СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ДИХЛОРГИДРИНОВ ГЛИЦЕРИНА ГИПОХЛОРИРОВАНИЕМ ХЛОРИСТОГО АЛЛИЛА Российский патент 2004 года по МПК G05D27/00 C07C29/66 C07C31/42 B01D3/42 

Изобретение относится к способам автоматического управления химико-технологическими процессами, проводимыми в двух последовательно соединенных реакторах, в первом из которых в результате взаимодействия нескольких исходных реагентов получают полупродукт, который затем взаимодействует во втором реакторе с дополнительным исходным реагентом. Конкретно изобретение относится к способу автоматического управления двухреакторным (двухстадийным) технологическим процессом получения 1,3- и 2,3-дихлоргидринов глицерина (1,3- и 2,3-дихлорпропанолов) гипохлорированием (хлоргидроксилированием) хлористого аллила, в первом из которых получают хлорноватистую кислоту постоянной и оптимальной концентрации в результате взаимодействия 20% водного раствора гидроксида натрия, умягченной воды и абгазного хлора (остатка после частичной конденсации электролитического хлора), а во втором реакторе получают дихлоргидрины глицерина в результате взаимодействия хлористого аллила и полученной в первом реакторе хлорноватистой кислоты при заданном избытке последней с обеспечением практически полного превращения хлористого аллила и минимальном образовании побочных хлорорганических продуктов.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известны способы автоматического управления стадией получения хлорноватистой кислоты технологического процесса получения дихлоргидринов гипохлорированием хлористого аллила, включающие стабилизацию расхода умягченной воды и стабилизацию расхода хлора с коррекцией по рН полученного раствора хлорноватистой кислоты [1, стр. 135], либо коррекцию соотношения содового раствора (гидроксида натрия) и хлора по рН полученного раствора хлорноватистой кислоты с воздействием на расход хлора [2, стр. 93], что в обоих случаях ведет к получению раствора хлорноватистой кислоты с переменной ее концентрацией. Недостаток известных способов управления заключается в том, что они не обеспечивают достижение главной цели управления данной стадией получения заданного потока хлорноватистой кислоты с постоянной и оптимальной ее концентрацией в растворе, что необходимо для эффективного управления второй стадией синтеза дихлоргидринов глицерина.

Известен [2, стр. 94, 98] способ автоматического управления стадией получения дихлоргидринов глицерина из хлористого аллила и хлорноватистой кислоты, заключающийся в автоматической коррекции подачи хлористого аллила по величине редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина. Недостаток известного способа управления состоит в том, что при этом не учитывается значение рН полученного раствора дихлоргидринов, которое может изменяться в процессе синтеза и влиять на величину редокс-потенциала полученного раствора дихлоргидринов глицерина, и потому не обеспечивается заданный оптимальный избыток хлорноватистой кислоты в процессе синтеза дихлоргидринов глицерина, необходимый для практически полного превращения хлористого аллила и поддержания на минимальном уровне затрат хлористого аллила на образование побочных хлорорганических продуктов, а большие возмущения по величине потока раствора хлорноватистой кислоты и ее концентрации в растворе еще более усложняют задачу управления стадией получения дихлоргидринов глицерина, вызывая большие нарушения соотношения потоков хлористый аллил/хлорноватистая кислота и большие потери хлористого аллила.

Предлагаемый способ автоматического управления двухстадийным (двухреакторным) технологическим процессом получения дихлоргидринов глицерина гипохлорированием хлористого аллила, в котором хлорноватистую кислоту - гипохлорирующий агент - получают из абгазного хлора, умягченной воды и 20% раствора гидроксида натрия, лишен недостатков известных способов управления и обеспечивает решение задачи управления процессом в полном объеме: за счет повышения точности регулирования обеспечивается получение заданного потока раствора дихлоргидринов глицерина с заданной концентрацией последних в растворе при практически полном превращении исходного хлористого аллила и образовании минимального количества побочных хлорорганических продуктов. Предлагаемый способ управления реализуется следующим образом.

При управлении первой стадией процесса - получением заданного потока раствора хлорноватистой кислоты с заданной оптимальной ее концентрацией из абгазного хлора переменной концентрации (65-92% об.), умягченной воды и 20%-ного водного раствора гидроксида натрия - стабилизируют вычисленный расход гидроксида натрия, рассчитанный на 100%, путем стабилизации расхода 20%-ного водного раствора гидроксида натрия с коррекцией по концентрации гидроксида натрия в этом растворе, тем самым стабилизируют расход хлорноватистой кислоты при соответствующей подаче умягченной воды и хлора и стабилизируют выработку дихлоргидринов глицерина при соответствующей подаче хлористого аллила, расход умягченной воды вычисляют с учетом потока воды с потоком раствора 20% гидроксила натрия и подают расход умягченной воды пропорционально расходу гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, тем самым обеспечивается постоянная концентрация хлорноватистой кислоты на выходе стадии и создаются благоприятные условия для синтеза дихлоргидринов глицерина на второй стадии процесса при соответствующей подаче хлора, вычисляют и подают расход хлора, рассчитанный на 100%, пропорционально расходу гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, путем подачи потока абгазного хлора пропорционально расходу гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, с коррекцией по концентрации хлора в потоке абгазного хлора, с коррекцией соотношения потоков хлора и гидроксида натрия, рассчитанных на 100%, по величине рН раствора хлорноватистой кислоты на выходе стадии тем самым обеспечивается получение заданного постоянного потока хлорноватистой кислоты с заданной оптимальной концентрацией хлорноватистой кислоты в растворе и заданная нагрузка по дихлоргидринам глицерина при соответствующей подаче хлористого аллила.

При управлении второй стадией процесса получением заданного потока раствора дихлоргидринов глицерина с заданной постоянной концентрацией дихлоргидринов в этом растворе из хлористого аллила и полученного в первой стадии раствора хлорноватистой кислоты: подают расход хлористого аллила пропорционально расходу гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, с коррекцией по остаточной концентрации хлорноватистой кислоты ("активного хлора") в растворе полученных дихлоргидринов глицерина, которую автоматически вычисляют по значениям рН и редокс-потенциала выходного потока раствора дихлоргидринов глицерина, тем самым обеспечивается получение заданного постоянного потока раствора дихлоргидринов глицерина с заданной постоянной концентрацией дихлоргидринов глицерина в растворе, что важно для последующей стадии их переработки, благодаря компенсации возмущений по концентрации исходных гидроксида натрия в его растворе и хлора в абгазном хлоргазе и компенсации возмущений по потокам исходных реагентов, с обеспечением практически полного превращения хлористого аллила при минимальном содержании в реакционном растворе побочных хлорорганических продуктов.

В некоторых практически важных случаях в растворе дихлоргидринов глицерина на выходе второй стадии процесса их синтеза присутствует заметное количество гипохлорита натрия, которое поступает вместе с раствором хлорноватистой кислоты из первой стадии процесса и которое необходимо квалифицировано использовать. Для этого в емкость, в которую поступает полученный раствор дихлоргидринов глицерина, направляют хлористый водород, предназначенный для подкисления раствора и превращения гипохлорита натрия в хлорноватистую кислоту, взаимодействующую здесь с хлористым аллилом, не вступившим в реакцию гипохлорирования во второй стадии процесса синтеза дихлоргидринов. Управление процессом подкисления осуществляется путем стабилизации расхода хлористого водорода в емкость с полученными дихлоргидринами глицерина с коррекцией по рН раствора в этой емкости.

Пример

Технологический процесс получения дихлоргидринов глицерина гипохлорированием хлористого аллила реализован в каскаде из двух реакторов (фиг.1), в первом из которых Р1 осуществляется первая технологическая стадия процесса получения гипохлорирующего агента - хлорноватистой кислоты - путем взаимодействия абгазного хлора, умягченной воды и гидроксида натрия, а во втором реакторе Р2 (насос-смеситель специальной конструкции) осуществляется вторая технологическая стадия получения целевых дихлоргидринов глицерина путем взаимодействия синтезированной в реакторе Р1 хлорноватистой кислоты с хлористым аллилом. В емкости-реакторе ЕР3 за счет "подкисления" раствора полученных дихлоргидринов глицерина производится превращение остаточных количеств попутного гипохлорита натрия в хлорноватистую кислоту, которая взаимодействует с остаточными количествами хлористого аллила с образованием целевых дихлоргидринов глицерина.

Назначение процесса - получить заданный поток раствора дихлоргидринов глицерина с постоянной их концентрацией в растворе с полной переработкой хлористого аллила при минимальном образовании побочных хлорорганических продуктов. Решение данной задачи обеспечивается с помощью автоматических систем регулирования, изображенных на фиг.1, которые реализуют заявленный способ автоматического управления указанным технологическим процессом.

Управление технологическим процессом получения дихлоргидринов глицерина гипохлорированием хлористого аллила в соответствии с предложенным способом осуществляют следующим образом.

1. В потоке исходного 20% гидроксида натрия 1 в реактор Р1 измеряют значение его концентрации (С_NаOH) с помощью анализатора QR1, сигнал от которого используется для пересчета в блоке FRY2, измеренного с помощью того же блока расхода раствора 20% гидроксида натрия в поток 100% гидроксида натрия (F_NaOH100%), который регулируется (стабилизируется) с помощью блока FC3, воздействующего на регулирующий клапан VC03.

2. Пропорционально потоку гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, с помощью регулятора соотношения FFRC4 в Р1 подают поток умягченной воды 2 (с учетом потока воды с раствором 20% гидроксида натрия в линии 1) с воздействием на регулирующий клапан VC04.

3. В потоке абгазного хлора 3 в Р1 с помощью анализатора QR5 измеряют концентрацию хлора (С_Cl2) и полученный сигнал используют для пересчета измеренного с помощью FRY6 потока абгазного хлора в поток 100% хлора (F_Cl2100%) и величину последнего подают пропорционально потоку гидроксида натрия, рассчитанному на 100%, с помощью регулятора соотношения FFC7, воздействующего на регулирующий клапан VC07.

4. Как известно [3], зависимость концентрации хлорноватистой кислоты от рН реакционного раствора в Р1 носит экстремальный характер: максимум концентрации соответствует значениям рН 4,6-5,2. Поэтому в потоке раствора синтезированной хлорноватистой кислоты 4 на выходе Р1 с помощью рН-метра QRC8 измеряют значение рН и используют его сигнал в FFC7 для коррекции соотношения потоков хлора и гидроксида натрия, рассчитанных на 100%, (каскадная АСР с компенсацией возмущений).

5. Таким образом, описанные три системы регулирования обеспечивают получение постоянного заданного потока хлорноватистой кислоты с заданной оптимальной концентрацией ее в растворе за счет высокой точности регулирования, связанной со стабилизацией потока гидроксида натрия, рассчитанного на 100%, и компенсацией возмущений по концентрации хлора в потоке абгазного хлора и по величинам потоков умягченной воды и абгазного хлора.

6. Поток хлористого аллила 6, направляемый в реактор Р2 синтеза дихлор-гидринов глидерина вместе с потоком 4 раствора хлорноватистой кислоты, подают пропорционально потоку гидроксида натрия, рассчитанного на 100%, с помощью регулятора соотношения FFRC11, воздействующего на регулирующий клапан VC11. В потоке раствора синтезированных дихлоргидринов глицерина 7 с помощью анализаторов QR12, QR13 измеряют значения рН и редокс-потенциала Rh, по величинам которых в блоке QRYC14 вычисляют остаточную концентрацию хлорноватистой кислоты (концентрацию "активного хлора" - С_ах), которую используют в FFRC 11 для коррекции соотношения потоков хлористого аллила и гидроксида натрия, рассчитанного на 100%, (каскадная АСР с компенсацией возмущений).

7. С помощью каскадной АСР FRC21 плюс QRC22, воздействующей на регулирующий клапан VC21, обеспечивается подача потока хлористого водорода 8 в емкость-реактор ЕР3, необходимого для превращения остатков попутного гипохлорита натрия в хлорноватистую кислоту, взаимодействующую с остатками хлористого аллила.

Таким образом за счет высокой точности регулирования обеспечивается получение заданного потока дихлоргидринов глицерина с заданной их концентрацией в растворе при полном превращении хлористого аллила и минимальном образовании побочных хлорорганических продуктов.

Описанные системы управления, реализованные на микропроцессорных контроллерах, используются для управления процессом получения дихлоргидринов глицерина гипохлорированием хлористого аллила промышленных масштабов.

Библиографические данные

1. Абдрашитов Я.М., Дмитриев Ю.К., Кимсанов Б.Х., Рахманкулов Д.Л. и др. Глицерин. Методы получения, промышленное производство и области применения. - М.: Химия, 2001, - с.168.

2. Ошин Л.А. Производство синтетического глицерина. - М.: Химия, 1974, с. 188.

3. Бикбулатов И.Х. Безотходное производство хлоргидринов. - М.: Химия, 2000, с.167.

Изобретение относится к усовершенствованному способу автоматического управления двухреакторным технологическим процессом получения дихлоргидринов глицерина взаимодействием хлористого аллила и хлорноватистой кислоты, полученной с использованием хлора и умягченной воды, с регулированием расходов хлористого аллила, хлора и умягченной воды, рН раствора хлорноватистой кислоты, редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, при этом используют хлорноватистую кислоту, полученную взаимодействием абгазного хлора, полученного после частичной конденсации электролитического хлора, с концентрацией 65-92 об.%, умягченной воды и 20%-ного водного раствора гидроксида натрия, с регулированием расхода гидроксида натрия, при этом расход гидроксида натрия, расчитанный на 100%, как ведущий поток технологического процесса, стабилизируют путем стабилизации расхода 20%-ного водного раствора гидроксида натрия с коррекцией по его концентрации в этом растворе, умягченную воду подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанным на 100%, с учетом потока воды, поступающего с потоком раствора 20%-ного гидроксида натрия, абгазный хлор с расходом, рассчитанным на 100%, подают пропорционально расходу гидроксида натрия, расчитанного на 100% с коррекцией по концентрации хлора в потоке абгазного хлора и с коррекцией соотношения потоков абгазного хлора и гидроксида натрия, расчитанных на 100%, по рН полученного раствора хлорноватистой кислоты, что обеспечивает получение заданного постоянного потока раствора хлорноватистой кислоты и заданную постоянную и оптимальную концентрацию хлорноватистой кислоты в растворе, хлористый аллил подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанному на 100%, с коррекцией по остаточной концентрации хлорноватистой кислоты в растворе полученных дихлоргидринов глицерина, которую вычисляют по значениям рН и редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, при этом для превращения гипохлорита натрия, образующегося в процессе, в хлорноватистую кислоту добавляют хлористый водород, который подают в емкость с раствором полученных дихлоргидринов глицерина, стабилизируя его расход с коррекцией по рН этого раствора. Способ обеспечивает получение потока дихлоргидринов глицерина с заданной концентрацией последних в растворе при практически полном превращении исходного хлористого аллила и образовании минимального количества побочных продуктов. 1 ил.

Способ автоматического управления технологическим процессом получения дихлоргидринов глицерина взаимодействием хлористого аллила и хлорноватистой кислоты, полученной с использованием хлора и умягченной воды, с регулированием расходов хлористого аллила, хлора и умягченной воды, рН раствора хлорноватистой кислоты, редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, отличающийся тем, что используют хлорноватистую кислоту, полученную взаимодействием абгазного хлора, полученного после частичной конденсации электролитического хлора, с концентрацией 65-92 об.%, умягченной воды и 20% водного раствора гидроксида натрия, с регулированием расхода гидроксида натрия, при этом расход гидроксида натрия, расчитанный на 100%, как ведущий поток технологического процесса, стабилизируют путем стабилизации расхода 20% водного раствора гидроксида натрия с коррекцией по его концентрации в этом растворе, умягченную воду подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанным на 100%, с учетом потока воды, поступающего с потоком раствора 20% гидроксида натрия, абгазный хлор с расходом, рассчитанным на 100%, подают пропорционально расходу гидроксида натрия, расчитанного на 100% с коррекцией по концентрации хлора в потоке абгазного хлора и с коррекцией соотношения потоков абгазного хлора и гидроксида натрия, расчитанных на 100%, по рН полученного раствора хлорноватистой кислоты, что обеспечивает получение заданного постоянного потока раствора хлорноватистой кислоты и заданную постоянную и оптимальную концентрацию хлорноватистой кислоты в растворе, хлористый аллил подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанному на 100%, с коррекцией по остаточной концентрации хлорноватистой кислоты в растворе полученных дихлоргидринов глицерина, которую вычисляют по значениям рН и редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, при этом для превращения гипохлорита натрия, образующегося в процессе, в хлорноватистую кислоту добавляют хлористый водород, который подают в емкость с раствором полученных дихлоргидринов глицерина, стабилизируя его расход с коррекцией по рН этого раствора.