Способ автоматического регулирования процесса алкилирования бензола этиленом Советский патент 1991 года по МПК C07B37/00 G05D27/00 

Изобретение относится к управлению технологическими процессами алкилирования и может быть использовано в нефтехимической и химической промышленности в производстве этил- бензола.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и снижение расхода свежего катаяизаторно- го комплекса.

На фиг.I приведена принципиальная схема системы управления} на фиг.2 - блок-схема алгоритма управления.

На схеме (фиг.1) показаны алкила- тор 1, смеситель 2 алкилатора,трубопроводу 3-7 соответственно подачи бензола в алкилатор I, полиалкилбен- зола, катализаторного комплекса,свежего катализаторного комплекса, возвратного катализаторного комплекса, этилена 8 и выхода реакционной массы 9, отстойник 10, трубопроводы I1 и 13 вывода алкилата и отработанного катализаторного комплекса, избытка отработанного катализаторного комплекса, чувствительный элемент 14 расхода бензола регулятор 15 расхода бензола, регулирующий орган 16, установленный на трубопроводе подачи бензола в алкилатор, чувствительО5

к

о

4ь

Jb

ый элемент 17 расхода полиалкилбен- ола, регулятор 18 расхода полиалкилензола, регулирующий орган устаовленный на трубопроводе подачи по- 5 иалкилбензола в алкилатор, .чувстви- ельный элемент 20 расхода свежего атализаторного комплекса, регулятор 21 расхода свежего катализаторного омплекса, регулирующий орган 22,ус- ю тановленный на трубопроводе подачи свежего катализаторного комплекса в алкилатор, чувствительный элемент 23 расхода возвратного катализаторно- о комплекса, регулятор 24 расхода 15 возвратного катализаторного комплекса, регулирующий орган 25, установленный на трубопроводе подачи воз- вратного катализаторного комплекса в алкилатор, чувствительный элемент 20

26расхода этилена (газа), регулятор

27расхода этилена в алкилатор,регулирующий орган 28, установленный на трубопроводе подачи этилена в алкилатор j анализатор 29 концентрации 25 полиалкилбензола в алкилате, регулирукэдий орган 30, установленный на трубопроводе вывода избытка отработанного катализаторного комплекса, и миниЭВЭД 31.30

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель 2, алкилатор 1 трубопроводами 3,4,5 и 8 поступают бензол, полиалкилбензол, катализаторами ком- 35 плекс, состоящий из свежего и возвратного катализаторного комплекса, поступающих в трубопровод 5 по трубопроводам 6, 7, и этилен. Реакционная масса по трубопроводу 9 поступа- 40 ет в отстойник 10, где происходит отделение реакционной массы от отработанного катализаторного комплекса./

Смесь целевого и побочного продуктов по трубопроводу 11 отводится для , 45 дальнейшего разделения, Отработанный катализаторный комплекс по трубопроводу 12 подается на узел восстановления активности с хлористым этилом (узел восстановления на схеме не по- 50 казан). Восстановленный возвратный катализаторный комплекс по трубопроводу 7 вводится в трубопровод 5,который поступает в смеситель 2 апкила- тора 1. Избыток отработанного катали- заторного комплекса сбрасывается из производства по трубопроводу 13. Чувствительный элемент 14, регулятор 15 и регулирующий орган 16 образуют

контур регулирования расхода бензола в алкилатор. Чувствительный элемент 17, регулятор 18 и регулирующий орган 19 образуют контур регулирования расхода полиалкилбензола в алкилатор 1. Чувствительный элемент 20, регулятор 21 и регулирующий орган 22 образуют контур регулирования расхода свежего катализаторного комплекса в алкилатор. Чувствительный элемент 23, регулятор 24 и регулирующий орган 25 образуют контур регулирования расхода возвратного катализаторного комплекса. Чувствительный элемент 26, регулятор 27 и регулирующий орган 28 образуют контур регулирования расхода этилена в алкилатор. Концентрация полиалкилбензола в алкилате определяется с помощью анализатора 29.

Расход избытка отработанного катализаторного комплекса регулируется с помощью регулирующего органа 30.

Система автоматического регулирования содержит миниЭВМ 31, к входу которой подключены датчики 14,17,20, 23,26529, ггоопорциональные соответственно г чущим значениям расхода бензопа. голиапкилбензола, свежего и возвратного катализаторного комплекса, этилена в алкилатор и концентрации полиалкилбензола в алкилате.

Блок-схема алгоритма работы ми- ниЭВМ приведена на фиг.2.

Блок 1. Вводятся исходные данные.

Блок 2. На основе исходных данных по следующей последовательности вычисляется отношение приращения полиалкилбензола в алкилаторе к сумме количеств бензола, полиалкилбензола и этилена на входе в алкилатор.

G.-G .

,,603 РС8

де О к , L. к

О)

- соответственно расходы возвратного и свежего катализа- торного комплекса.

й(

;к + GS + Gnc.6

+ G

Г

(2)

где G ц - нагрузка на алкилатор;

Gg - расход бензола на алкила

тор;

расход полиалкилбеиэола

на алкилатор; расход этилена (газовой

фазы) на алкилатор.

л

nqe И

(3)

GЈЈ - количество полиалкилбен- зола на выходе алкилато- ра;

С адБ - концентрация полиалкил- бензола на выходе алки- латора.

вы ПОБ

- G

frX ПЯБ

GJ + GTOE+ Gr

(4)

где $L - отношение приращения поли- алкилбензола в алкилаторе к сумме к личеств бензола,, полиалкилбенэола и этилена на входе в алкилатор. . Сравнение значений tf, и

Ot

1)3 случае «1 оЈЬОЈ ± б идти к блоку 6.

2)Если Р( 7 К ЭЮА iЈ идти к блоку 5, иначе к блоку 4.

Блок 4. Увеличение расхода поли- алкилбенэола на вход алкилатора

аб +

Лс„

я«6 пае гияб Блок 5 Уменьшение расхода свежего катализаторного комплекса и увеличение расхода возвратного катализа- торйого комплекса.

гсв

GK

60 ВОЗ СВ

GK G + UGK .

Блок 6. Формирует задаюший сигнал регуляторам 18,21,24 расходов полиалкилбензола, свежего и возвратного катализаторного комплекса на вход алкилатора. Система Аункционирует следующим образом.

Имея информацию от датчиков 14, 17,20,23,26,29 и величин SWA, 5 , вводимых вручную в ,последовательно вычисляя следующие выражения, находит значение ей .

СГ + Gfr6

к

„в«

GK + Gg + Gna6 + Gr; в Gna GH;

ВЫХ8Я

GJSI JЈ.M§

яг-

G6 + Grrae 1 Gr

Зависимость оптимального значения $. зад от параметров процесса имеет вид

Н|Д 0,V0522J -t- 0,Ot037We

и

- 0,0943469Gr - 0,0056437G 5.

ex

Далее миниЭВМ сравнивает найденное отношение об с ее заданным значением oi - Ы.

f

ОД

1)В случае Ы. (цд ±6миниЭВм с помощью регуляторов 18, 21 и 24, воздействуя на регулирующие органы

19, 22 и 25, стабилизирует расходы полиалкилбензола, свежего и возвратного катализаторного комплекса на вход алкилаторг 1.

2)Если ОС 06 ±Ј , мкниЭВМ с помощью регуляторов 21, 24 и регулирующих органов 22, 25 уменьшает расход свежего н увеличивает расход возвратного катализаторного комплекса в алкилатор с использованием формулы

5

0

№ „се , се 609 G, Ск -UGK J G, во

ев + АС. ,

5

0

иначе миниЭВМ по формуле G П0(6 Gnqe + с помощью регулято- ,ра 18 и регулирующего органа 19 увеличивает расход полиалкилбензола на вход алкилатора. В зависимости от сигналов задания, выданных мичмЭВМ, регуляторы 18, 21 и 24 воздействуют соответственно на регулирующие органы 19, 22 и 25 до тех пор, пока сигнал рассогласования регуляторов 18, 21 и 24 не будет равен нулю.

Пример. I вариант для случая

kЈioV

1 1. По последовательности вычисля ВОэ

ется текущее значение. С. к

Glfr 35,425 THJ GH GI +

+ G 97,32 тн; С Ч0|6

к

G&

+

+

х

П«6 f

х GH s 6,365 тн, где Сga - концентрация полиалкилбензола, определяется анализатором 29 и меняется в пределах Q-0,1.

,5ЫХ

пае

- G

ьк пав

5

Od -7-т- да -т-р- - 0,0266. G6 + апаб + Gr

2.Сравнивается текушее тначение 0 с заданным значением, oi зад «Для

данной нагрузки bt «д 0,0243. 0,,0243

3.Вычисляются значения расходов свежего и возвратного катализаторно- го комплекса.

5

ев GK

.

,06

(Ј

,се

где 0,025.

АГев

ЙСК

GK - AG(

G8f +ДС К

- шаг варьирования,равен

0,4; 35,025,

4. Осуществляется возврат к 1 с аналогичными вычислениями текущего значения о(, .

Процедура продолжается до тех пор пока об #wj,i6k

При этом, так как в каждом шаге уменьшается расход свежего катализа- торного комплекса, уменьшается также концентрация полиалкилбенэола:

„бьщ

паб

СПЯБСН

6,335;

GH - 91,57; спчв 0;0612; Cl - 5,6; 06 0,0192;

0,0192 .Ј0,023. ПЫР

пав

4,77; 91,82;

Изобретение относится к управлению технологическими процессами алкилирования, может быть использо вано в нефтехимической и химической промышленности, в основном в производстве этиленбензола, и позволяет повысить выход целевого продукта и снизить расход свежего катализатор- ного комплекса. Для этого определяют отклонение от заданного значения отношения приращения полиалкилбензо- ла на выходе алкилатора к сумме количеств бензола, полиалкилбензола и этилена на входе в алкилатор и при уменьшении величины отношения от заданной в меньшую сторону увеличивают расход полиалк тлбен ол«э на вход ал- килатора, а при увеличении величины отклонения от заданной в большую сторону уменьшают расход свежего катали- заторного комплекса в алкилатор.При этом уменьшение расхода свежего ка- талиэаторного комплекса компенснрупт увепнчением расхода возвратного катализ аторного комплекса за счет уменьшения выброса избытка отработанного катализа горного комплекса. 1 табл., 2 ил. (Л

И 1- 0,0261; 0,0261 0,0243. v

,Св«

60V

d

- 0,4 - AG к - 0,375; 35,025 + UGCKB

- 35,05; Gnotfe 6,313;

Oi 0,0257;

0,0257 0,0243. 0,35; Geo 35,075;

С„ЛБ 6,287; y « 0,0253;

Ы гДе 0,0015. II вариант для случая Ы. bt зад. Расчет текущего значения и сравнение его с заданым значением осуществляется аналогична первому варианту:

о,-сГ+с

GK GK + GB 91,32 тн;

а 0.0577;

, ew

спаб+ сй

5,27 тн;

пае fci 0,018.

Для данной нагрузки п,023;

0,018 0,023.

Вычисляется значение расхода попи алкилбензола, подаваемого на вход алкилатора:

ex

ВХ

4,52 тн,

С„ а6 т kGfujg

где 0,25 - шаг варьирования.Осуществляется возврат к началу расчета текущего значения 0Ј .Процедура продолжается до тех пор, пока fci 5т±8 t

с ппе 0,0647;

GBWX - 5 94- ьпа&

U/ « 0,0208; 0,,23.

.SJC пав

5,02;

Си 92,065; С паб 0,0682; Cl - 6,2788; «i 0 0222; Oi 3aA±S:

Таким образом, регулирующая система позволяет увеличить выход целевого прод а за счет уменьшения выхода побоччых продуктов, а также эффективно использовать катализаторный комплекс за счет уменьшения выброса избытка отработанного катализаторно- го комплекса.

Эффективность предлагаемого способа наглядно видна из приведенной таблицы, в которой приведены расчётные данные по сравнению с прототипом.

Использование способа в крупнотоннажном производстве позволит уменьшить выход полиалкилбензола на 1,5%, увеличить выход этилбензола на 0,7% и уменьшить расход свежего катализа- торного комплекса на 12%.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса апкилирования бензола этиленом, включающий регулирование расходов бензола, полиалкилбензола, этилена, свежего и возвратного ката- лизаторного комплекса в алкилатор и измерение концентрации полиалкилбензола в алкилате на выходе алкилатора,отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и снижения расхода свежего катализаторного комплекса, по измеренным значениям расходов бензола, полиалкилбензола, этилена и концентрации полиалкилбензола в алкила- торе вычисляют отношение приращения полиалкилбензола в алкилаторе к сумме расходов бензола, полиалкилбензола и этилена, по измеренным значениям расходов бензола, полиалкилбензола, этилена, свежего и возвратного каталиэаторного комплекса вычисляют нагрузку на алкилатор, по вычисленному значению нагрузки на алкила тор определяют заданное значение отношения приращения полиалкилбензола I

Фиг.}

L-:I

в алкилаторе к сумме расходов бенэ о- ла, полиалкилбензола и этилена,сравнивают вычисленное значение этого отношения приращения с заданным значением и п-ри снижении вычисленного значения отношения приращения относительно заданного значения увеличивают расход полиалкилбензола, а при увеличении вычисленного значения отношения относительно заданного значения уменьшают расход свежего катализ аторнаго комплекса и увеличивают расход возвратного катализаторного комплекса.

7- Вход

(Вход J

с

Вычисление ct

Е

«--6&А

Г-frju , ,

Формирование it &ыдача задания mt/MmopOM(18,2lif/ расходов пвлиашл&ензвла, свежего и дозорам ноге к а/па- лизааюрного комплекса на входе Q алкилатор

7- Вход

Вход

Фи.2