Система автоматического управления производством стирола Советский патент 1977 года по МПК G05D21/00 C07C15/10 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления ироизводством стирола и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и других отраслей промышлеиности.

Известио устройство для автоматического управления процессом дегидрирования этилбензола, содержащее хроматограф на линии контактного газа, связанный с регулятором состава, и регулятор соотношения расходов сырья и несконденсированного газа. Устройство осуществляет регулирование концентрации целевого продукта в контактном газе дегидрирования 1.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает оптимального управления производством стирола, поскольку не учитывает работу колонны ректификации.

Наиболее близкой из известных систем к предлагаемой по технической сущности является система автоматического управления, содержащая контур регулирования суммарного потока, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного механизма, датчики расхода и концентрации на линиях свежего и рециклового сырья, исполнительные механизмы 2.

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает требуемые значения расходных коэффициентов по сырью и

энергозатратам из-за следующих факторов: не учитываются качественные показатели процессов, не производится управления основными технологическими релсимными параметрами (температура реакций, подача теплоносителя в ректификационные колонны и т. п.), не производится координация работы отдельных технологических установок с точки зрения оптимальности всей системы.

Целью изобретения является повыщение производительности установки производства стирола и снижение расходных коэффициентов по сырью и энергозатратам.

Цель достигается тем, что в известную систему автоматического управления производством стирола, включающего агрегат дегидгирования этилбензола, первую и вторую ректификационные колонны, связанные рецикловым потоком этилбензола-возврата с агрегатом дегидрирования, содержащую контур регулирования расхода суммарного потока этилбензола в агрегат дегидр рования, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного MexaHH3iMa, датчики

расхода и концентрации на линиях свежего этилбензола, контактного газа, этилбензолавозврата и стирола-сырца, исполнительные механизмы на линиях топлив юго газа, пара в первую и вторую ректификационные колоины, (дополнительно) введены блок регулирования содержания стирола в контактном газе дегидрирования, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии контактного газа, а выход - к исполнительному механизму на линии топливного газа, блок регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии этилбензола-возврата, а выход - к исполнительному механизму на ли- Ю нии .пара в первую ректификационную колонну, блок регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце, первый вход которого подключен к датчику концентрации на линии стирола-сырца, а выход-к исполнительному 15 механизму на линии пара во вторую ректификационную колонну; блок согласования режимов работы агрегата дегидрирования и ректификационных колонн, входы которого подключены к выходам датчиков концентрации 20 на линиях свежего этилбензола, этилбензолавозврата, контактного газа, стирола-сырца, расхода на линиях свежего этилбензола, этилбензола-возврата, а выход-ко вторым входам блока регулирования содержания стиро- 25 ла в контактном газе дегидрирования, блока регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блока регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце, блока регулирования расхода суммарного потока 30 этилбензола. На чертеже изображена блок-схема системы управления производством стирола, где толстыми линиями показаны технологические потоки, а тонкими-связи блоков управления. 35 Производство стирола включает в себя агрегат дегидрирования i и две основные ректификационные колонны. Первая из них - колонна 2 выделения этилбензола-возврата, вторая - колонна 3 выделения стирола-сырца.40 В производство входит также ректификационная колонна 4, предназначенная для отделения побочного продукта - бензола. Для контроля производства используются45 датчики 5, 6 и 7 расхода соответственно свежего этилбензола, суммарного этилбензола и э Илбензола-возврата, а также датчики 8, 9, 10 и 11 концентрации на линиях соответственио свежего этилбензола, этилбеизола-воз-50 врата, контактного газа и стирола-сырца. Для воздействия на технологические режимы производства используются следующие исполнительные механизмы; 12 - на линии свежего этилбензола; 13-на линии топливного газа;55 14, 15 па линии подачи пара соответствеппо в колонны 2 и 3. Система управления содержит блок 16 согласования режимов работы агрегатов дегидрирования и ректификационных колонн, блок60 17 регулирования расхода суммарного потока этилбензола, блок 18 регулирования содержания стирола в контактном газе дегидрирования, блок 19 регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блок 20 ре-65 гулирования содержания этилбензола в стироле-сырце. Работа системы управления заключается в следующем. Особенностью производства стирола является наличие в нем рецикла, связывающего агрегат дегидрирования и колонны ректификации. Наличие рецикла не позволяет разбить задачу оптимального управления производством на отдельные подзадачи - независимое управление каждым агрегатом в отдельности. Для оптимального управления производством стирола и предназначена данная система. Система управления представляет собой двухступенчатую структуру. Нижняя ступень - стабилизация основных режимных параметров. С помощью блока 17 осуществляется стабилизация расхода суммарного потока этилбензола на агрегат дегидрирования 1 путем воздействия на исполнительный механизм 12 по замеру от датчика 6. Блок 18 иутем воздействия на исполнительный механизм 13 регулирует содержание стирола (целевого продукта) в контактном газе, за.меряемое с помощью датчика 10. Блок 19 путем воздействия на исполнительный механизм 14 регулирует содержание стирола в дистилляте колонны 2 (этилбензоле-возврате) по замеру от датчика 9. Блок 20 путем воздействия на исполнительный механизлМ 15 регулирует содержание этилбензола в кубовом продукте колонны 3 (стироле-сырце) по замеру от датчика 11. Верхняя ступень системы управления - координация работы агрегата дегидрирования 1 и ректификационных колонн 2, 3, 4. Эта функция выполняется с помощью блока 16. По информации от датчиков и с помощью математических моделей процессов дегидрирования и ректификации блок 16 оценивает эффективность работы производства путем определения значения соответствующего критерия (например, значения технологической себестоимости), находит оптимальные режимы из условия экстремума критерия и выдает значения этих режимов в виде уставок блокам регулирования 19 и 20. При этом влияние стабилизируемых режимов на общий критерий работы производства следующее: содержание стирола в контактном газе определяет производительность по целевому продукту (стиролу) и потери основного продукта; содержание стирола в этилбеизоле-возврате определяет потери основного продукта, поскольку возвращающийся в реактор стирол разлагается; содержание этилбензола в стироле-сырце определяет качество целевого продукта; суммарный расход этилбензола определяет энергозатраты и производительность. Критерий оптимизации записывается, например, так: S - G Ц 3 3 min - ст ст а с при

где GOT - выработка производства по стиролу;

Цст - цена стирола; Зэ - энергетические затраты; 3с - затраты па свежее сырье; Со/и, С - текущее и заданпое значение концентрации этилбензола в стиролесырце соответственно.

Преимуществом предлагаемой системы по сравнению с известной является то, что ее применение позволяет снизить себестоимость стирола за счет управления основными технологическими режимными параметрами по качественным показателям и координации работы отдельных технологических установок с точки зрения оптимальности производства в целом.

Теоретическая (путем моделирования на ЭВМ «Минск-32) и экспериментальная (на действующем производстве стирола) проверка предлагаемой системы показали, что внедрение системы может обеспечить снижение расходного коэффициента по сырью (этилбензолу) не менее 2%; снижение расходного коэффициента по энергозатратам не менее 4% с годовой экономией 100 и более тыс. руб.

Формула изобретения

Система автоматического управления производством стирола, включаюндего агрегат дегидрирования этилбензола, первую и вторую ректификационные колонны, связанные рецикловым потоком этилбензола-возврата с агрегатом дегидрирования, содержащая контур регулирования расхода суммарного потока этилбензола в агрегат дегидрирования, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного механизма, датчики расхода и концентрации на линиях свежего этилбензола, контактного газа, этилбензола-возврата и стирола-сырца, исполнительные механизмы на линиях топливного газа, пара в первую и вторую ректификационные колонны, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности производства, она содержит блок регулирования

содержания стирола в контактном газе дегидрирования, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии контактного газа, а выход-к исполнительному механизму на линии топливного газа; блок

регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии этилбензола-возврата, а выход-к исполнительному механизму на линии пара в

первую ректификационную колонну; блок регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце, первый вход которого подключен к датчику концентрации на линии стироласырца, а вы.ход - к исполнительному механизму на линии пара во вторую ректификационную колонну; блок согласования режимов работы агрегата дегидрирования и ректификационных колонн, входы которого подключены к выходам датчиков концентрации

на линиях свежего этилбензола; этилбензолавозврата, контактного газа, стирола-сырца, расхода на линиях свежего этилбензола, этнлбензола-возврата, а выход-ко вторым входам блока регулирования содерЛ:ания стирола в контактном газе дегидрирования, блока регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блока регулирования содерлсания этилОензола в стироле-сырце, блока регулирования расхода суммарного потока

этилбензола.

Источники информацин, нринятые во внимание при экспертизе

1.Авторское Свидетельство по заявке 1896263/26, кл. С 07Ь 29/00, 1973.

2.Патент Японии № 48-34992, кл. В lOj 1/00, опубл. 1973. - oiSpcfm С г/ э/п г//7 fe sff/J ,5 / ОНГГ7ал Sff3 77Н6/и Стирол с л/ре if Pt;;