Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена Советский патент 1991 года по МПК C07C69/15 G05D27/00 

Изобретение относится к области авто-, матического управления химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессом синтеза винилацетата.

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Схема реализации способа включает в себя испаритель 1 уксусной кислоты и отделитель 2 кислоты, входящий в узел подготовки парогазовой смеси, выпарной аппарат 3 для отпарки загрязненной кислоты с кипятильником 4. В теплообменнике 5 осуществляют подогрев парогазовой смеси, подаваемой в реактор синтеза винилацетата.

Расход циркуляционного газа в испаритель 1 и содержание в нем этилена измеряется соответственно датчиками 6 и 7. Расход очищенной уксусной кислоты в испаритель 1 измеряется датчиком 8 и регулируется регулятором 9 и регулиоующим клапаном 10. Расход загрязненной кислоты в выпарной аппарат 3 измеряется датчиком 11 и регулируется регулятором 12 и регулирующим клапаном 13. Давление паров кислоты в аппарате 3 измеряется датчиком 14 и регулируется регулятором 15 и регулирующим клапаном 16, температура кипящей кислоты измеряется датчиком 17, а температура паО

XI

00 00

с

рогазовой смеси на входе в реактор синтеза измеряется датчиком 18.

Информация от датчиков 6, 7, 8, 11, 14, 17, 18 поступает на входы блока 19 расчета заданий регуляторам 9, 12 и 15. Рассчитанные блоком 19 значения управляющих воздействий поступают с его выхода в камеры заданий соответственно регуляторов 9 и 12 расхода уксусной кислоты и регулятора 15 давления.

Управление по предлагаемому способу осуществляют следующим образом-.

Расчет уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты в испаритель 1 осуществляется блоком 19 так же, как и в прототипе по формуле

9р +Ki(N-i ) +

+ К2().(1)

где 9 F N - 1 - значение задания регулятору 9 расхода на прошлом N - 1 шаге, кг/ч; на первом шаге (N 1) 9 F N - i равно измеренному датчиком 8 значению расхода SFI

9р м-1/м-1 8р1,(2)

где , //N-I молярное соотношение этилена и уксусной кислоты, рассчитанное соответственно на текущем N и на прошлом N - 1 шаге, моль/моль;

Ki, K2 - параметры настройки дискретного ПИ-регулятора молярного соотношения;

rj - заданное молярное соотношение, моль/моль.

Молярное отношение этилена к уксусной кислоте на шаге определяется по формуле

„. 6Р| 7ci /Цук «.

100% -22,4(, -Кз) IJJ где I -шаг измерения и управления, равный N-1.N;

6F| расход циркуляционного газа в испаритель 1 узла подготовки парогазовой смеси, измеряемый датчиком 6 на i шаге, нм3/ч;

7pi - содержание этилена в циркуляционном газе, измеряемое датчиком 7 на I шаге, об. % ;

ук - вес одного моля уксусной кислоты, равный 60 кг/моль;

8pi расход очищенной уксусной кислоты в испаритель 1. измеряемый датчиком 8 на I шаге измерения, кг/ч;

HFI расход части загрязненной высококипящими углеводородами и полимерами уксусной кислоты из отделителя 2 в выпарной аппарат 3, кг/ч;

22,4 - объем, занимаемый 1 молем газа при нормальных условиях, нм /моль;

Кз - коэффициент, отражающий среднее содержание уксусной кислоты в потоке загрязненной кислоты, равный 0,94 - 0,95.

Рассчитанное по формуле (1) значение проверяется далее на ограничения

ЭРмаксЧ 9рмин. ЕСЛИ 9рмин. т°

принимается равным 9рмин. Если 9 F N Эрмакс, то 9 р N принимается равНЫМ 9р„акс. Fмaкc 28500 КГ/Ч, Эрмин 23000 кг/ч.

Стабилизация давления паров кислоты в выпарном аппарате 3 осуществляется с помощью дополнительно вводимого регулирующего контура, состоящего из датчика 14, регулятора 15 и регулирующего клапана 16. Задание регулятору 15 блок 19 вырабатывает с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реактор синтеза, которая измеряется датчиком 18. При значениях этой температуры в пределах 145-180°С задание регулятору 15 давления выбирается из диапазона 1,6 - 2,1 кгс/см . При значениях температуры выше 180°С задание

регулятора 15 выбирается из диапазона 2,1 - 2,6 кгс/см2.

Расчет уставки регулятору 12 расхода загрязненной уксусной кислоты осуществляется по формуле

+K4X

x(17TN- 17TN-i) + + K5(17TN-17T N )(4)

где 12p N - 1 значение уставки регулятору 15 на прошлом N-1 шаге, кг/ч; на первом шаге управления (N 1) величина -i принимается равной измеренному датчиком 11 значению расхода:

12р N - 1 /Ы 1 FI .(5)

, 17т N - 1 значение температуры загрязненной кислоты, измеренное датчиком 17 соответственно на N и N-1 шагах измерения и регулирования, °С;

заданное на N шаге значение температуры кипения загрязненной кислоты в выпарном аппарате, °С; определяется исходя из заданного содержания высококи

пящих и полимеров в загрязненной уксусной кислоте.

При значениях температуры парогазовой смеси на входе в реактор, измеряемой датчиком 18, в пределах 145-180°С задание

принимается равным 132-135°С.

При значениях температуры, измеряемой датчиком 18, в пределах 180-200°С, задание принимается равным 136-140°С.

Определенное по формуле (4) значение уставки проверяется далее на ограничения

12рма| с 4100 кг/ч и 12рмин 3000 кг/ч. Если величина уставки выходит за граничное значение, то она принимается равной соответствующему граничному значению 12рМакс или 12рмин.

Рассчитанные блоком 19 значения уставок регуляторам 9, 12, 15 поступают с выхода блока 19 в камеры задания этих регуляторов.

Повышение температуры, измеряемой датчиком 17, выше заданного значения информирует о том, что содержание вредных примесей в кислоте повысилось, следовательно, расход кислоты на очистку увеличивается до тех пор, пока 17тм не станет равной заданию Стабилизация давления в аппарате 3 позволяет не учитывать его влияние на температуру кипения кислоты в аппарате.

Данный способ автоматического управления позволяет надежно застабилизиро- вать содержание высококипящих углеводородов и полимеров в уксусной кислоте на заданном оптимальном уровне, обеспечивающем максимально допустимую производительность установки по винила- цетату.

В таблице приведены экспериментально полученные данные при управлении процессом получения винилацетата поданному способу.

- Коэффициенты Ki, Ka, Кз, Кз и Kg были выбраны равными: Ki 55; К2 42; Кз 0,94; ,6; К5 18,3.

Значение уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты, расчитанное по формуле (1), будет равно:

26000 + 55(4,1 -3.9) +

+ 42 (4-3,9) 26015 кг/ч.

Так как это значение удовлетворяет граничным значениям 9рмакс 28500 кг/ч и 9рмин 23000 кг/ч, то окончательное значение уставки 26015 кг/ч.

Значение уставки регулятору 15 давления паров кислоты взято равным 15р 1,8 кгс/см2, так как температура парогазовой смеси на входе в реактор равна 165°С.

Значение уставки регулятору расхода загрязненной уксусной кислоты в выпарной аппарат, рассчитанное по формуле(4), будет равно:

3140 - 12,6 (135-132) +

и

+18,3(135 - 133) 3214,4 кг/ч Так как эта величина ( ) - 3214,4 кг/ч удовлетворяет граничным значениям 12рМакс 4100 КГ/Ч И 12рмин

3000 кг/ч, то окончательное значение уставки 3214,4 кг/ч.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена показала его высокую эффективность и работоспособность. Экономический эффект получается за счет исключения загрязнения катализатора синтеза винилацетата и поддержания за счет этого его высокой активности. Это позволяет увеличить средний съем винилацетата с 270 r/л ч (при известном способе управления) до 275-278 г/л ч.

0

20

25

30

35

40

50

Формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена, включающий регулирование расхода очищенной уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от заданных максимального и минимального значений этого расхода и молярного отношения этилена к уксусной кислоте на входе этого узла, вычисляемого

по измеренным значениям расходов циркуляционного газа и очищенной уксусной кислоты и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусной кислоты, поступающей из узла подготовки парогазовой смеси в выпарной аппарат и измерение температуры парогазовой смеси на входе реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса по целевому продукту, дополнительно измеряют температуру и давление паров кислоты в выпарном аппарате, вычисляют молярное соотношение этилена к уксусной кислоте на . входе узла подготовки парогазовой смеси с учетом величины расхода уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют давление паров кислоты в выпарном аппарате в зависимости от температуры парогазовой смеси на входе реактора а расход уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют в зависимости от температуры паров кислоты.

Составитель Г. Огаджанов Редактор А. ЗробокТехред М.МоргенталКорректор Т. Малец

Заказ 3182Тираж 248Подписное

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

Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет повысить производительность процесса по целевому продукту. Способ заключается в регулировании расхода уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от молярного отношения этилена к уксусной кислоте, определяемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа, очищенной уксусной кислоты и уксусной кислоты на очистку и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусНой кислоты из узла подготовки смеси в выпарной аппарат в зависимости от температуры паров кислоты в выпарном аппарате и стабилизируют в нем давление с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реакторе.1 ил.