Способ автоматического управления процессом синтеза малеинового ангидрида Советский патент 1987 года по МПК C07C57/145 G05D27/00 

тактного аппарата, И 12 температуры солевой бани контактного аппарата, .И 13 расхода бензола в испаритель 14, 15 и 16 температурного профиля, осуществляется уточнение коэффициентов уравнений, описывающих

. , 1

I Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процессов, ведущихся в аппаратах с неподвижным слоем катали- затора, в частности процесса получения малеинового ангидрида. . 1

Целью изобретения является снижение расхода бензола.

На чбртеже представлена блок-схема системы автоматического управлени процессом синтеза малеицового ангидрида, реализующая предлагаемый способ.

Система управления: содержит испаритель 1 бензола, контактный аппарат 2, блоки 3-5 идентификации, регуляторы 6-8, блоки 9 и 10 реализации моделей процесса, измеритель 11 темп ратуры бензоло-во3душной смеси на входе контаткного аппарата, измеритель 12 температуры солевой бани коН тактного аппарата, измеритель 13 расхода бензола в испаритель и измерители 14-16 температурного профиля в контактном аппарате.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздух поступает в испаритель 1 бензола образуя бензоло-воздушную смесь с соотношением воздуха и бензола не ниже 35/1, которая направляется в контактный аппарат 2, где происходит образование малеинового ангидрида путем каталитического окисления бензола кислородом воздуха. Реакция окисления экзотермическая и ведется при температуре расплава солей в реакторе, осуществляющих съем тепла, 370-420°С.

Контактный аппарат представляет собой вертикальный трубчатый реактор, в трубки которого засыпан катализа-i 45

значение температур в контрольных точках реактора, блоками 9 и 10 определяется расчетное значение расхода бензола,при котором прогнозируемое значение температуры в контрольной точке аппарата равно заданному. 1 ил..

0

15

20

25

30

35

40

45

тор КН-256. Съем тепла в аппарате осуществляется расплавом нитрит-нитратных солей, которым заполнено мезк- трубное пространство. Отвод тепла от расплава солей осуществляется парогенератором, смонтированным в цент- тральной части аппарата, а образовавшийся пар направляется в конденсат- нов отделение. Для выравнивания тем- . ператур по слою катализатора контактный аппарат выполнен в виде большого количества очень узких трубок, охлаждаемых снаружи теплоносителем.

Для уменьшения расхода сырья, необходим такой температурный режим в каждой точке, при котором скорость ,прямой реакции была бы максимальна при ограничениях скорости побочных реакций. Это означает, что температура в различных точках по высоте аппарата должна быть близкой к некоторой оптимальной величине при минимальной дисперсии. Нежелательно пре- вьщ1ение температурой некоторого граничного значения, так как увеличивается скорость необратимых реакций разложения бензола и малеинового ангидрида, при этом необходимо слишком большое количество каналов управления, поэтому необходимо поддержи-, вать температуры в наиболее активных зонах в некоторых пределах около оптимального значения, не допуская превьш1ения ею граничного значения .

Чтобы исключить отрицательное влияние случайных входных переменных необходимо управлять по возмущению, т.е. вперед. Для осуществления прогноза необходимы математические модели объекта, связьшающие входные и выходные переменные объекты. Поскольку реактор синтеза представляет собой нестационарный объект, в первую очередь из-за старения и перио-

дической замены катализатора, то и модели объекта должны быть нестационарными, учитывающими активность катализатора. Построение таких моделей- достигается при использовании адаптивных принципов идентификации. Адаптивная корректировка математических моделей позволяет следить за изменениями параметров объекта, в частности за старением катализатора.

По данным исследований наиболее существенными параметрами, влияющими на температурный режим процесса, являются температуры входящей бензоло-

Y,(n) К„Х,(П-2) +К,Х,(П-2)+ К„Х(П-2) -нК„ У,.(П-2) ; ) К,,,Х,(П-2)+ К,Х(П-2) +К,,Х,(П-2)-1- (П-2);

Y(n) К„Х,(П-2)+ К,Х(П-2)+ К„Х,(П-2)+ K,Y (П-2) ,

t

где Х - температура бензоло-воздупр- нение коэффициентов К-, соответствую- ной смеси;щих уравнений описанной выше системы.

X - температура солевой бани аппарата;

X, - расход бензола;

25 По оптимальному одношаговому алго ритму идентификации с использованием П - дискретное время;данных, полученных с измерителей

Y; - температура в i-й точке; 11-16. Регулятором 6 осуществляется К;- - коэффициент. расчет значения управляющего воздейУравнения учитывают динамические JQ ствия так, что прогнозируемое значе- характеристики участвующих каналов. ние температуры в седьмой точке че- На каждом шаге блоками 3,4 и 5 рез два такта равно заданному, т.е. идентификации осуществляется уточ- по формуле:

Х,(П)

Yi.qA.2.i..x,inL:.iSi.x inhK2sY.lnL к„

где Y - заданное значение температуры .

Управляющим каналом является рас- ход бензола, как наименее инерционный параметр.

По полученному значению управляю- щего воздействия осуществляется прогноз температуры в шестой точке конт- оля температуры моделью 9 по уравнению для тестой точки. При выходе i прогноза за граничное значение осуществляется коррекция управляющего воздействия так, что температура не превышает граничной:

Yrp - Yfe (П+2)

X j

X,

к.

гь

где Y.

7

- соотв-етствующее граничное значение температуры;

Yg(П+2) - прогноз температуры.

В противном случае управляющее воздействие не изменяется.

воздушной смеси, расплава солей в аппарате, а также расход .бензола.

Можно выделить три зоны аппарата, где реакция идет наиболее интенсивно, т.е. температуры достигают мак- С1шальных значений и резко меняются при изменении входных переменных. Это пятая, шестая, седьмая точки по существующей нумерации точек контроля температуры катализатора по вертикали аппарата. Для них имеют место уравнения, достаточно точно описы- .вающие поведение температур в этих точках:

0

5 0

5

Аналогичным образом приемлемость, полученного управления проверяется по модели для пятой точки контроля температуры.

Функции блоков 3-10 могут быть :реализованы с помощью вычислительного устройства.

Преимуществом данной системы является большая точность регулирова- ; нйя температурного режима процесса.

По предварительной оценке на основе моделирования по экспериментальным данным использование системы управления лозволит уменьщить значение средне-квадратичного отклонения (СКО) до 0,35 О , где б - Существующее значение СКО.

Использование данного способа для автоматического управления периодическим процессом синтеза машеиновога ангидрида по сравнению с известными

повысит качество управления, за счет чего обеспечивается снижение расхода бензола на 1,5%.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом синтеза малеинового ангидрида, путем измерения и регулирования подачи воздуха и бензола в испаритель контактного аппарата, температуры солевой бани контактного аппарата изменением поДачи в него конденсата И измерения температурног- го профиля в аппарате, о т л и Редактор Н.Гунько

Составитель Т.Голеншина

Техред М.Ходанич Корректор Л.Брскид

Заказ 3450/27 Тираж 371Подписное

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.

28346-6

чающийся -тем, что, с целью снижения расхода бензола, дополнительно измеряют температуру бензоло- воздушной смеси на входе контактно5 го аппарата, по измеренным значениям расхрда бензола и температур бен- зоЛо воздушной смеси на входе контактного аппарата, солевой бани аппарата н температуре в контрольной

10 точке аппарата определяют расчетное значение расхода бензрла, при котором прогнозируемое значение температуры в контрольной точке аппарата равно заданному, и стабилизируют

f5 расчетное значение расхода бензола.

И тическ чения ляет с быть и мьшшен ния бл на осн с изме золо-в бенмт-8аз8уиноя ewe воздух

Изобретение относится к автомат тическому управлению процессом получения малеинового/ангидрида, позволяет снизить расход бензола и может быть использовано в химической про- мьшшенности. На каяодом шаге управления блоками 3,4 и 5 идентификации на основании информации, получаемой с измерителя (И) 11 температуры бен-: золо-воздушной смеси на входе кон(Л