Способ управления работой химического реактора непрерывного действия Советский патент 1989 года по МПК B01J19/00 G05D27/00 

1

Изобретение относится к управлению работой химических реакторов непрерывного действия, где реакция происходит в присутствии катализатора, и может быть использовано в химической промышленности, в частности для управления процессом синтеза тио- треххлористого фосфора (ТТХФ).

Цель изобретения - увеличение про- .изводительности реактора.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации способа.

Система управления включает реактор 1, отбойную колонну 2, датчики 3 и 4 расхода, датчики 5 и 6 температуры, датчик 7 уровня, анализатор 8 состава, регуляторы 9-11, управляющий .вычислительный комплекс 12, исполнительные механизмы 13-15.

5 Способ осуществляется следующим образом.

Процесс синтеза тиотреххлористого фосфора (ТТХФ) осуществляется в реакторе 1 путем взаимодействия серы с

10 треххлористым фосфором (ТХФ) в присутствии катализатора. Реакционные газы из реактора 1 поступают в отбойную колонну 2, откуда после отделения от уносимых ими примесей очищен15 ный ТТХФ отводится в качестве целесд

О5 N3

сл

314

вого продукта. Процесс синтеза ТТХФ эндотермический, т.е. для взаимодействия серы с ТХФ необходимо дополнительное тепло, которое создается.за счет обогрева реактора 1 дымовыми газами, образующимися в результате сжиганий природного газа.

В процессе работы реактора вследствие отравления катализаторными яда ми или механического уноса катализатора снижается активность последнего, что характеризуется повьшением уровня реакционной массы в реакторе 1 за счет накопления серы, и как следствие, устойчивым падением (снижением) температуры верха отбойной колонны 2 и повышением содержания ИХФ в паровой смеси.

Информация об этих параметрах от соответствующих датчиков 6-8 поступает на вход управляющего вычислительного комплекса (УВК) 12, где согласно математической модели

у a,t + + + а, (1)

где t - температура верха отбойной

колонны; Н - уровень реакционной массы в

.реакторе, С - содержание треххлористого фофосфора первой смеси,- а- - коэффициенты модели, определяемые экспериментальным пу- тем (,3),

рассчитывают значение активности катализатора, соответствующее на теку- щий момент времени.

Вычислительное значение сравнива- ется с заданным у (со значением, со ответствуюащм активности свежего катализатора). В случае, если у у , определяется их разность йу у - - у и запоминается текущее значение активности катализатора.

Пересчет управляющих воздействий осуществляется при нарушении условия

Su -Z-IX. .100 2. i У

В зависимости от &у корректируют расход серы G и ТХФ, G, подаваемых в реактор 1 и температуру tp Е последнем. Дпя этой цели исполь- зуют следующие зависимости:

G - &G

5

(2)

1 1

Y S )

Ч

р + tp.

5

5

0

Б

0 5

0

5

где (n) uGg(n - 1) + Ь,Ьу,

at (п) utp (п - О + ,

k - заданное значение отношения расхода серы к J . расходу ТХФ; Gg , С - соответственно заданное значение расхода серы и ТХФ,Ь; - коэффициенты модели, определяемые экспериментальным путем (i 1,2),ЛСдСП-О,

utp(п-1) - приращения расхода серы и температуры в реакторе на (п-1)-м шаге управления соответственно.

С выхода УВК 12 сигналы, пропорциональные вычисленным по уравнению (2) значенийм расхода серы, ТХФ и температуры в реакторе 1, в качестве уставки поступают в камеру Задание регуляторов 9-11, в камеру Переменное которых от датчиков 3-5 поступает сигнал, пропорциональный тeкyщe y значению соответственно расхода серы, ТХФ и температуры в ректоре 1. Б регуляторах эти сигналы сравниваются, в результате их отличия в последних возникает рассогласование, для компенсации которого они вырабатывают регулирующее воздействие, сигнал о котором с выхода соответствующих регуляторов поступает на исполнительные механизмы 13-15, установленные на линии подачи серы, ТХФ и природного газа. Исполнительные механизмь, меняя подачу соответствующих потоков, обеспечивают необходимые, при изменившейся активности катализатора условия протекания процесса. I

В процессе работы реактора в результате отравления катализаторными ядами или механического уноса катализатор теряет активность, что отрицательно сказывается на интенсивности процесса, и как следствие, приводит к нарушению баланса взаимодействия компонентов и увеличению концентрации серы в реакционной массе. Естественно, введение процесса в

этих условиях при тех же расходах серы и ТХФ еще более усугубляет положение и ускоряет падение активности катализатора, приводит к захлебыванию реактора за счет интенсивного увеличения концентрации серы в реакционной массе и повышение уровня последнего, что, в конечном итоге, приводит к преждевременной остановке реактора, т.е. к сокращению пробега последнего.

Предлагаемый способ позволяет оперативно оценить состояние катали- и обеспечить протекание процесса с учетом меняющейся активности последнего, тем самым предотвращает захлебывание и преждевременное отключение реактора, и позволяет увеличит пробег реактора.

В таблице приведены результаты расчетов по предлагаемому способу управления .

Формула изобретения

4562156

ня реакционной массы в реакторе, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительносg ти реактора, дополнительно измеряют температуру верха отбойной колонны и содержание трехлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны, по измеренным значениям уровня реакцион10 ной массы в реакторе, температуры верха отбойной колонны и содержания треххлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны рассчитывают текущее значение активности катализа15 тора, вычисляют разность между заданным и текущим значениями активности катализатора, сравнивают эту вычисленную разность с допустимым значением разности и при превышении

20 вычисленной разности активностей катализатора допустимого значения увеличивают температуру в реакторе и уменьшают подачу серы и треххлорис- того фосфора в реактор пропорцио25 нально вычисленной разности активностей катализатора.

Изобретение относится к способу управления работой химических каталитических реакторов непрерывного действия, может быть использовано.в химической промьшшенности, в частности для управления процессом синтеза тиотреххлористого фосфора, и позволяет увеличить производительность реактора. Способ предусматривает расчет текущего значения активности катализатора по измеренным значениям уровня реакционной массы в реакторе , температуры верха отбойной колонны и содержания треххлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны, определение разности между заданным и текущим значениями активности канатализатора, сравнение этой вычисленной разности с допустимым значением и увеличение температуры в реакторе и уменьшение подачи серы и треххлористого фбсфора в реактор при превьшении вычисленной разности активностей катализатора допустимого значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

1. Способ управления работой химического реактора непрерывного действия, например, реактора синтеза тиотреххлористого фосфора, с установленной на его выходе отбойной колонной, включающий регулирование температуры в реакторе изменением подачи в него теплоносителя, регулирование подачи серы и треххлористого фосфора в реактор и измерение уров-2. Способ по п. 1,отличаю- щ и и с я тем, что в качестве заданного значения активности катализатора на первом шаге управления принимают активность свежего катализатора, а на последующих шагах управления - рассчитанное на предыдущем шаге управления значение активности катализатора.

0,97 0,97 0,21 0,21

I -..

DpoAontemt таОлвон

L IZZIlL-ZZ IZ ZLnilC r...i

105,6

105,6

97,6

97,6

97,6

97,6

97,6

88,8

88,8

88,8

79,4

603,7 603,7 558,0 558,0 558,0 558,0 558,0 508,0 508,0 508,0 454,0

142,0 142,0 143,6 143,6 143,6 143,6 143,6 145,4 145,4 145,4 147,3

0,510 0,476 0,495 0,477 0,501 0,475 0,454 0,466 0,456 0,439 0,454

npoAojtKenm таблт

tz

,488

,476

,454

,439

-0,022

0,012

-0,019

-0,001

-0,025

0,001

0,022

-0,012

-0,002

0,015

-0,015

4,51 2,46 3,99 0,21 5. 25 0,21 4,62 2,64 0,44

3,30

/ 3,42

0.48 7,93 O.lt (,Sk

0,89, 8,82 0,19, t,77

0,6 9,42 0,13 1,9