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摘要：精细化工中，通常需要对反应釜进行加热。由于反应釜夹套通热媒后需要通过反应釜壁来传热，因此，通常使得温度检测滞后导致控温系统难以控制温度。本文提出一种根据控制热能传递的方法来控制反应釜的加热。
关键字：精细化工；传热；温度检测；滞后；热能传递；控制
1.化工反应中加热控温的现状
化工反应中，由于反应温度要求，往往要通过反应釜夹套通热媒将反应釜里的物料加热到所需要的温度。在实际操作过程中，通过反应釜上温度计测量来判断是否加热完成。影响最终温度结果的因素有两点：一、由于温度检测滞后导致控温系统难以控制温度。由于间反应釜在加热过程中传热不是非常理想，导致整个反应釜中外壁温度高，内部温度低的情况，此时温度计所测量到的温度只是反应釜内部一点的温度，而这个温度值往往比平均为温度要小。如果简单的控制方法，当测量温度为目标温度时，停止加热后反应釜的测量温度会继续上升，最终在一段时间后测量温度与反应釜实际温度一致。此时的测量温度（也就是实际温度）已超过我们的目标温度。二、停止加热后，夹套内残留的热媒会继续向反应釜传递热量，使得反应釜温度继续上升，影响最终温度。
对于第二点影响，许多企业往往将夹套内残留的热媒压出，但是这样做也无疑是浪费了能源。在此，提出热值控温法。所谓热值控温就是控制传入反应釜的热能，控制其传递的速度以及控制传递热能的量，来有效地解决精确控温问题以及减少能源的浪费。
2. 热值控温法
热值控温法，利用温度计、流量计等检测元件以及调节阀、切断阀等执行机构，PLC或DCS作为控制系统内部的分析计算来到达控温目标。
如图，针对一个反应釜，里面的物料体积为V，温度为T1，如果我们要将物料加热到T2，物料所要吸收的热能为Q=CVρ（T2-T1）
通过①式，我们知道影响热量传递的速度f的参数有两个即L（通过夹套的热媒流量）与ΔT（热媒进出口温差）。现有控制热量传递的执行元件是调节阀TV-0101用来调节热媒的流量大小来控制热量传递的速度。由①式变化得出f =k/（ρCΔT），为到达控制热量传递的速度为K，我们取k=K，则 f=K/（ρCΔT），通过公式可以看出热媒流量与ΔT温差成反比。因此，可以以f流量作为主被控量、ΔT温差作为副被控量，形成串级控制回路对阀门TV-0101进行调节，最终使得热量传递的速度为K（达到目标传热速度）。
开始传热后，必须对所传递的热量进行累积，所传递的热量
当q=Q时，则关闭热媒进出口切断阀（TXV-0101，TXV-0102），此时加热结束，反应釜内温度将会慢慢的达到目标温度。
上述方法只是消除了温度检测滞后导致控温系统难以控制温度问题。由于停止加热后，夹套内残留的热媒会继续向反应釜传递热量，因此要计算残留热量QC=VCρ（Ti-T2）。Ti –热媒进口温度、T2-目标温度一般都是定值。所以②式可以修改为
当q=Q时，则加热结束。考虑到能热向环境中损失，一般按5%计算，即当q=105%Q时，则加热结束，关闭热媒进出口切断阀（TXV-0101，TXV-0102）。
3.结论
热值控温法可有效控制加热速率以及最终温度，解决了反应釜温度检测滞后等问题。同时热值控温法也可运用到吸热反应或是放热反应等反应过程的加热或是降温。
参考文献：
[1] 张文明.基于PLC的温度控制系统的设计[J].安徽农业科学，2011年29期
[2] 胡俊达，胡慧，黄望军.自适应PID控制技术综述[J].中华纸业，2005年02期
[3] 王胜利.反应釜内化学过程控制系统开发研究[D].南京理工大学，2004年
[4] 王雪峰.连续搅拌反应釜温度控制方法的研究[D].东北大学，2008年
作者简介：
袁益中（1960-）、男、汉族、浙江、高级工程师、本科、研究方向（化工石化医药行业）。
关键字：精细化工；传热；温度检测；滞后；热能传递；控制
1.化工反应中加热控温的现状
化工反应中，由于反应温度要求，往往要通过反应釜夹套通热媒将反应釜里的物料加热到所需要的温度。在实际操作过程中，通过反应釜上温度计测量来判断是否加热完成。影响最终温度结果的因素有两点：一、由于温度检测滞后导致控温系统难以控制温度。由于间反应釜在加热过程中传热不是非常理想，导致整个反应釜中外壁温度高，内部温度低的情况，此时温度计所测量到的温度只是反应釜内部一点的温度，而这个温度值往往比平均为温度要小。如果简单的控制方法，当测量温度为目标温度时，停止加热后反应釜的测量温度会继续上升，最终在一段时间后测量温度与反应釜实际温度一致。此时的测量温度（也就是实际温度）已超过我们的目标温度。二、停止加热后，夹套内残留的热媒会继续向反应釜传递热量，使得反应釜温度继续上升，影响最终温度。
对于第二点影响，许多企业往往将夹套内残留的热媒压出，但是这样做也无疑是浪费了能源。在此，提出热值控温法。所谓热值控温就是控制传入反应釜的热能，控制其传递的速度以及控制传递热能的量，来有效地解决精确控温问题以及减少能源的浪费。
2. 热值控温法
热值控温法，利用温度计、流量计等检测元件以及调节阀、切断阀等执行机构，PLC或DCS作为控制系统内部的分析计算来到达控温目标。
如图，针对一个反应釜，里面的物料体积为V，温度为T1，如果我们要将物料加热到T2，物料所要吸收的热能为Q=CVρ（T2-T1）
通过①式，我们知道影响热量传递的速度f的参数有两个即L（通过夹套的热媒流量）与ΔT（热媒进出口温差）。现有控制热量传递的执行元件是调节阀TV-0101用来调节热媒的流量大小来控制热量传递的速度。由①式变化得出f =k/（ρCΔT），为到达控制热量传递的速度为K，我们取k=K，则 f=K/（ρCΔT），通过公式可以看出热媒流量与ΔT温差成反比。因此，可以以f流量作为主被控量、ΔT温差作为副被控量，形成串级控制回路对阀门TV-0101进行调节，最终使得热量传递的速度为K（达到目标传热速度）。
开始传热后，必须对所传递的热量进行累积，所传递的热量
当q=Q时，则关闭热媒进出口切断阀（TXV-0101，TXV-0102），此时加热结束，反应釜内温度将会慢慢的达到目标温度。
上述方法只是消除了温度检测滞后导致控温系统难以控制温度问题。由于停止加热后，夹套内残留的热媒会继续向反应釜传递热量，因此要计算残留热量QC=VCρ（Ti-T2）。Ti –热媒进口温度、T2-目标温度一般都是定值。所以②式可以修改为
当q=Q时，则加热结束。考虑到能热向环境中损失，一般按5%计算，即当q=105%Q时，则加热结束，关闭热媒进出口切断阀（TXV-0101，TXV-0102）。
3.结论
热值控温法可有效控制加热速率以及最终温度，解决了反应釜温度检测滞后等问题。同时热值控温法也可运用到吸热反应或是放热反应等反应过程的加热或是降温。
参考文献：
[1] 张文明.基于PLC的温度控制系统的设计[J].安徽农业科学，2011年29期
[2] 胡俊达，胡慧，黄望军.自适应PID控制技术综述[J].中华纸业，2005年02期
[3] 王胜利.反应釜内化学过程控制系统开发研究[D].南京理工大学，2004年
[4] 王雪峰.连续搅拌反应釜温度控制方法的研究[D].东北大学，2008年
作者简介：
袁益中（1960-）、男、汉族、浙江、高级工程师、本科、研究方向（化工石化医药行业）。