Способ управления процессом окислительного дегидрирования углеводородов Советский патент 1988 года по МПК C07C5/32 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации реакционньгх катализаторов каталитических процессов химико-технологических производств, в частности производства дивинила, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повьшение выхо- Q да целевого продукта.

На фиг.1 изображена принципиальная схема системы управления процессом, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2 - иллюстрация изменения тем- 15 пературного профиля слоя катализатора в рабочем цикле дегидрирования.

Процесс окислительного дегидрирования осуществляют в реакторе 1 (фиг.1) с неподвижным слоем катализа- 20 тора. Сырье подают в реактор одновременно с водяньгм паром после перегрева в печи 2. Кроме того, в реактор подают кислородсодержащий газ (смесь воздуха и технически чистого кисло- 25 рода).

Система управления процессом включает датчики 3-5 расхода сырья, воздуха и кислорода соответственно, анализатор б содержания кислорода в зо кислородовоздушной смеси, датчик 7 температуры над слоем катализатора датчик 8 температуры верха слоя катализатора, датчики 9 температуры по высоте слоя катализатора, датчик 10 температуры низа слоя катализатора регуляторы 11-14 расхода воздуха, кислорода, сырья и пара соответственно в реактор, регулятор 15 температуры над слоем катализатора. На схеме показаны также реализованные в УВМ 16 функциональные блоки: блок 17 коррекции подачи кислорода в реактор, блок 18 коррекции температуры над слоем катализатора, блок 19 определения максимального значения перепада температур и блоки 20 определения перепада температур.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью регуляторов 11-14 осу- 50 ществляют регулирование расходов воздуха, кислорода, сырья и пара соответственно в реактор 1. С помощью регулятора 15 по замеру от датчика 7 регулируют температуру Т над 55 слоем катализатора в реакторе 1 воздействием на подачу топливного газа в перегревательную печь 2.

35

40

л- 45

Q

15

20 25

зо 05

5

0

5

С помощью блока 17, реализованного в УВМ 16, корректиргтот задание регулятору 12, например, по rai-зако- ну

ли + . (1)

При этом в качестве ошибки регулирования используют следующую величину

е - Cjr/ (2)

с где G - расход сырья, измеряемьШ с

с помощью датчика 3; ( - расход кислорода, замеряемый с помощью датчика 5; С - расход воздуха, замеряемый

с помощью датчика 4; С - концентрация кислорода, замеряемая с помощью датчика 6.

Таким образом поддерживают подачу кислорода-окислителя в реактор в заданном соотношении об с расходом сырья, С помощью блоков 20 определяют перепады температур по зонам слоя катализатора следующим образом.

Слой катализатора разбивают условно на зоны (в рассматриваемом примере выделено 4 зоны - А,В,С и D), на границах зон i cтaнaвливaют датчики 9, а в верхней и нижней частях слоя - датчики 8 и 10 соответственно. Перепады температур определяют между соседними датчиками.

Количество зон в слое выбирают в зависимости от его высоты, диаметра реактора, свойств конкретной партии катализатора и других технологических факторов, определяющих характер изменения температурных профилей по слою катализатора в рабочем цикле дегидрирования (см.фиг.2). При этом используют ту особенность процесса, что основная доля конверсии сырья при окислительном дегидрировании осуществляется на небольщом участке слоя катализатора, причем в рабочем цикле дегидрирования этот участок смещается по слою сверху вниз (кривая 1 соответствует началу рабочего цикла, кривая 2 - его середине, кривая 3 - второй половине цикла).

С помощью блока 19 определяют зону с максимальным перепадом температур т.е. зону, в которой расположен участок с наибольшей конверсией.

31A3039I4

С помощью блока 18 корректируют в результате С, 2373 .4t) 2613,

задание регулятору 15, например по линейному закону

концентрация C. равна 0,492, а ошибк регулирования

Т ,

(3)

где п - номер (начиная от верха слоя) зоны с максимальным перепадом температур;JQ

- коэффициент.

В начале рабочего цикла (кривая Г на фиг,2) участок с наибольшей конверсией располагается в верхней части слоя (зоне А), и поэтому пере- 5 пад температур в этой зоне максимален

ДТ, макс ,, (4)

20

В течение рабочего цикла участок с наибольшей конверсией смещается в последующие зоны. Для кривой 2

йТ, ,т7 макс fir;, ,т1, 25 (5)

а для кривой 3

М; макс ДТ;,-&Т ,

uTj, лтП(6)

Пример. Рассмотрим следующий технологический режим: G 5600. м /435 G 4700. Г, 2373 м /ч с содержанием 0 100%, с 0,475 (в долях единицы); ot 0,6.

I

Расчетная ошибка регулирования по Q выражению (2) равна

5 0,6-3600 - О,475-(4700 + -I- 2373) О

Примем, что расход сырья скачкообразно увеличился и стал равным 6000 м /ч. Ошибка регулирования по выражению (2) принимает значение

е 0, - 0,475-(4700 + 2373) 240

Блок 17 в случае П-закона регули- 55 рования увеличивает расход технического кислорода на величину (примем

К

П

ьи к 240

в результате С, 2373 .4t) 2613,

Q

5

0

5

0

5

Q

5

0

5

концентрация C. равна 0,492, а ошибка регулирования

0,6«6000 - 0,492 (4700 + 2613)i О

Изменение температурного режима дегидрирования осуществляют например, следующим образом.

Начальное значение температуры Тд 350°С, коэффициент 5.

В рассмотренном примере выделено 4 зоны - A,B,C,D с номерами от О до 3 (зона А - п О, зона В - п 1 и т.д.).

в начале рабочего цикла температура над слоем катализатора

Т Тд -f Ьп 350 -ь 5-0 3504.

При переходе максимального перепада температур в зону В

Т +|3п 350 + 5-1 355 С

Использование предлагаемого способа управления позволяет повысить выход целевого продукта и тем самым снизить расходный коэффициент по основному сырью (н-бутилену) на 0,3 отн.%.

Формула изобретения

Способ управления процессом окислительного дегидрирования углеводородов, вклнрчающий регулирование подачи сырья и пара в перегревательную печь, кислорода и воздуха в реактор, температуры над слоем катализатора реактора изменением подачи топливного газа в п-ерегревателы ю печь и измерения профиля температур в реакторе по высоте слоя катализатора, отличающийся тем, что, с целью повьЕчения выхода целевого продукта, дополнительно измеряют содержание кислорода в кислородовоздугчной смеси на входе реактора, определяют перепады температур по зонам катализатора и высоту зоны катализатора с максимальным перепадом текператур, по расходам воздуха и кислорода в реактор и содержание кислорода в кис- лородовоздущной смеси вычисляют ко- личество кислорода, подаваемого в реактор, регулируют соотношение расхода сырья в печь и вычисленного количества кислорода изменением подачи

кислорода в реактор, а подачу топливного газа в печь корректируют в зависимости от высоты зоны катализатора с максимальным перепадом температур.

Изобретение относится к автоматизации реакционных каталитических процессов химико-технологических производств, в частности производства дивинила, монет бб1ть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет повысить выход J . целевого продукта. Схема управления содержит реактор 1, печь 2, датчики (Д) 3,4,5 расхода сырья, воздуха и кислорода, анализатор содержания кислорода в кислородовоздушной смеси, Д-7- 10 температуры над слоем катализатора, верха слоя катализатора, по высоте слоя катализатора, низа слоя катализатора, регуляторы (Р) 11-14 расхода воздуха, кислорода, сырья и пара, Р 15 температуры над слоем катализатора, а блоки (Б) 17,18 коррекции подачи кислорода и температуры над сло ем катализатора, К 19 определения максимального перепада температур. Способ позволяет регулировать соотношение расхода сырья и количества подаваемого кислорода, а подачу топливного газа - в зависимости от температуры над слоем катализатора и от высоты зоны катализатора с максимальным перепадом температур. 2 ил. ш (Л 4 Ьо О со о

Температура

3offaA ЗомаВ

Зона С ) Фиг. 2

r/tySuffa слоя f afTfa/ttisofrTO/ffa