Способ автоматического управления процессом получения капролактама Советский патент 1991 года по МПК C07D201/04 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической промышленности в производстве капролактама.

Цель изобретения - повышение выхода по органической фазе за счет повышения точности регулирования величины рН реакционной среды в реакторе.

На чертеже представлена схема реализации данного способа.

Схема включает реактор 1 нейтрализации с циркуляционным насосом 2 и теплообменником 3. отстойник-разделитель 4,

расходомер 5 и датчик 6 кислотности перегруппированного продукта, расходомеры 1 и 8 соответственно аммиачной воды и газообразного аммиака, датчики 9, 10 и 11 соответственно плотности аммиачной воды, величины рН в реакторе 1 и плотности водно-сульфатного слоя в разделителе 4, блок 12 расчета потребности в восстановителе, блок 13 расчета количества восстановителя, схему 14 сравнения, управляемый усилитель, исполнительные механизмы 16, 17 и регулирующие клапаны 18, 19 на линии соответственно аммиачной воды и газообразного аммиака, а также усилитель-инвертор 20.

О

-feb

00

ю N о

Способ осуществляют следующим образом.

Перегруппированный продукт подают в реактор 1 нейтрализации через расходомер 5. Кислотность поступающего в реакюр 1 потока перегруппированного продукта измеряют датчиком 6. Сигналы с датчиков S и 6 заводят в блок 12, выходной сигнал которого, представляющий собой расчетную величину потребного количества аммиака, подают на 1-ый вход схемы 14 сравнения, на второй вход которой заводят сигнал с выхода блока 13. Блок 13 формирует сигнал количества подаваемого в реактор 1 восстановителя в виде аммиачной воды и газообразного ам- миака на основании сигналов с датчиков 7 и 0 соответственно расходов аммиачной воды и газообразного аммиака и датчиков 9 плотности аммиачной воды.

Выходной сигнал схемы 14 сравнения через усилитель 15 с переменным коэффициентом усиления воздействует синфазно на исполнительные механизмы 16 и 17 таким образом, что при недостатке восстановителя открываются клапаны 18 и 19 на линиях подачи соответственно аммиачной воды и газообразного аммиака, а при его избытке - закрываются. Наличие разомкнутого следящего контура позволяет существенно повысить точность и быстродействие системы регулирования. При появлении возмущающего воздействия в виде изменения величины потока перегруппированного продукта или его кислотности следящий контур по цепочке: блок 12 - схема 14 срав- нения - усилитель 15 - исполнительные механизмы 16, 17 и клапаны 18, 19, заранее не дожидаясь изменения величины рН в реакторе 1, скомпенсируют подачу восстановителя. Незначительное изменение величины рН с учетом времени запаздывания измерено датчиком 10 и величина подачи восстановителя скорректирована путем изменения коэффициента усиления усилителя 15 в соответствующую сторону.

Перемешивание реагентов в реакторе 1 осуществляют циркуляцией смеси насосом 2. Тепло реакции нейтрализации и растворения аммиака снимают в теплообменнике 3. Нейтрализованный продукт переливом поступа- ет в отстойник-разделитель 4, в котором верхний (органический) слой отделяют от водно-сульфатного слоя расслаиванием Процесс расслаивания ухудшается при снижении концентрации сульфата аммония в водном слое.

Плотность водно-сульфатного слоя в разделителе 4 замеряют датчиком 11, при этом в зависимости от концентрации в нем сульфата аммония перераспределяют подачу аммиачной воды и газообразного аммиака путем противофазного изменения коэффициентов исполнительных механизмов 16 и 17 через усилитель-инвертор 20.

При падении концентрации сульфата аммония в водном слое разделителя А коэффициент усиления исполнительного механизма 16 уменьшают, а исполнительного механизма 17 увеличивают, при этом увеличивается подача газообразного аммиака по сравнению с подачей аммиачной воды, При повышении концентрации сульфата аммония в водном слое разделителя 4 для пред- отвращения выпадения кристаллов сульфата аммония соответственно увеличивают долю подачи аммиачной воды по сравнению с подачей газообразного аммиака.

Применение способа в производстве капролактама мощностью 50 тыс. тонн в год на стадии нейтрализации позволяет повысить процент выхода по органической фазе с 96,5-97% до 97,5-98%, т.е в среднем на 1 %

Формула изобретения

Способ автоматического управления, процессом получения капролактама, включающий регулирование величины рН реакционной среды в реакторе, нейтрализации изменением подачи в него аммиачной воды с коррекцией по расходу продукта перегруппировки, подаваемого в реактор, и по плотности аммиачной воды и регулирование подачи газообразного аммиака в реактор, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода по органической фазе путем повышения точности регулирования величины рН реакционной среды в реакторе, дополнительно измеряют концентрацию сульфата аммония (плотность) в водно-сульфатном слое в отстойнике-разделителе и кислотность продукта перегруппировки, по измеренным значениям расхода продукта перегруппировки и его кислотности рассчитывают требуемое значение количества восстановителя на его нейтрализацию, по измеренным значениям расхода аммиачной воды, ее плотности и расхода газообразного аммиака вычисляют текущее значение количества восстановителя, подаваемого на нейтрализацию, сравнивают это вычисленное текущее значение количества восстановителя с вычисленным требуемым значением и при вычисленном текущем значении количества восстановителя, меньше вычисленного требуемого значения, увеличивают подачу аммиачной воды и газообразного аммиака в реактор, а при вычисленном текущем значении количества восстановителя, больше вычисленного требуемого значения, уменьшают подачу аммиачной воды v газообразного аммиака в реактор, при с нижении концентрации сульфата аммония в водно-сульфатном слое увеличивают подачу газообразного аммиака и уменьшают подачу аммиачной воды, а при повышении концентрации сульфата аммония в водно-сульфатном слое уменьшают подачу газообразного аммиака и увеличивают подачу аммиачной воды.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов, может быть использовано в химической промышленности в производстве капролактама и позволяет повысить выход по органической фазе за счет повышения точности регулирования величины рН реакционной среды ч реакторе. Способ предусматривает одновременную подачу в реактор нейтрализации аммиачной воды и газообразного аммиака путем регулирования величины рН в реакторе воздействием на расход аммиачной воды о зависимости от расхода сернокислого эфира капролактама и плотности аммиачной воды В способе дополнительно измеряют плотность водно-сульфатного слоя, кислотность перегруппированного продукта и расход газообразного аммиака. По расходу перегруппированного продукта и ею кислотности рассчитывают требуемое количество восстановителя на его нейтрализацию, изменение подачи которого осуществляют синфазным воздействием на регуляторы аммиачной воды и газообразного аммиака с учетом величины рН в реакторе, при этом регулируют распределение подачи аммиачной воды и газообразного аммиака противофазным воздействием на эти регуляторы в зависимости от плотности водно-сульфатного слоя. 1 ил Ј

Продукт перегруппировки

Газообразный аимиак

Лактан Йода

водно-суль фоя- ный слпй