СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ДЕГИДРИРОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C07C5/32 G05D27/00 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации реакционных процессов, предусматривающих периодическую регенерацию катализатора, в частности, процесса дегидрирования н-бутиленов в дивинил, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ управления циклическим процессом дегидрирования углеводородов путем регулирования расходов сырья и пара в печь, воздуха в реактор, температуры пара на выходе печи с коррекцией по температуре контактирования и корректировки подачи топливного газа в печь пропорционально его составу и произведению перепада давления в слое катализатора и расхода сырья, а также корректировки расхода воздуха пропорционально времени работы катализатора.

Недостатком указанного способа является сравнительно низкий выход целевого продукта из-за неэффективного управления температурным режимом контактирования и регенерации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления циклическим процессом дегидрирования н-бутиленов в режимах контактирования и регенерации, включающий регулирование температурного режима печи изменением подачи топливного газа в печь, температуры смеси на входе реактора изменением подачи насыщенного пара в реактор, регулирование подачи сырья в печь с коррекцией по концентрации дивинила в контактном газе, регулирование подачи воды на орошение скруббера с коррекцией по подаче сырья, корректировку температуры смеси на входе реактора обратно пропорционально концентрации дивинила в контактном газе, регулирование подачи воздуха в интервале регенерации в зависимости от температурного профиля в реакторе и скорости его изменения.

Недостатком указанного способа является сравнительно неэффективный режим управления контактированием и регенерацией, так как:
не учитывается подача пара (она в 3 4 раза больше подачи сырья), которая в значительной степени определяет температурные режимы в реакторе;
не осуществляется корректировка подачи пара в интервалах контактирования и регенерации.

Кроме того, в нескольких каналах управления используется измерение текущей концентрации дивинила в контактном газе, что практически нереализуемо с приемлемой надежностью с учетом существующих промышленных анализаторов.

Указанные факторы уменьшают выходы целевого продукта на пропущенное и разложенное сырье и в итоге увеличивают удельные расходы сырья и энергоресурсов.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение выходов целевого продукта на пропущенное и разложенное сырье.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления циклическим процессом дегидрирования н-бутиленов в режимах контактирования и регенерации, включающем регулирование температуры печи изменением подачи топливного газа в печь, регулирование температуры смеси на входе реактора, регулирование подачи сырья и пара в печь, воздуха в реактор, дополнительно измеряют температуру на выходе реактора, в каждом интервале контактирования увеличивают температуру смеси на входе реактора по задаваемой программе воздействием на температуру печи, подачу сырья снижают по задаваемой программе и корректируют подачу пара пропорционально подаче сырья, а в каждом интервале регенерации корректируют подачу пара в зависимости от подачи сырья и температуры смеси на входе реактора в предшествующем интервале контактирования, и корректируют подачу воздуха в зависимости от температуры на входе и выходе реактора и подачи пара. Совокупность новых приемов и параметров управления в сочетании с известными придает предлагаемому способу новые свойства, обеспечивая увеличение выходов целевого продукта за счет эффективного управления режимами контактирования и регенерации.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером и чертежом, где изображена принципиальная схема системы автоматического управления процессом дегидрирования н-бутиленов в производстве дивинила, реализующая предлагаемый способ.

Процесс дегидрирования осуществляют в реакторе 1 с неподвижным слоем катализатора, причем интервалы контактирования (собственно дегидрирование) чередуют с интервалами регенерации (выжиг "кокса" из пор катализатора) путем периодического переключения задвижек 2 с помощью командоаппарата 3. Сырье (н-бутилены) после перегрева в печи 4 подают в реактор в смеси 1 3 1 4 с паром, который служит теплоносителем. Из реактора паро-газовую смесь выводят либо в атмосферу (в интервале регенерации), либо подают на очистку (в интервале контактирования) для выделения целевого продукта.

Система управления процессом включает датчики 5 7 температуры соответственно в печи 4 и на входе и выходе реактора 1, датчики 8 10 расхода соответственно сырья, пара и воздуха. На схеме показаны также реализованные в микропроцессорном контроллере 11 функциональные блоки: регуляторы 12 16, программные задатчики 17 и 18, блоки коррекции 19-20 и таймер 21.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью командоаппарата 3 путем периодического закрытия-открытия задвижек 2 переключают реактор 1 с контактирования на регенерацию и обратно. С помощью регуляторов 12-14, реализованных в микропроцессорном контроллере 11, по замеру от датчиков 8-10, регулируют подачу соответственно сырья, пара и воздуха. С помощью регулятора 15, по замеру от датчика 5 регулируют температуру печи 4. С помощью регулятора 16, по замеру от датчика 6 регулируют температуру смеси на входе реактора 1 воздействием на задание регулятора 15 (каскадное регулирование).

С помощью программного задатчика 17, реализованного в микропроцессорном контроллере 11, воздействием на регулятор 16 плавно увеличивают температуру на входе реактора 1 в интервале контактирования, компенсируя тем самым вызываемое закоксованием пор снижение активности катализатора. С помощью программного задатчика 13 воздействием на регулятор 12 плавно снижают подачу сырья в интервале контактирования, увеличивая при этом время контакта в реакторе для компенсации падения активности катализатора.

С помощью блока 19 корректируют подачу воздуха в интервале регенерации воздействием на задание регулятора 14, например, по следующему закону:
Gзадв

= Gов + Gкорв ,
где
G_n значение подачи пара, измеряемое с помощью датчика 9,
t_вх, t_вых значения температуры на входе и выходе реактора, измеряемые с помощью датчиков соответственно 6 и 7,
t_пр предельно допустимое значение температуры выхода.

С помощью блока 20 корректируют подачу пара:
в интервале контактирования, например, по линейному закону:
Gpfln

= K₄ + K₅G_c
где
G_с значение подачи сырья, измеряемое с помощью датчика 8;
в интервале регенерации, например, по следующему закону:
Gзадn = K₆ + K₇G_c + K₈t_вх,
где
G, t значения, измеренные в середине предыдущего интервала контактирования.

Коэффициенты K₁ K₈ подбирают в зависимости от размеров реактора, партии катализатора и других технологических условий функционирования процесса дегидрирования.

С помощью таймера 21 синхронизируют работу функциональных блоков, реализованных в контроллере 11, с циклами работы реактора дегидрирования.

Увеличение температуры дегидрирования и снижение подачи сырья по задаваемой программе, а также поддержание степени разбавления сырья паром позволяют оптимальным образом поддерживать соотношение скоростей основной реакции (дегидрирования) и побочных реакций с учетом изменяющихся условий процесса (закоксование катализатора, нестационарность). Регулирование подачи пара с учетом подачи сырья и температуры смеси и регулирование подачи воздуха с учетом температуры на входе-выходе реактора и подачи пара позволяют оптимальным образом восстанавливать активность катализатора при регенерации. Все указанные факторы повышают выходы целевого продукта (дивинила) на пропущенное и разложенное сырье.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа в промышленных условиях, проведенная в январе 1996 г. на Стерлитамакском АО "Каучук", показала эффективность и полезность способа. Внедрение системы управления, реализующей предлагаемый способ на базе микропроцессорных контроллеров "Ремиконт 130", намечено на 2-й квартал 1996 года. Ожидается за счет внедрения способа увеличение выхода на пропущенное сырье на 0,3-0,4% и на разложенное сырье на 0,5-0,6%

Использование: область автоматизации реакционных процессов, предусматривающих периодическую регенерацию катализатора. Сущность изобретения: регулируют температуру печи изменением подачи топливного газа в печь, температуру смеси на входе реактора, подачу сырья и пара в печь, подачу воздуха в реактор, измеряют температуру на выходе реактора, в каждом интервале контактирования увеличивают температуру смеси на входе реактора по задаваемой программе, подачу сырья снижают по задаваемой программе и корректируют подачу пара пропорционально подаче сырья, а в каждом интервале регенерации корректируют подачу пара в зависимости от подачи сырья и температуры смеси на входе реактора в предшествующем интервале контактирования, и корректируют подачу воздуха в зависимости от температуры на входе и выходе реактора и подачи пара. 1 ил.

Способ управления циклическим процессом дегидрирования н-бутиленов в режимах контактирования и регенерации, включающий регулирование температуры печи изменением подачи топливного газа в печь, регулирование температуры смеси на входе реактора, регулирование подачи сырья и пара в печь, воздуха в реактор, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходов целевого продукта на пропущенное и разложенное сырье, дополнительно измеряют температуру на выходе реактора, в каждом интервале контактирования увеличивают температуру смеси на входе реактора по задаваемой программе воздействием на температуру печи, подачу сырья снижают по задаваемой программе и корректируют подачу пара пропорционально подаче сырья, а в каждом интервале регенерации корректируют подачу пара в зависимости от подачи сырья и температуры смеси на входе реактора в предшествующем интервале контактирования и корректируют подачу воздуха в зависимости от температуры на входе и выходе реактора и подачи пара.