Способ управления процессом конденсации масляного альдегида Советский патент 1984 года по МПК C07C47/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства 2-этш1гексанола. Известен способ управления технологическим процессом в трубчатом реакторе, заклю чающийся в регулировании температуры рёак ционной смеси в реакторе путем воздействия на теплоподвод к реактору изменением точки ввода компоншта в трубчатый реактор в зависимости от величины температуры по длине трубчатого реактора 1Ь Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ управления процессом конденсации масляного альдегида в реакторе, включающем последователь но соединенные смеситель, подогреватель, хол дильник и трубчатый змеевик, путем изменения расхода рециркулирующего катализатора к регзшироваикя температурного режима в реакторе изменением расходов пара в подогреватель и воды в холодильник 2. Однако данные способы не реализ пот резервы увеличения селективности процесса, заложенные в возможности управления темпера турным профилем в реакторе, что приводит к снижению концентрации целевого продукта на выходе реактора. Цель изобретения - повышение концентрации целевого продукта. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом кондансашш масляного альдегида в реакторе, ., включающем последовательно соеданеиные см ситель, подогреватель, холодильник и трубчатый змеевик, путем изменения расхода рецир кулируюшего катализатора и регулирования , температурного режима в реакторе изменением расходов пара в подогреватель и воды в холодильник, дополнительно регулир)гют температуру реакционной смеси после трубчатого змеевика в зависимости от давления в реак торе nyteM изменения расходов пара в подогреватель и воды в холодильник. На фиг. 1 приведена зависимость температуры и давления реакционной смеси по длине реактора; на фкг. 2 - блок-схема системы автоматического управления, реализующей 1федпагаемый способ. Для увеличения выхода целевого продукта процесс следует вести при максимально допустимой температ е. Ограничение на температуру накладывается температурой кипения иаиболее легкокштащего компонента реакци оиной (ямесн, так как реакция протекает тол| ко в жидкой фазе. Существенно отметить, что дшление в реакторе не постоянно, а 7812 уменьшается от начала реактора к его коицу (для трубчатого реактора постоянного сечения давление по длине реактора изменяется по линейному закону, см. фиг. 1). Зависимость температуры кипения (Тк) от давле ния имеет экспоненциальную зависимость.Дпя самого легкокипящего компонента - w-масляного альдегида - эта зависимость выражается уравнением 1297,15,.. Ig Р 7,1371 (и Чем ближе температурный режим будет приближаться к критической температуре (Ткр) тем выще селективность процесса. -. Предлагаемый способ позволяет стабилизировать температуру на выходе реактора. Так как в этой точке реактора температура, как видно из графика (фиг. 1), иаиболее близко подходит к значению критической температуры, то это позволяет работать на режимах (Т|) более близких к Ткр по сравнению с режимами при известном способе (Tj). Нагревание реакционной смеси и ее последующее охлаждение позволяет поднять температуру (Ti) по сравнению с прототипом (Тг) практически на всей длине реактора. Особенно значительное повыщение температуры реакционной смеси достигается в подогревателе и холодильнике, т.е. на участке, на котором реакция протекает наиболее интенсивно и достигает степени конверсии 70-78%, После холодильника температура реакционны смеси в предлагаемом, способе остается выще температуры, поддерживаемой при извесгаом способе, так как в змеевик поступает меньше исходного сырья, и поэтому в процессе реакщо вьщеляется меньше тепла. Следовательно, дпя достижения допустимой температуры начальная температура, реакционной смеси на входе в змеевик должгна быть больше в предлагаемом способе по сравнению с известным., Кроме того, в предлагаемом «юсобе регулирзчот температуру на выходе реактора в точке, наиболее близко (фш-. 1) подходящей к значению критической (Ткр) температуры, и рассчишвают значею е допустимой температуры по давлению в реакторе. Максимум концентрации целевого продукта возрастает с возрастанием темпера1уры. Увеличение температуры приведет к увеличению скорости реакций, а следовательно, и к смещению максимума концентрации целевого продукта к началу реактора. Для того, время пребьшання реагирующе смеси в реакторе совпадало с времеием достижения максимума, можно воспользоваться любым из известных способов: уменьшить концентрацию катализатора в реагирующей смеси, что даст дополнительный эффект; увеличить значение расхода рециркулирующего катализ атораСистема .автоматического зшравлеиия, реализ юшая предлагаемый способ, работает следующим образом. Сырье по трубопроводу 1 поступает в смеситель 2, где смешивается с исходным катализатором, поступающим по трубопроводу 3, и рециркупирующим катализатором, поступающим по трубопроводу 4. Из смесителя 2 ре акщюнная смесь поступает в подогреватель 5, а далее - в холодильник 6, из которого подается в змеевик 7. Из змеевика 7 реакщюнная смесь поступает в отстойную зону 8, из которой целевой продукт выводится из трубчатого реактора по трубопроводу 9, а ка тализатор возвращается на вход реактора по трубопроводу 4. Система автоматического управления состоит из вычислительного устройства 10, в которое вводится информация с : датчика 11 давления на входе в смеситель 2 рециркулирующего катализатора. В систему входят регуляторы 12 и 13 температуры реакциоиной смеси на выходе трубчатого реактора, регулятор 14 расхода рециркулирующего катализатора и датчик 15 температуры реакционной смеси после трубчатого змеевика 7. Подача пара в подогреватель 5 и воды в холодильник б регулируется с; помощью клапанов 16 и 17, установленных соответствешю на трубопроводах 18и 19.PacxoдpeщIplcyлlфyюшeгo катализатора измеряется датчиком 20 расхода и регулируется клапаном 21. Способ автоматического управления осуществляется следующим образом. По значению давления на входе рецирку-. лируюшего катализатора в смеситель 2, замеряемого датчиком 11, используя заложенную в память вычислительного устройства 10 за висимость (() температуры кипения наиболее легко кипящего компонента реакщюнной смеси от давления, рассчитывают в вычислительвом ус1ройстве 10 допустимое значение температуры реакционной смеси на выходе peakтора. Это значение допустимой температуры передается из вычислительного устройства 10 в качестве задания на вход регулятора 12 температу{ш, а на вход регулятора 13 значенне допустимой температуры, уменьщейиое на. величину возможной опшбки в элементе сравнения ретулятора 12. На второй вход регуляторов 12 и 13 подается сигнал of датчика 15 температуры реак1аюнной смеси ш . выходе реактора. Управляющее воздействие от регуляторов 12 и 13 подается на клапаны : 16 и 17 соответственно. Время пребывания : реа.к1шонной смеси в реакторе задают равным времени достижения максимума концентрации целевого продукта одним из известных способов: изменением расхода исходного катаг лизатора по трубопроводу 3 или изменением расхода рециркулирующего кат изатора регулятором 14, на один из входов которого подается сигнал от датчика 20 расхода рециркулирующего катализатора, а на другой вход сигнал задания расхода, задаваемый технологом-оператором. Управляющее воздействие от регулятора 14 подается на клапан 21, установленный на трубопроводе 4 рециркулируюшего катализатора. В предлагаемом способе предусмотрена одновременная работа дв)гх регуляторов 12 и 13 температуры. Регулятор 12 в качестве, регулирующего воздействия использует расход пара 10 атм, а регу- г лятор 13 - расход охлаждающей вода. Для достижения максимально высокой температуры по дайне реактора подогреватель должен обеспечить максимум расхода пара, а холодильник снимать избьиок тепла для обеспечения допустимой температуры на выходе реактора. Для обеспечения такого режима задание на регулятор 12, управляющ|1й расходом пара, должно быть несколько выше задания, подаваемого на регулятор 13 воздействующий на расход воды. Тогда оишбка регулирования по регулятору 12 будет . всегда больше ошибки регулирования регулятора 13. Если ошибка регулирования регулятора 12 равна нулю, то ошибка регулирования регулятора 13 меньше нуля. Это приведет к увеличению расхода охлаждающей воды регулятором 13, что вызовет увелинение расхода пара, необходимого для поддержания заданной регулятору 12 температуры. Возрастание регулирующих воздействий будет продолжаться до тех пор, пока один из ре{гуляторов не выйдет в насыщение (клапан полностью откроется). Тогда температура на выходе реактора установится равной температуре, заданной на регуляторе, не вышедшем в насыщение. Если же ошибка регулирования регулятора 13 равна нулю, ошибка регулятора 12 в этом случае больще нуля. Позтому он увеличивает расход пара, а регулятор 13 вследствие этого увеличивает расход охлаждающей воды и далее все происходит аналогично описанному выше. Такой режим работы обеспечит максимально высокую температуру в реакторе при заданной температуре на выходе реактора. Так как элементы сравнения в регуляторах имеют определенную ошибку, то для обеспечения -задания на регулятор 12 больщим, чем на регулятор 13, необходимо уменьпшть задание на регулятор 13 на величину, большую возможной ошибки в элементе сравнения регулятора Таким образом- обеспечивается стабилиза 1 яя допустимой температуры на выходе реактора с точностью до ошибки в элементе сравнения регулятора. Режим насыщения ОДЕЮГО из регуляторов обеспечивает максимально высо кий температ)фный режим не вообще, а при заданной температуре на выходе реактора. Предлагаемый способ применим в системах, ДП9 которых максимальная температура после подогревателя не превышает темпера1016 туры кипения наиболее легкокипящсго компонента реакционной смеси, определяемой по формуле () для давления в этой точке реактора. Это условие легко проверяется известными способами, используемыми при конструировании теплообмеиной аппаратуры. Использование предлагаемого способа позволяет повысить выход целевого прод)гкта из тонны сырья на 0,8-3% за счет работы реактора в оптимальном температурном режиме.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНДЕНСАЦИИ МАСЛЯНОГО АЛЬДЕГИДА в реакторе, включающем последовательно соединенные смеситель, подогреватель, холодильник и трубчатый змеевик, изменения расхода рецирк)П1Ируюшего катализатора и регулирования температурного режима в реакторе изменением расходов пара в подогреватель и воды в холодильник, о тличающийся тем, что, с целью повышения концентрации целевого продукта, дополнительно регулируют температуру реакционной смеси после трубчатого змеевика в зависимости от давления в реакторе путем изменения расходов пара в подогреватель и воды в холодильник. PJ

1 1 Й-ЙК н Г ЧАлКБ 4ffV