Способ автоматического управления процессом дегидрирования изобутана Советский патент 1987 года по МПК C07C5/32 G05D27/00 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, протекаюищми в реакторно- регенераторном блоке с циркулир тощим псевдоожиженным слоем катализатора, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления технологическими процессами дегидрирования парафиновых углеводородов.

Целью изобретения яв ляется повышение производительности процесса

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа управления.

Технологическая схема и система управления процессом содержат печь 1, реактор 2, регенератор 3, датчик 4 расхода сьфья, исполнительный механизм 5 на линии подачи сырья в печь, регулятор 6 расхода сьфья, датчик 7 и регулятор 8 температуры сьфья на входе реактора, исполнительней механизм 9 на линии подачи топливного газа в печь, датчик 10 и регулятор

11температуры регенерированного ка- тализатора, исполнительный механизм

12на линии подачи топлива в регенератор, датчик 13 и регулятор 14 расхода регенерированного катализотора, исполнительный механизм 15 на.линии подачи регенерированного катализатора, датчики 16 и 17 плотности и теп- лог оводности контактного газа и вычислительный блок 18.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор 2 с псевдоожиженным слоем катализатора по трубопроводу поступает сьфье (изобутанная фракция) . Подогрев сырья осуществляется в печи 1 за счет сжигания топливного газа. Температура сырья на входе в реактор 2 измеряется датчиком 7 и стабилизируется с помощью регулятора 8 и исполнительного механизма 9, а расход сьфья измеряется датчиком 4 и стабилизируется с помощью регулятора 6 и исполнительного механизма 5. За12815582

катализатор возвращается в реактор 2. Температура регенерированного катализатора измеряется датчиком 10 и регулируется с помощью регулятора 11

5 и исполнительного механизма 12, установленного на линии подачи топливного газа в регенератор. Расход катализатора измеряется датчиком 13 и стабилизируется регулятором 14 и исполни 0 тельным механизмом 15. Задания регуляторам 11 и 14 устанавливаются с выхода вычислительного блока 18.

Плотность и коэффициент теплопроводности реакции измеряются датчиками

16 и 17 плотности и теплопроводности. В вычислительный блок 18 поступает с датчиков информация о температуре сырья и катализатора, расходе сырья и катализатора, циркулирзгющего

20 в системе, плотности и коэффициенте теплопроводности продукта реакции и в нем определяется величина конверсии ,(eL), плотность (j o) контактного га- |3а без учета Hg, селективность (S)

процесса и выход (cLx S) целевого продукта по следующим уравнениям:

30

fli ар + Ь;

Л Р f н,

X - xi

X

где

5 с н,

НГ

1

н.

+ d,

- табличные значения плотности и теплопроводности водорода;

х. - средняя величина близких по значению тепло- проводностей чистых углеводородных компонентов контактного газа , X - плотность и теплопроводность контактного газа; а, Ь, c,d- коэффициенты.

Кроме того, в блок 18 вводят в ви- г де справочной информации значение концентрации изобутана в сырье, общее давление системы, константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга, постоянный коэффициент.

35

40

, г,СП константы, доля активных центров, к

дание регуляторам 6 и 8 устанавлива- jO

началу регенерации не успевших дезак- ется с выхода вычислительного блотивироваться в реакции, парциальное

ка 18.

Катализатор из реактора направляется с помощью пневмотранспортера в регенератор 3 для восстановления. В последнем происходит удаление с поверхности катализатора части кокса. Восстановленный (регенерированный)

55

давление кислорода в газах регенерации, время регенерации, коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров, пред- экспоненциальные множители уравнения скорости образования активных центров, адсорбции, скорости регенерации.

0

fli ар + Ь;

Л Р f н,

X - xi

X

где

5 с н,

НГ

1

н.

+ d,

- табличные значения плотности и теплопроводности водорода;

х. - средняя величина близких по значению тепло- проводностей чистых углеводородных компонентов контактного газа , X - плотность и теплопроводность контактного газа; а, Ь, c,d- коэффициенты.

Кроме того, в блок 18 вводят в ви- г де справочной информации значение концентрации изобутана в сырье, общее давление системы, константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга, постоянный коэффициент.

5

0

55

давление кислорода в газах регенерации, время регенерации, коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров, пред- экспоненциальные множители уравнения скорости образования активных центров, адсорбции, скорости регенерации.

энергия активации, универсальная газовая постоянная, теплота адсорбции и энергия активации регенерации.

После ввода указанной информации в вычислительный блок 1.8 последний производит расчет по измеренным значениям плотности и коэффициента теплопроводности- текущих значений конверсии, селективности и на их основе - величины выхода целевого компо- нента (изобутилена) в продуктах реакции. По этим -данньм и с учетом остальной измерительной информации, а также заданных оптимальных значений конверсии об, выхода целевого компо- нента d S.B вычислительном блоке 18 производится сравнение измеренных значений t/LKcL-S с оптимальными вели- чинами а к ot- S и при наличии отклонения от оптимального режима работы определяются с учетом существующих ограничений значения управляемых параметров (температуры и расходов сырья и катализатора) путем минимизации функции

. F (.flt)2+f(ot-S)- cTsJ,

где теоретические значения конверсии ot-j. и выхода изобутилена (ЛЯ) определяются по выражениям, в которых уч- тены условия регенерации катализатора:

4t K.all-i- tl.p.fi .г/М„) . 1 + (t.. L

кат -о

. p1 vjij,1 a

- гк-() 7

1 -5 1 ф

Тг50

G

fi - к ail-iAtLp.Fi

,/N,) N 1 + jt P

. + к l-i- .p

КД1 -o6)J A i 4-.

КПТ

eC

X

P

1 - H o . 1 - A

d(AS)„ а()

)

KftT

1 + Л,

.4a.ii.pI. - к - -p X

aKpd y 31 -f

1 -Yf

I 00

е d,- конверсия изобутана; ct S - выход целевого продукта J a - концентрация изобутана в сы- рье;

G., - вес катализатора, поступаю(Й Г

щего в реактор, N - молярньБ расход изобутана,

поступающего в реактор, Р - общее давление системы; Кр - константа равновесия; , Kj,

Kj - константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга;

oiVri

Cf oo - ДОЛЯ активных центров на катализаторе в момент времени; А - постоянный коэффициент. ри этом:

lgKp + + +

4 1 - (1 - Y )exp X

L K-Ki -a-P-(l -)1.

1 +( + (T ipaP J

1

1 - (1 - )exp(-Kp

Л/

0{ -R

J;

0, J- Jl K «C

(-|-);

-9. RT

К

K, exp(-).

5

0

5

0

5

где а, Ь,

c,d,e- константы,

Т - температура реакции, константа адсорбционного

равновесия;

- доля- активных центров, к началу регенерации.не успевших дезактивироваться в реакции;

Q - парциальное давление кис- лорода в газах регенерации,

ft - время регенерации К - коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров;

0 Ро

предэкспоненциальный мно житель уравнения скорости образования активных центров, адсорбции и регенерации J

Е - энергия активации;

R - универсальная газовая постоянная;

Е„ TR - к о - теплота адсорбции;

энергия активации регенерации;

температура регенерации; константа скорости реге- нерации.

Полученные расчетные значения температуры и расхода сырья и катализатора передаются в виде задания регуляторам 6, 8, 11, 14, которые управляют исполнительными механизмами 5, 9, 12, 15, установленными на линиях подачи топливного газа, сырья и катализатора.

Использование предлагаемого способа управления позволяет повысить производительность процесса дегидрирования изобутана.

Форму л а изобретения Способ автоматического управления процессом дегидрирования изобутана путём регулирования подачи сырья на вход печи, скорости циркуляции катализатора и топлива в регенератор, измерения плотности и теплопроводности контактного газа на выходе реактора, определения величины конверсии

Редактор Н.Гунько

Составитель Г.Огаджанов

Техред Л.Олейник Корректор Т. Колб

Заказ 7204/19 Тираж 37/ . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4

815586

по измеренному значению плотности контактного газа, величины селективности по измеренным значениям плотности и теплопроводности контактного

5 газа и величины выхода целевого продукта по рассчитанным величинам конверсии и селективности, регулирования температуры сырья на входе реактора в зависимости от рассчитанных вели10 чин конверсии и выхода целевого продукта изменением подачи топлива в печь, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, дополнительно из15 меряют температуру и расход регенерированного катализатора, регулируют подачу сырья на входе печи, скорость циркуляции катализатора и топлива в регенераторе в зависимости от темпе20 ратуры сьфья на входе реактора, величин конверсии и выхода целевого продукта, температуры и расхода регенерированного катализатора и расхода сырья на входе печи, а подачу топлива

5 в печь дополнительно корректируют в зависимости от расхода сырья на входе печи, температуры и расхода регенерированного катализатора.

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом дегидрирования изобутана, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить производительность процесса. Способ реализуется системой автоматического регули-. рования, включающей в себя контур регулирования подачи сырья в печь 1, датчик (Д) 4 расхода, регулятор (Р) 6 расхода, исполнительный механизм (им) 5. Система также содержит контур регулирования температуры сырья на входе реактора изменением подачи топлива в печь (Д 7, Р 8, ИМ 9) с коррекцией по рассчитанным величинам конверсии и выхода целевого продукта. Система включает, кроме того, контур регулирования температуры регенери- рованого катализатора (Д 10, Р 11, ИМ 12) изменением подачи топлива в регенератор 3 (ИМ 12) и контур стабилизации расходарегенерированого ка- тализатора (Д 13, Р 14, ИМ 15). По температуре и расходу регенерированного катализатора дополнительно корректируют подачу топлива в печь 1. 1 ил. Kwmaj mHuu tas (Л ю 00 ел S Об