Способ автоматического управления процессом гидрирования ацетона в каталитическом реакторе с рециклом жидкой фазы Советский патент 1992 года по МПК C07C5/02 G05D27/00 

Изобретение относится к технике автоматического управления химико-технологическими процессами, в частности процессом гидрирования, и может быть использовано в химической, нефтехимической и микробиологической промышленности.

Цель изобретения - повышение степени конверсии.

На фиг.1 представлена схема системы для реализации предлагаемого способа.

В адиабатический реактор 1 с неподвижным слоем катализатора поступает из смесителя 2 смесь гидрируемого компонента Од и циркулирующей жидкой фазы Оц . Температура потока на входе в реактор 1 регулируется ПИ-регуляторомЗ, выход которого связан с клапаном 4, смонтированным

на линии подачи хладагента в теплообменник 5. В нижнюю часть реактора 1 подается водород Он2 Давление в реакторе 1 стабилизируется ПИ-регулятором 6, выход которого связан с клапаном 7. Продукты гидрирования из реактора 1 поступают з сепаратор 8. Часть поступающего в сепаратор 8 потока отводится в виде целевой фракции Qnp, а остальная часть возвращается насосом 9 в смеситель 2, после охлаждения в теплообменнике 5 в виде циркулирующей жидкой фазы Qu. Расход циркулирующего потока регулируется ПИ-регулятором 10, выход которого связан с клапаном 11, установленным на линии циркулирующего потока. Температура потока на выходе реактора регулируется функциональным блоком 12,

Х|

один выход которого соединен с камерой задания регулятора 3 температуры входного потока, а другой - с камерой задания регулятора 10 расхода циркулирующего потока. На вход функционального блока 12 поступает сигнал от первичного измерительного преобразователя 13 температуры, установленного в нижней части реактора 1.

На фиг.2 приведен пример реализации функционального блока 12,

Блок 12 состоит из двух задатчиков, трех регуляторов и двух реле. Выход пневматического задатчика 14, которым устанавливают значение начальной температуры to, соединен с первым входом Задание пропорционального регулятора 15, который предназначен для формирования сигнала, соответствующего нижнему допустимому значению расхода циркулирующего потока Оцд( г). Другой вход Переменная регулятора 15 соединен с выходом регулятора 16. Этот регулятор формирует выходной сигнал, являющийся заданием регулятору температуры входного потока (фиг.2). Выход регулятора 15 соединен с камерой Б пневматического реле 17, камерой В пневматического реле 18 и соплом камеры Г этого же реле.

Выход пневматического задатчика 19, которым устанавливают заданное значение температуры в нижней части реактора Т3, соединен с первым входом Задание регулятора 20 и соплом камеры А пневматического реле 17. Второй вход Переменная регулятора 20 соединен с входным каналом Т функционального блока, в который поступает сигнал отдатчика температуры нижней части реактора (фиг.1). Входной канал Т соединен также с входом Переменная регу- лятора 16 и соплом камеры Г пневматического реле 17. Регулятор 20 вырабатывает задание регулятору расхода циркулирующего потока 0Ц3( т ). Выход регулятора 20 соединен с камерой В пнев- матического реле 17, камерой Б пневматического реле 18 и соплом камеры А реле 18. Выходы камер А и Г, соединенные между собой, являются выходами пневматических реле 17 и 18. Выход реле 17 связан с входом Задание регулятора 16, а выход реле 18 является вторым выходом 0Ц3( t ) функционального блока. Первым выходом 3( т ) функционального блока является выход регулятора 16.

Функциональный блок 12 реализует следующие функции

Оцд( г ) -13( т );

( - Т( т ) + Кз / Т3

°

3u(r) 1

|Т( т )d г;0ц( г ) Оцд( г ); 0ц3( г ) ,0ц( г ) Оцд( т }

г

t3( Г)К4Ј (Г )+K5/f (r)dT ;

о

(Qпри Оц (г) СД (г)

t-(r)

СГ3-Т(г)при Qu(r) адц(г)

где to начальное значение температуры входного потока;

1з( т) - задание регулятору температуры входного потока;

Тэ - заданное значение температуры потока на выходе реактора;

Т( т ) - текущее значение температуры потока на выходе реактора;

QUA( т ) нижнее допустимое значение расхода циркулирующего потока;

Оц( т ) - задание регулятору расхода циркулирующего потока.

Система работает следующим образом.

В стационарном состоянии при свежем катализаторе и отсутствии возмущений в системе расход циркулирующего потока Оц( т ) ОцА( ). В этом случае функциональный блок 12 (фиг.формирует управляющие воздействия таким образом, что при появлении отклонения температуры в нижней части реактора от заданного значения изменяется значение регулятору 10 расхода, а задание регулятору 3 температуры входного потока остается неизменным. Стабилизация температуры в нижней части реактора только расходом циркулирующего потока осуществляется до тех пор, пока задание регулятору 10 расхода не достигнет предельного нижнего допустимого значения. При достижении этого значения происходит переключение управляющих воздействий. В этом случае функциональный блок 12 изменяет задание регулятору 3 температуры входного потока в зависимости от отклонения текущего значения температуры в нижней части реактора от заданного значения, а задание регулятору 10 расхода изменяется пропорционально разнице значений между начальной температурой to и заданием регулятору 3 температуры входного потока (фиг.1).

Функциональный блок работает следующим образом.

Когда выход регулятора 15 0ЦА( т ) меньше выхода регулятора 20 СцДт) сопло камеры А реле 17 закрыто, а сопло камеры Т открыто. В реле 18, наоборот, сопло Г закрыто, а сопло А открыто. Таким образом, оба входа регулятора 16 соединены между собой через сопло Г реле 17. На выход реле 18 через сопло камер А посту- пает выходной сигнал с регулятора 20. Если в этот момент появляется разбаланс между Т иТ3, то выходной сигнал регулятора 16 не изменяется, так как в камеру Задание и в камеру Переменная поступает один и тот же сигнал Т. Выход регулятора 20 при этом изменяется. Следовательно, при отклонении текущей температуры Т в нижней части реактора от заданного значения Т3 изменяется второй выходной сигнал функциональ- ного блока, а первый остается неизменным.

Выход регулятора 15 также остается постоянным, так как не меняется выход регулятора 16.

Когда выход регулятора 10 меньше вы- хода регулятора 15., про и сходит переключение реле 17 и 18. Сопло А в реле 17 открывается, а в реле 1Я закрывается. В этом случае в камеру Задание регулятора 16 поступает сигнал Т3 от задатчика 19 че- рез сопло А реле 17. В этом случае отклонение Т от Т3 приводит к изменению выходного сигнала регулятора 16, которое вызывает изменение выходного сигнала регулятора 15.

Следовательно, в рассматриваемом положении оба выхода функционального блока изменяются при отклонении Т от Т3.

Ј.4

V/

В данном случае предлагаемый способ управления реализован на элементах пневмоавтоматики. Возможно осуществление способа и на микропроцессорной технике.

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает максимально возможную степень конверсии в условиях падения активности катализатора.

Формула изобретения Способ автоматического управления процессом гидрирования ацетона в каталитическом реакторе с рециклом жидкой фазы, включающий регулирование температур потока на входе и выходе реактора, расходов исходных потоков, расхода рециркули- рующей жидкой фазы и подачи хладагента в теплообменник ре циркулирую щей жидкой фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения степени конверсии, сравнивают текущее значение расхода рециркулирую- щей жидкой фазы с заданным нижним допустимым значением этого расхода и при текущем значении расхода рециркулирую- щей жидкой фазы выше заданного нижнего допустимого значения регулируют температуру потока на выходе реактора изменением расхода рециркулирующей жидкой фазы, а при достижении текущим значением расхода рециркулирущей жидкой фазы заданного нижнего допустимого значения регулируют температуру потока на выходе реактора изменением подачи хладагента в теплообменник рециркулирующей жидкой фазы, а расход рециркулирующей жидкой фазы регулируют в зависимости от текущего, заданного и начального значений температуры потока на выходе реактора

Риг.1

Использование: область автоматического управления химико-технологическими процессами, в частности процессы гидрирования, химическая, нефтехимическая и микробиологическая промышленность. Сущность изобретения: сравнивают текущее значение расхода рециркулирующей жидкой фазы с заданным нижним допустимым значением этого расхода. При текущем значении расхода выше заданного нижнего допустимого значения регулируют температуру потока на выходе из реактора изменением расхода рециркулирующей жидкой фазы, а при достижениии текущим значением расхода рециркулирующей жидкой фазы заданного нижнего допустимого значения регулируют температуру потока на выходе реактора изменением подачи хладагента в теплообменник циркулирующей жидкой фазы, а расход рециркулирующей жидкой фазы ргулируют в зависимости от текущего, заданного и начального значений температуры потока на выходе реактора. 2 ил.