Способ автоматического управления процессом получения формальдегида Советский патент 1990 года по МПК C07C47/04 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации Производственных процессов, в частности к способу управления процессом синтеза формальдегида, и может быть использовано в химической промьшшенности в производстве формальдегида каталитическим окислением метанола.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и снижение расхода теплоносителя.

На чертеже приведена принципиальная схема реализации способа.

Схема содержит смеситель 1 для получения смеси метанола с водой в соотношении, поддерживаемом контуром стабилизации, включающим датчик 2 расхода метанола, датчик 3 расхода воды, датчик 4 плотности спиртовод- ной смеси, регулятор 5 плотности с за- датчиком 6, сумматор 7, регулятор 8 соотношения метанол - вода, клапан 9 на линии подачи воды, спиртоиспаритель 10 со встроенным теплообменником, контур стабилизации расхода воздуха в , спиртоиспаритель, включающий датчик

С5 О СП)

сл

05

10

15

0

25

31606506

11 расхода воздуха, регулятор 12 расода воздуха с датчиком 13 и клапан 14 на линии подачи воздуха и канал ополнительной коррекции расхода воды смеситель, включающий датчик 15 | лажности воздуха, выдающий непрерывый сигнал на сумматор 7, контур регуирования уровня спиртоводной смеси в спиртоиспарителе, включающий датчик 16 уровня, регулятор 17 уровня с заатчиком 18, клапан 19 на линии подаи метанола в смеситель, контур регуирования температуры в реакторе 20, включающий датчик 21 температуры, регулятор 22 температуры с задатчиком 23 и клапан 24 на линии подачи пара в спиртоиспаритель. Схема содержит также блок 25 умножения, блок 26 деления и блок 27 умножения.

Способ осуществляют следующим образом.

Спиртоводную смесь, приготовленную в смесителе 1, и поток атмосферного воздуха, расход которого задают и стабилизируют контуром, содержащим датчик 11 расхода, регулятор i2 расхода с датчиком 13 и клапан 14 на линии подачи воздуха, подают в спиртоис- паритель.3Q

Сигналы, пропорциональные расходу и влажности воздуха, подаются на блок 25 умножения, чем определяется весовой расход воды, поступающей с воздухом. Выходной сигнал блока 25 умножения поступает на блок 26 деления, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный расходу метанола с датчика 2. С целью проведения шкалы соотношения воды, поступающей с воздухом (расход метанола к шкапе плотномера), выходной сигнал блока 2.6 деления умножается на постоянный коэффициент в блоке 27, после чего поступает на сумматор 7, на второй вход которого подается сигнал с за- датчика 6.

Выходной сигнал сумматора 7 подается на задание регулятору 5 в качестве переменной, в котором появляется сигнал, пропорциональный плотности, с датчика 4.

Выходной сигнал регулятора 5 является заданием блока 8 соотношения, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные расходам воДы и мета иола, а выходной сигнал подается на

клапан 9, управляющий расходом воды на приготовление спиртоводной смеси.

35

40

45

50

,5

0

5

0

5

Q

Смесь подогревают паром в трубном пространстве встроенного в спиртоиспаритель 10, теплообменника. Пары смеси образуют с атмосферным воздухом реакционную смесь для каталитического реактора 20. Управление подачей теплоносителя в спиртоиспаритель в зависимости от текущего и заданного значений температур в реакторе осуществляют посредством контура, включающего датчик 21 температуры, регулятор 22 температуры с задатчиком 23 и клапан 24 на линии подачи пара.

Уровень смеси в спиртоиспарителе регулируют датчиком 16 уровня, регулятором 17 уровня с задатчиком 18, воздействующими на клапан 19 на линии подачи метанола в смеситель.

Пример. Данные о параметрах технологического процесса окисления метанола и о сигналах контрольно-измерительных приборов взяты из технологического регламента цеха производства формалина Волжского завода СК.

Данные о сезонных изменениях влаяг ности воздуха взяты из результатов наблюдения Гидрометобсерватории г. Волгограда.

1. Шкала измерителя расхода воз- 0-10000 .

Шкала измерителя расхода мета- 0-10 тн/ч. Шкала измерителя расхода воды:

5

духа: 2.

нола: 3.

(2,5

м/ч.

4. Шкала плотномера 70-80 мас.%

вода

40

45

метанола или в соотношениях

метанол

0,25-0,428 (этому же значению равна Щкапа блока 8 соотношения).

5.Минимальная влажность в январе, 2 г/нм, максимальная влажность -. в июне, 20 г/нм . Отсюда необходимая шкала измерителя влажности 0-20 г/нм, а шкала блока умножения 250-0,2 т/ч.

6.Коэффициент блока 27 умножения (масштабирующий) определим, как соотношение шкалы блока 26 деления к шкале плотномера 4

К

0,02

0,428-0,25

0,11

7. Шкалу блока 26 деления определим из соотношения шкалы блока 25 умножения к шкале измерителя 2 расхода/ метанола:

0,2 м/ч То т/ч

0,02.

Типовой (нормативный) режим рабо1Ъ1:

1) расход воздуха 7000

нм

2)расход метанола 7,0 тн/ч;

3)расход воды 2,0 м /ч;

4)концентрация метанола 75%;

5)исходную влажность воздуха примем 10 г/нм .

Дйя реализации способа используют регулирующий микропроцессорный конт роллер Ремиконт Р-100, на цифровой индикатор которого значения парамет ров я выхода отдельных алгоблоков вьр вoдяtcя в % от шкалы.

В соответствии с этим расчеты произведем в %.

Параметры:

1)расход воздуха 70% - X|;

2)расход метанола 70% - Xj;

3)расход воды 80% Х, ;

4)концентрация метанола 50% - Х4;

5)влажность воздуха 50% - XsВ блоке 25 умножения вьтолняется

операция Х, - Xg - 35% Х.

В блоке делания 26 вьтолняется операция

Ь

100

35 70

50%

7В блоке 27 умножения на масштабирующий коэффициент вьтолняется операция

К- XT - 0,11 . 50% 5,5% Xft.

В сумматоре 7 выполняется операция

Х - Xg 44,5% Х.

Таким образом, задание на регулятор 5 изменяется на 5,5%.

В регуляторе 5 вьтолняется операция

(Х4 - Хв) К, Х,о. В регуляторе 8 вьтолняется операция

- Х(9 ) К,

X

м

.где X ( - сигнал, управляющий расходом воды.

В результате действия регуляторов 3 и 6 показания плотномера 4 устанав- ливаются на уровне 44,5% с точностью , до 8, зависящей от величин Kj и Kj , , При изменении влажности воздуха до 20 г/нмз Xg 100%, Х 70%, Х « 100%, Ха 11%, т.ео задание на регулятор 5 изменяется на 11%.

10 ;

Виртуальная структура алгоблоков Ремиконта Р-100 позволяет объединить вьтолнение некоторых перечисленных операций в одном алгоблоке. 15 В районах, отличающихся от Нижнего Поволжья более влажным климатом, эффект применения предлагаемого способа будет больше.

За время опытной проверки при уп- 20 равлении процессом по способу-прототипу средний расход воздуха в спирто- испаритель составлял 10000 м /ч, средний расход воды в смеситель 3500 кг/ч. При этом пробег катализа- 5 тора длился 6 мес, энергозатраты составили 5,9 Гкал/т, вьтуск формальдегида составил - 60000 т/год.

При управлении процессом по предлагаемому способу учитывали наличие 0 влаги в воздухе, подаваемом на процесс получения формальдегида, для чего использовали хроматограф типа Неф- техим СКЭП, усредненное показание поторого составляло 11 г/м. е По сигналу хроматографа посредством сумматора 7 (типа ПФ1,1), и регулятора 8 соотношений (типа ПРЗ, 23) корректировали расход воды в смеситель. Средняя величина расхода возду- 0 ха при этом составляла как и в сросо- бе-прототипе - 10000 м /ч, средний расход воды 3390 кг/ч, т.е. на 110 кг/ч меньше.

Пробег катализатора длился 8 мес.;, 5 энергозатраты, составляли 5,83 Гкал/т, вьтуск формальдегида составил 60360 т/годо

При управлении процессом как базовым, так и предложенным способом, 0 прочие усредненные режимные параметры оставались неизменными: температура в реакторе 670 ± 2 С, уровень в испарителе 70 + 5%, плотность спирто- водной смеси -70+2%, расход мета- 5 нола в смеситель -7+0,1 т/ч.

В качестве датчика плотности использовали датчик типа 11ЖДБ„

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет оптимизировать производственньм процесс за счет повышения производительности процесса окисления (на 360 т/год), увеличения срока службы катализатора (на 2 мес,), снижения энергозатрат на испарение спиртоводной смеси (на 70 Мкал/т).

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения формальдегида, включающий регулирование соотношения расходов воды и метанола в смесителе изменением подачи воды с коррекцией по плотности смеси, регулирование подачи воздуха в спиртоиспаритель, стаВоздух

Составитель Г, Огаджанов Редактор Т. Лазоренко Техред М.Ходанич Корректор С. Ыевкун

билизацию уровня смеси .в спиртойспарй- теле изменением подачи метанола в сме- ситель и температуры в реакторе изменением расхода теплоносителя в спиртоиспаритель , отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности процесса и снижения расхода теплоносителя, дополнительно измеряют влажность воздуха, по измеренным значениям расхода воздуха и его влажности определяют расход воды, поступающей с воздухом, вычисляют соотношение расхода воды, поступающей с воздухом, и расхода метанола , и дополнительно корректируют подачу воды пропорционально вычисленному соотношению расходов .

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом получения формальдегида каталитическим окислением метанола, может быть использовано в химической промышленности, позволяет повысить производительность процесса и снизить энергозатраты на испарение спиртоводной смеси. Цель достигается за счет того, что в способе, включающем регулирование соотношение расхода воды и метанола в смеситель изменением расхода воды с коррекцией по плотности смеси, регулирование уровня смеси в спиртоиспарителе изменением расхода метанола в смеситель, стабилизацию расхода воздуха в спиртоиспаритель, регулирование расхода теплоносителя в спиртоиспаритель в зависимости от температуры в реакторе, измеряют влажность атмосферного воздуха, подаваемого в спиртоиспаритель, и дополнительно корректируют по ней расход воды в смеситель. 1 ил.

Заказ 3527

Тираж 345

ВНИИШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное