Способ автоматического управления процессом окисления циклогексана Советский патент 1985 года по МПК C07B37/00 G05D27/00 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов, а именно процесса окисления циклогексана кислородом воздуха, проводимого в секционированном per акторе в производствах капролактама и адипиновой кислоты, и может быть использовано в химической и нефтехимической промьшшенности. Целью изобретения является стабилизация степени превращения циклогексана и выхода целевых продуктов. На чертеже изображена принципиальная схема управления процессом окисления циклогексана, поясняющая предлагаемый способ. Узел окисления циклогексана кислородом воздуха включает реактор окисления, состоящий из четьгрех секций 1-4, объединенных между собой по газовой фазе: скрубберы-конденсаторы 5 и 6, теплообменни ки 7 и 8 и циркуляционный насос 9, обеспечивающий подачу циклогексана в секции реактора. Расход свежего циклогексана в реактор измеряют датчиком 10 расхода, стабилизируют регулятором 11, воздействуя на исполнительный механизм 12. Сигнал с датчика 10 рас хода через групповой преобразователь 13 пневматических сигналов в токовьй и модули 14 ввода вводятся в управля ющий вычислительный комплекс (УВК)15 Уровень в скруббере-конденсаторе 5 измеряют датчиком 16 уровня и стабилизируют регулятором 17 путем изменения расхода циклогексана, подаваемого в секцию 1 реактора окисления, исполнительньм механизмом 18.Расход циклогексана в секции реактора измеряют расходомерами 19-22 и стабилизируют регуляторами расхода 23-25 воздействием на исполнительные механизмы 26-28 соответственно. Температуру циклогексана после подогревателя 7 измеряют термопарой 29 и стабилизируют регулятором 30 изменением расхода грекнцего пара в подогревател 7 исполнительным механизмом 31. Расход воздуха в секции 1-4 реактора ч окисления измеряют расходомерами 3235, стабилизируют регуляторами 3639, которые воздействуют на исполнительные механизмы 40-43 соответственно. Уровень в секции реактора, окисления измеряют датчиком 44 уровня, стабилизируют регуЛяторЪм 45, . который воздействует на исполнительный механизм 46 на потоке оксидата из секции. Сигналы от датчиков 19-22 и 32-35 расходов циклогексана и воздуха в секции 1-4 реактора окисления через групповой преобразователь 13 и через модули 14 ввода вводятся в УВК 15.В послед нем формируется величина задания расхода воздуха в секции 1-4 реактора и через модули 47 вывода, преобразователи код-ток 48-51 и 52-55 и ток/ пневмосигнал поступает на регуляторы 36-39. Способ осуществляется следующим образом.. Сигналы от датчиков 10, 19-22, 32-35 расхода свежего циклогексана, циклогексана и воздуха.в секции 1-4 реактора через преобразователь 13 и модули 14 вводят в УВК 15. В УБК 15 вводят значение коэффициента соотношения расходов воздуха и свежего даклогексана (об) в реактор и козффициенты (/5), уситьгоаюпрсе распределение воздуха по секциям-1-4 реактора, и заданное значение расхода циркуляционного циклогексана ццг з«А определяемое, например,из стационарных условий. В УВК 15 выполняется суммирование расхода циклогексана, подаваемого в секции 1-4 регулятора окисления по выражению « Сге + G где К - текущий цикл опроса датчиков и определяется текущее значение расхода циркуляционного циклогексана как разность суммарного потока и свежего циклоциклогексанав абсорбер 5 гексана G, По величине расхода свежего циклогексана и заданным значениям ct и /3; определяется расход воздуха в секции 1-4 реактора по вьфажению G где i номер секции реактора 1, 2, 3, 4). Формируется интегральная составляющая задания расхода воздуха в секции 1-4 реактора по величине отклонения текущего значения расхода циркуляционного циклогексана G по следующим от заданного ци,Г 5CIA выражениям f 1(цчг ЦЧГЗМА Л к-1 J .ЦЦГ где К - цикл опроса в момент времени t; предьщущий цикл опроса в момент времени t - 1j коэффициент при интегральной составляющей, учитывающий постоянную времени объекта и период дискретизации, AVjVr . ,(i 1.2,3.4) Текущее значение задания регуляторам расхода воздуха определяется по выражению AV iSCIA Vj,+ 4VB%crH Сигналы задания, сформированные УВК 15, через модули 47 вьгаода вцца ются на интегрируюв(ие преобразовате Ли 48-51 как величины приращения к заданию на выходе интегрирую1цих преобразователей на предьщущем шаге опроса, величины которых формируются по вьфажению: где 4д,- ее значение величины задания на выходе интегриру щих преобразователей 48-51. Далее сигнал задания с интегрирзп щих преобразователей 48-51 через преобразователи 52-55 ток/пневмосиг нал подаются на регуляторы 36-39 расхода воздуха в секции 1-4 реакто ра окисления. Пример. Расход свежего ииклогексана на шаге опроса G « 140м Соотношение общий воздух/свежий циклогексан в 40. Распределение воздуха по секциям как доли от целого: /3) 0,23, - 0,31, Лз 0.31, /94 0,15 Расход циклогексана по секциям, мз/ч: Gfj 60, 10, Gj, 8, G« 28.Определить задание регулятору на шаге опроса К. Суммарный расход циклогексана в реактор:

Gjfr - «19 + G,

+ G, + G

22 - 206 .

1196;

где

ВОС1 Количество циркуляционного циклосана:рК рК 206 - 140 -ццг - цг . 66 м Заданная величина режима: 2 . Расход воздуха на шаге К в завиости от нагрузки по свежему цикнагрузки по ексану G J сС С1д 40 X Расход воздуха по секциям 1-4, 0,23 5600 1288; 0,31 5600 1736; 0,31 5600 1736,0,15 5600 840. Интегральная составляющая изменерасхода циркуляционного циклогека:If К еЛ ццг К (G ццг - Gmp-jaft) - ( - G44rMfl) 0,5 X (66-52) - (52-52)1 0,5 X 6 3MV4. Дополнительный расход воздуха: rf-Gll r et 3x40 120 нмз/ч. Дополнительньтй расход воздуха в ции 1-4, нм/ч: VeAotn 0,23 X 120 27,6; V§Aonl 0,31 X 120 37,2/ V 0,37,2; вАОпз в АвП Величина задания регулятором раса воздуха в каждую секцию, нм/ч: 1288 + Vei SOIA V 81 V в .jnn + 27,6 1315,6i Ve2a«A 1736 + 37,2 1773,2. V§3e«A 1773,2; в4МА + 18 858. На преобразователе 45-48 будет ан сигнал, соответствующий рази между вычисленным значением задана шаге К и значением задания на вдущем шаге, т.е. К - 1, снятом хода преобразователей 48-51, /ч: V 1л 1315,6 81 SO(A вое По сравнению с прототипом использование данного изобретения позво- 10 5 лит определить в каждый момент времени величину задания требуемого расхода воздуха регуляторам расхода в секции реактора окисления, при этом учитьшаются расход свежего циклогексана, подаваемого в реакционный узел и изменение расхода циркуляционного циклогексана, подаваемого в секции реактора окисления.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОКИСЛЕНИЯ ЦИКЛОГЕКСАНА в производствах капролактама и адипиновой кислоты, проводимым в секционированном реакторе, путем стабилизации температуры цкклогексана на входе реактора изменением подач|1 пара в теплообменник, уровня в скруббере-конденсаторе циркуляционного циклогексана изменением подачи ц;иклогексана в первую секцию реактора и в последней секции реактора изменением потока оксидата из нее, определения расхода воздуха в реактор в.зависимости от расхода свежегоциклогексана в реактор и заданного соотношения расходов воздуха и свежего циклогексана в реактор и регулирования подачи воздуха в каждую секцию реактора в зависимости от расхода воздуха в реактор и заданного распредег ления воздуха по секциям реактора, отличающийся тем, что, с целью стабилизации степени превращения циклогексана и выхода целевых продуктов, подачу воздуха в каждую секцию реактора корректируют в зависимости от расхода циркуляционного циклогексана. 00 4

CSemau циялогексан