Способ автоматического управления процессом эпоксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола Советский патент 1991 года по МПК C07C15/46 G05D27/00 

зэ

со

00

Изобретение относится к области автоматизации химико-технологических процессов, может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет снизить удельный расход реагентов и энергоресурсов. Способ осуществляют путем регулирования соотношения расходов пропилена и гидроперекиси в зависимости от концентрации пропилена и гидроперекиси, соотношения расходов катализатора и гидроперекиси в зависимости от концентрации катализатора и гидроперекиси, температуры в реакторе изменением расхрда хладагента, температуры хладагента изменения расхода промышленной воды Дополнительно корректируют соотношение расходов катализатора и.гидроперекиси по концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора и соотношение расходов пропилена и гидроперекиси по концентрации окиси пропилена на выходе из реактора. Дополнительно измеряют скорость изменения температуры в реакторе и в зависимости от ее величины изменяют расход или температуру хладагента 1 ил „ о (Л

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности .

Цель изобретения - снижение удельного расхода реагентов и энергоресурсов.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации способа. Схема содержит реактор 1, датчик 2 концентрации катализатора, датчик 3

расхода катализатора, регулятор 4 расхода катализатора, датчик 5 концентрации гидроперекиси, датчик 6 расхода гидроперекиси, регулятор 7 расхода гидроперекиси, датчик 8 концентрации пропилена, датчик 9 расхода пропилена, регулятор 10 расхода пропилена, датчик 11 давления в реакторе, датчик 12 температуры в реакторе, Д,атчик 13 концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора, датчик 14 концентрации окиси пропилена на выходе из реактора, датчики 15 и 16 температуры хладагента на входе и выходе из реактора, датчик 17 и регулятор 18 расхода про- мышпенной воды, датчик 19 и регулятор 20 расхода хладагента, вычислительное устройство 21.

Способ осуществляется следующим образом

Сигналы с датчиков 2, 5, 8, 13 и 14 концентраций, датчиков 3, 6, 9 17 и 19 расходов, датчиков 12, 15 и 16 температуры, датчика 11 давления поступают в вычислительное устройст- во 21.

В вычислительное устройство 21 вводятся также следующие величины

utp. «оке ftf}

4зад

Иод

заданное значение мак- 20 симальной скорости изменения температуры; заданное значение концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из 25 реактора, мас.%; заданное значение концентрации окиси пропилена на выходе из реактора, мас.%

30

-рэаД

заданное значение температуры в реакторе,°С;

макс

максимально допустимое давление в реакторе, ат{ В вычислительном устройстве 21 рассчитываются текущие значения соотно- шений:

катализатор - гидроперекись

-4

nt

С(Мг

10

Г - расход катализатора, л/ч;

С - концентрация катализатора, г/л;

FЈ - расход гидроперекиси, т/ч;

Сг - концентрация гидроперекиси , мае о %;

молекулярные массы катализатора и гидроперекиси со- 50 ответственно;;

пропилен - гидроперекись

п.

Ґ3 С,

TjiCaMz

-расход пропилена, т/ч;

-концентрация пропилена,

мас.%о

При превышении текущим значением концентрации остаточной гидроперекиси заданного верхнего предела С4 зад соотношение п корректируется, например, по формуле стандартного пропорционального закона регулирования

п п + (С4 - С4МА)К,, где К . - коэффициент, определяемый

1

экспериментально. ,

С учетом соотношения nl устанавливается новое задание для регулятора 4 расхода катализатора

F| 21ЕгСгМ,

-4

При снижении текущего значения концентрации окиси пропилена на выходе из реактора С ниже нижнего предела С g зад соотношение п2 корректируется, например, по формуле стандартного закона регулирования

п.

п2 +

(С5 зад С5)К2. ;

где К,

- коэффициент, определяемый

экспериментально. В соответствии с новым значением соотношения п„ рассчитывается новое задание для регулятора 10 расхода пропилена

г HtUC-M 3 ,

Ез с3м,

При выходе на ограничение по давлению в реакторе, установленное технологическим регламентом, рассчитывается новое задание для регулятора 7 расхода гидроперекиси

р ЕзСзМг.

кг

0

5

и новое задание для регулятора 4 хода катализатора

г - Ргс

г 1

В вычислительном устройстве 21 рассчитывается отклонение текущего значения температуры в реакторе tp

раср ЗДА

от ее заданного значения (:„ „п, и

Atp скорость ее изменения

О С

4tP

Величина сравнивается с заЦ С

данной максимальной скоростью измене

5163814

xAtp.MQKO

ния температуры (-7) , при кото- 0 ь

рой возникает опасность нарушения технологического режима, установленного 5 регламентом,,

Если скорость изменения температуры в реакторе меньше этой заданной максимальной величины, то при отклонении to рассчитывается новое зада- Ю ние для регулятора 20 расхода хладагента

F - F4 + K3(tp - tpwA),

где 4 - расход хладагента, м3/ч; К - коэффициент, определяемый

экспериментально.

Если скорость изменения температуры в реакторе выше заданной величины скорости ее предельно допустимого максимального значения, то рассчитывается новое заданное значение температуры хладагента на входе в реакторе

tXA fcxft. Зад, + K4(tp tpWA)j

где Kv коэффициент, определяемьй

экспериментально

и новое задание для регулятора 18 расхода промышленной воды, подаваемой на захолаживание хладагента

F + Kff(t

вых

ХА

- t

ex м

,

где F-. - расход промышленной воды,

Мз/ч;

KS - коэффициент, определяемый экспериментально;

еых t - температура хладагента на

выходе из реактора Выходные сигналы из вычислительного устройства 21 поступают на регуляторы 4 и 7 расхода катализатора и гидроперекиси, регулятор 10 расхода про- пилена, регулятор 20 расхода хладагента, регулятор 18 расхода промышленной воды.

Пример. В реактор эпоксидиро- вания поступает 13 т/ч пропилена концентрации 99,8 мас.%, 28 т/ч гидроперекиси этилбензола концентрации 24,0 мас„%, 375 л/ч раствора катализатора концентрации 5 г/л„ При этом молярное соотношение катализатор - гидроперекись составило 0,00040, соотношение пропилен - гидроперекись - 6,3.

5

5

0

5

30

35

ДО

45

1

Максимально допустимое давление в реакторе 33 ат, текущее 30 ат. Расход хладагента 70 м3/ч, температура хладагента на входе в реактор 60°С.

Заданные значения температуры в реакторе, концентраций остаточной гидроперекиси и окиси пропилена на выходе из реактора равны соответственно 112°С, 5,0+0,1 мас.% и 6,0± ±0,1 мас.%.

При завышении концентрации остаточной гидроперекиси (С 5,4 мас.%) корректируется соотношение катализатор - гидроперекись

п 0,0004 + (5,4 - 5,0)хО,0001 0,00045

и устанавливается новое задание для регулятора 4 расхода катализатора

. F Г . 2,22245,28, ,

При снижении концентрации окиси пропилена (С 5- 5,4 мас.%, Cq. 4,9 мас.%) корректируется соотношение пропилен - гидроперекись

п 6,3 + (6,0 - 5,4)1,17 7,0

и устанавливается новое задание для регулятора 10 расхода пропилена

г 7,0-282442 .. , F3 - - 99787Т387 14 ЗТ/Ч

Если текущее значение Р 32 ат, то рассчитывается и устанавливается новое задание для регулятора 7 расхода гидроперекиси.

р J.- -1 -Ј. г 7,0. 24 -42

25,3 т/ч ,.

Заданная максимальная скорость изменения температуры

С),57град/

ьЪ

мин

При отклонении температуры в реакторе от заданного значения At

2 и скорости изменения тд «

0,33 град/мин, рассчитывается новое задание для регулятора 20 расхода хладагента.

F 70 + 2-5 80 м3/ч

16381418

Формула изобретения

Если скорость изменения составляет Гл 0,62 град/мин, то рассчиты- Дч;

вается новое заданное значение температуры хладагента на входе в реактор

tJJ 60 - 2.1,05 57, и новое задание для регулятора 18

расхода промышленной воды

,

5

Р; 50 + 0,77.(70 - 57,9)

59,3 м3 /ч ,

Использование предлагаемого способа позволяет сократить непроизводи- тельные затраты реагентов и катализатора, снизить энергетические затраты за счет улучшения качества управления, а также улучшить регулирование соотношения расходов пропилен - гидроперекись за счет введения обратной связи - коррекции по концентрации окиси пропилена на выходе из реактора, это приводит к экономии реа- гентов, к экономия энергетических затрат, улучшить регулирование со- отношения расходов катализатора и гидроперекиси за счет дополнитель ного корректирования по Концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора, что приводит к экономии реагентов и энергоресурсов; улучшить регулирование температуры в реакторе за счет контроля за отклонением текущей скорости изменения температуры от заданной максимальной скорости изменения температуры; если текущая скорость меньше заданной максимальной, температуру регулируют уменьшением расхода хладагента, если больше заданной максимальной, то регулируют изменением температуры хладагента на входе в реактор, это приводит к более плавному и менее инерционному регулированию температуры в реакторе, что сокращает рост побочных и вторичных продуктов эпоксидирования, увеличивает выход целевых продуктов; улучшить регулировани соотношений реагентов (например, с учетом концентрации непрореагировав- шей гидроперекиси на выходе из реактора) , улучшить условия техники безопасности (взрывоопасное™ и по- жароопасности) .

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Способ автоматического управления процессом э поксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола, включающий регулирование соотношения расходов пропилена и гидроперекиси этил- бензола в реактор изменением расхода одного из реагентов в зависимости от концентрации пропилена и гидроперекиси, соотношения расходов гидроперекиси и катализатора изменением расхода катализатора в зависимости от концентрации катализатора и гидроперекиси, регулирование температуры в реакторе изменением расхода хлада- гента на входе реактора и температуры хладагента изменением расхода промышленной воды в теплообменник хладагента, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода реагентов и энергоресурсов, дополнительно измеряют концентрации окиси пропилена и остаточной гидроперекиси на выходе реактора, сравни- ,вают измеренное значение концентрации окиси пропилена на выходе реактора с заданным минимальным значением, и при достижении измеренного значения концентрации окиси пропилена заданного минимального значения корректируют соотношение расходов пропилена и гидроперекиси в зависимости от концентрации окиси пропилена на выходе реактора, сравнивают измеренное значение концентрации остаточной гидроперекиси на выходе реактора с заданным максимальным значением и при достижении измеренным значением концентрации остаточной гидроперекиси заданного максимального значения корректируют соотношение расходов гидроперекиси и катализатора в зависимости от концентрации остаточной гидроперекиси, вычисляют текущее значение скорости изменения температуры в реакторе, сравнивают его с заданным максимальным значением и при текущем значении скорости изменения температуры в реакторе, меньше заданного максимального значения изменяют расход хладагента на входе реактора, а при текущем значении скорости из- менения температуры в реакторе больше заданного максимального значения изменяют температуру хладагента.

Пропилен

Г Т Т TUf-)

чиа Csiadtpad

Отдубки

max