоаварийной защиты SIS](/glossariy/sis-sistema-bezopasnosti) уровня SIL 2-3 независимо от основной АСУТП (разделение по стандарту IEC 61511). SCADA с батч-функционалом по ISA-88 для периодических процессов, электронный журнал по GMP для фарм-применений.