Способ управления процессом гидроформилирования пропилена Советский патент 1990 года по МПК C07C47/02 G05D27/00 

Изобретение относится к области управления химическими процессами и может быть использовано в химической промышленности в процессе гидроформилирования пропилена.

Цель изобретения - снижение удельного расхода пропилена и увеличение производительности по Н-масляному

альдегиду.

На чертеже представлена принципиальная схема автоматического управления процессом гидроформилирования пропилена в- каскаде из двух ракторов, реализующая предлагаемый способ.

Реакционный узел включает два последовательна соединенных реактора 1

и 2 гидроформилирования пропилена, с теплосъемом, сепаратор 3 высокого давления, выносные теплообменники 4 и 5 для охлаждения хладагента и циркуляционные насосы 6 и 7, обеспечивающие подачу хладагента в реакторы. Температура в реакторах, измеряемая датчиками 8 и 9, регулируется регуляторами 10 и 11 воздействием на клапаны 12 и 13 подачи хладагента на выносные теплообменники и клапаны 14 и 15 открытия байпасных линий.

Расходы пропилена8 раствора катализатора, синтез-газа, ретурного газа и конвертированного газа измеряются датчиками 16-20 соответственно. СосСЛ

ел

СЛ

со

ND

СО

тавы катализаторного раствора, ре- турного и конвертированного газов и концентрации окиси углерода на выходе из сепаратора высокого давления измеряются анализаторами (датчиками) 21-24 соответственно.

Система управления содержит также блок 25 расчета концентрации катализатора на входе в реактор 1, регуля- тор 26 и клапан 27 для поддержания заданного значения концентрации катализатора в потоке, блок 28 регулирования соотношения расходов пропилена и синтез-газа, подаваемого через клапан 29, блок 30 расчета текущего значения состава синтез-газа (соотношения водород:окись углерода), подаваемого на смешение с пропиленом, регулятор 31 и клапан 32 для поддер- жания необходимого соотношения компонентов синтез-газа за счет изменения потока конвертированного газа на блок 33 разделения путем регулирования потока через клапан 32.

Способ управления осуществляют следующим образом.

Сигналы с датчиков 16, 17 и 21 расхода пропилена, раствора катализатора и концентрации катализатора поступают в блок 25, в котором рассчитывается текущее значение концентрации катализатора на входе в реактор, заданное значение которой поддерживается регулятором 26 путем изменения расхода раствора катализа- тора в реактор клапаном 27.

Вычисление текущего значения концентрации в блоке 25 проводится по следующего алгоритму:

г - ит

QKT- Со

где Ст - текущее значениечконцентрации катализатора на входе в реактор, мас.%;

С0 - концентрация катализатора в катализаторном растворе,

Лкг Qn

- расходы катализаторного раствора и пропилена соответственно, кг/ч. Сигналы датчиков 16 и 18 расхода пропилена и синтез-газа поступают на вход блока 28 регулирования соотношения исходных компонентов, который воздействует на клапан 29 подачи синтез-газа, поддерживая соотношение

5 Q 5

0

0

пропилен:синтез-газ на заданном уровне.

Состав исходного синтез-газа формируется из конвертированного газа, состоящего из окиси углерода И водорода, подаваемых в систему в виде двух взаимно регулируемых потоков, при этом первый (меньший) поток идет на смешение без изменения состава, а второй поступает в блок 33 разделения (для отделения основной части водорода), откуда в виде ретурного газа поступает на смешение с первым потоком. Сигналы с датчиков 19 и 20 расхода ретурного и конвертированного газов, датчиков 22 и 23 состава ретурного и конвертируемого газа, а также датчика 24 концентра- ции ркиси углерода и газа сепаратора 3 высокого давления поступают в блок 30, в котором рассчитывают текущее значение состава Кт синтез-газа (соотношение водород:окись углерода), скорректированного по отклонению значения концентрации окиси углерода в сепараторе 3 высокого давления от заданного значения концентрации, а затем насчитывают величину коррекции Q задания регулятора 31, определяющего соотношение потоков конвертированного газа клапаном 32, по следующим алгоритмам:

Кг К0- К,- D;

Г -V -v . U Л О Т

Q К .Х Qjp,JL 4 т Y 0„г X,

X,

i

где Кт - текущее значение состава синтез-газа (соотношение водород:окись углерода), . скорректированного по отклонению значения концентрации окиси углерода в газах сепаратора 3 от заданной величины;

Ко - заданное значение состава синтез-газа (соотношение водород:окись углерода); D - величина отклонения концентрации окиси углерода в сепараторе 3 от заданного значения, мольная доля;

Xfl, Хт - значение концентрации окиси углерода в сепараторе 3, соответственно заданное и текущее, мольная доля;

QKPвеличина корректирующего сигнала задания регулятора 31 регулирующему органу - клапану 32;

расходы ретурного и конвертированного газа соответственно,

V

10

15

Х - концентрация соответственно водорода и окиси углерода в конвертированном газе, об.%; Xj - концентрация водорода в

ретурном газе, об.%; Использование предлагаемого способа автоматического регулирования процесса гидроформилирования пропилена позволяет по сравнению с извест- ым способом получить следующие преиму- ества: увеличить степень превращения 20 ропилена в целевые альдегиды за счет изменения состава исходного синтез-газа при сохранении соотношения сырьевых компонентов пропилен:синтез-газ, а также увеличить выход н-масляного 25 альдегида за счет изменения соотношения изомеров в сторону увеличения доли изомера нормального строения, обусловленный более точной дозировкой компонентов синтез-газа в зону реак- зо ции.

Формула изобретения Способ управления процессом гидроформилирования пропилена в установке, , содержащей последовательно соединен- . ные реакторы и сепаратор, включающий

10

53236

стабилизацию температуры в згиге реак ции, концентрации катализатора на входе первого реактора изменением подачи в него катализатора, регулирование подачи синтеэ-газа и пропилена в первый реактор, измерение концентрат.и окиси углерода на выходе сепаратора и расхода пропилена п первый реактор, отличающийся

5

0 5 о

5

расхода пропилена и увеличения производительности по н-масляному альдегиду, дополнительно измеряют концентрации водорода и окиси углерода в конвертированном газе и его расход, концентрацию водорода в ретурном газе и его расход, вычисляют соотношение концентраций водорода и окиси углерода в синтез-газе, окиси углерода и водорода в конвертированном газе, водорода в ретурном и конвертированном газах и соотношение расходов ретурного и конвертированного газов и изменяют подачу конвертированного газа в первый реактор прямо пропорционально соотношению концентраций водорода и окиси углерода в синтез-газе и окиги углерода и водорода в конвертированном газе и обрат- IHO пропорционально соотношению рас- ходов ретурного и конвертированного газов и соотношению концентраций водорода в ретурном и конвертированном газах и регулируют подачу синтез-газа в первый реактор в зависимости от расхода пропилена в него.

Изобретение относится к способам управления химическими процессами, в частности к способам управления процессом гидроформилирования пропилена, может быть использовано в химической промышленности и позволяет снизить удельный расход пропилена и увеличить выход н-масляного альдегида. Процесс гидроформилирования пропилена предложено проводить путем стабилизации температуры в зоне реакции и соотношения исходных пропилена и синтез-газа, подаваемых в реактор, а управление процессом осуществлять путем стабилизации концентрации катализатора на входе в реактор и изменения соотношения водорода и окиси углерода - составных компонентов синтез-газа, поступающего в реактор, в зависимости от концентрации окиси углерода в газах, выходящих из сепаратора высокого давления. 1 ил.