Устройство для автоматического управления реактором дегидрирования углеводородного сырья Советский патент 1993 года по МПК C07C5/32 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, в частности при автоматизации процесса дегидрирования углеводородного сырья.

Цель изобретения - повышение производительности и селективности Процесса, снижение расхода водяного пара на единицу подаваемого этилбензола.

Поставленная цель достигается тем, что для полного использования потенциальной возможности каждого слоя катализатора осуществляется секционная подача сырья в реактор, для чего устройство дополнительно содержит датчики, регуляторы расхода сырья и регулирующие клапаны, причем, датчик расхода сырья подключен к первому входу регулятора, второй вход которого соединен со вторым выходом вычислительного блока, а выход с регулирующим клапаном расхода сырья.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

На основании математической модели процесса вычисляются концентрации компонентов на выходе первой секции. Математическая модель процесса дегидрирования этилбензола в стирол составленная в виде дифференциальных уравнений имеет вид

- (Ki + К2 + Кз + K5)Ci - 8 KUCiCs dC2

KiCi - (Кб + Ky + К9)С2 - 8 KeCiCs K2Ci + K6C2 КзС1 + К7С2

-10,5 K4CiC5-10 KeCzCs

dT

dC3

dr

dQ

dr

dQr

dr

00

ошА

00

о

S3

%|

где Ci, C2, Сз, C4- концентрации этилбензола, стирола, бензола и толуола, a Cs - кислорода;

KI - константы скоростей соответствующих реакций;

т VK/VOC - условное время контактирования; .

VK - объем катализатора;

Voc - пароэтилбензольной смеси.

Так как в известном устройстве необходимо было решать только вопрос температурного распределения по длине реактора, поэтому приводилось только уравнение теплового баланса.

Наряду с целевыми и побочными продуктами определяется количество непроре- агировавшего сырья. Затем вычисляется количество сырья необходимое для подачи в секцию мз расчёта, что сумма непрореагировавшего и дополнительно подаваемого сырья в секцию равнялась количеству подаваемого сырья на вход реактора. В результате вычисленное оптимальное количество сырья в виде сигнала со второго выхода вычислительного блока поступает на второй вход регуляторов расхода сырья по секциям, на первые выхода которых подаются информации с датчиков. Воздействуя выходами регуляторов на регулирующие клапана, поддерживают необходимую подачу сырья в секцию.

Л р и м е р. При подачи 1 моля этилбев- зола через реактор, на выходе из реактора получается 0,622 моль целевого продукта - стирола, а при дополнительной секционной подаче сырья получается 0,9058 моль стирола. При этом в каждую секцию дополнительно подается 0 345 моль зтилбензблэ. Общее количество подаваемого сырья в реактор будет: 1 молы- 2.0,345 1,69 моль. В первом случае (т.е. без секционной подачи сырья) количество непрореагировавшего сырья составляет 0,28 моль, в при секционной подаче - 0,564 моль.

Селективность по основному изобретению определяется по формуле и составляет

S - -100% 86,4%моль

На основе предложенного устройства она равна

0,9058

S

1,69-0.654

,3%моль

В результате секционной подачи сырья через реактор за один проход пропускается 1,69 моль этилбензола, при прежней подачи водяного пара, т.е. - 18 моль.

Таким образом для полного использования потенциальной возможности каждого слоя катализатора в дополнительном изобретении осуществляется секционная подача сырья в реактор и тем самым достигают повышения производительности по стиролу в 1,4 раза, селективности процесса в 1,9% и

снижают расход водяного пара на единицу подаваемого этилбензола в пределах 1,5- 1,6 раза.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления реактором дегидрирования углеводородного сырья, содержащее линию подачи сырья с последовательно установленными первым датчиком расхода сырья, первым

исполнительным механизмом и смесителем, регуляторы расхода сырья и пара, линию подачи пара в смеситель с установленными на ней датчиком расхода пара и исполнительным механизмом, пер5 вый, второй и третий датчики температуры зон реактора, первую, вторую и третью линии подачи кислорода в зоны реактора, на каждой из линий установлены датчик расхода кислорода и исполнительный механизм,

0 первый, второй и третий регуляторы расхода кислорода, вычислительный блок, блок сравнения, блок задания те мпературы, многоканальный блок задания расходов кислорода и реле переключения, при этом первый

5 датчик расхода сырья через соответствующий регулятор соединен с управляющим входом исполнительного механизма на линии подачи сырья, с первым входом регулятора расхода пара и с первым входом

0 вычислительного блока, выход датчика расхода пара через соответствующий регулятор соединен с управляющим входом исполнительного механизма на линии под- .ачи пара, а также/с вторым входом вычйс5 летел ьного блока, выходы первого, второго и третьего датчиков температуры соединены с третьим, четвертым и пятым входами вычислительного блока соответственно, выход каждого из датчиков расхода кислорода

0 через регулятор соединен с управляющим входом соответствующего исполнительного механизма на линиях подачи кислорода в зоны реактора, второй вход каждого из регулятороврасхода кислорода соединен с со5 ответствующиМ первым выходом реле переключения выход блока задания температуры соединён с шестым входом вычислительного блока и первым входом блока сравнения, выходы которого соединены со

0 входами реле переключения, седьмые входы вычислительного блока соединены со вторыми выходами реле переключения и первыми выходами многоканального блока задания расходов кислорода, второй вход

5 блока сравнения соединен с вторым выходом блока сравнения, третьи входы которого соединены с вторыми выходами многоканального блока задания расходов кислорода, выходы блока сравнения соеди- нены с входами реле переключения, о т л йчающееся тем, что, с целью повышения производительности и селективности, уменьшения удельного расхода пара, оно дополнительно содержит вторые и третьи датчики расхода сырья, регуляторы расхода сырья и исполнительные механизмы, установленные на второй и третьей линиях подачи сырья в зоны реактора соответственно, причем выходы второго и третьего датчиков

через второй и третий регуляторы расхода сырья соединены с управляющими входами второго и третьего исполнительных механизмов на линиях подачи сырья соответственно, второй и третий выходы вычислительного блока соединены с вторыми входами соответствующего второго и третьего регуляторов расхода сырья.

Использование: изобретение относится к устройствам автоматического управления технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности, в частности при автоматизации процесса дегидрирования углеводородного сырья. Сущность: в устройство для полного использования потенциальной возможности каждого слоя катализатора осуществляется секционная подача сырья в реактор, для чего устройство дополнительно содержит датчики, регуляторы расходы сырья и регулирующие клапана. (Л