Способ автоматического управления многополочным реактором Советский патент 1982 года по МПК B01J8/02 G05D27/00 

(St) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОПОЛОЧНЫМ РЕАКТОРОМ

1

Изобретение относится к автоматизации многополочных реакторов с изменяющейся активностью катализатора вследствие его закоксованности и в условиях ограниченности энергоресурсов и может быть использовано в производствах дивинила из бутана, изопрена из диметилдиоксана (ДМД) в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом разложения ДМД в изопрен в шестиполочном реакторе, включающий стабилизацию температуры верха каждой полки на одинаковом уровне изменением расхода перегретого водяного пара l J.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического управления многополочным реактором контактного разложения диметилдиоксана в изопрен, включающий измерение температуры верха каждой из шести полок, состава

исходного сырья - ДМД и продуктов разложения ДМД на выходе из реактора, поиск оптимальных значений температуры на каждой из шести полок на основе текущих результатов вычисления конверсии и выхода изопрена на пропущенное сырье на выходе реактора и в зависимости от рассчитанных значений температуры регулируют температуры верха полок реактора изменением расхода водяного пара 2.

10

Общим недостатком известных спосог боа является то, что не учитывается отложение кокса на катализаторе,обуславливающее снижение во времени каtsчественных показателей процесса конверсии и выхода изопрена, а также существенное влияние продуктов разло жения ДМД, изопрена и формальдегида на коксообразование и связанное с

30 этим фактом увеличение коксобтложения по времени контактирования и по длине реактора, а также ухудшение качественных показателей работы реак 38 тора и отсутствие учета треооваиий и экономии энергоресурсов. Цель изобретения - повышение прои водительности реактора за счет увели чения длительности цикла контактирования. Указанная цель достигается тем, что измеряют температуру под слоями катализатора и корректируют ее в заперепада температур в висимости от слоях катализатора на нижних полках реактора и времени от начала цикла контактирования, а прекращение цикла контактирования осуществляют в зависимости от текущей производительности реактора и времени от начала цикла. На чертеже показана блок-схема системы управления, реализующей пре лагаемый способ. Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье ДМД с небольшими примесями органики -поступает в шест полочный реактор 1. На каждой полке реактора измеряется температура вер ха и низа с помощью термопары 2 и нормирующего преобразователя 3- Тем пература верха каждого слоя .регулир ется регулятором 4, воздействующим на исполнительный механизм 5 установленный на линии водяного пара. Перепад температуры на полках вы числяется в устройстве 6, а в устро стве 7 проверяется выполнение уелоДТ,-,- (Т,- - Ч- ) А, (1) где i 1,2,3.-.6 номер полки; J 0,1,2,3... дискретное вре мя; - температура верха, низа 4j Ч-;1 i-ой полки в j-ый момент времени; допустимая величина перепа да температуры на полке. Текущая производительность реактора П вычисляется в устройстве 8 п результатам обработки хрома.тографической информации С7,) , получаемой с хроматографа 9 и расхода ДМД, G: из меренного расходомером 0 у У Д(пЧ);Г -If y,Sn1j концентрация изопрена в ый момент времени; площади хроматографических пиков, при m 1,2... i ... К;. калибровочные коэффициенты; промежуток времени между двумя соседними измерениями;длительность цикла регенерации катализатора; расход ДМД в j-ый момент времени. Устройство 11 по сигналу об окончании процесса регенерации катализатора устанавливает задание регуляторам i. Регуляторам 4 первых трех слоев по ходу сырья устанавливаются равные задания Р Р Р Р- Cone-fc70, соответствующие таким значениям температуры верха полок, при которых соответствующие исполнительные механизмы 5 примерно на 80 закрыты и скорость реакции незначительна, но обеспечивает вместе с тремя последними слоями требуемую степень превращения ДМД в изопрен, а так как температуры на этих слоях низкие и концентрации продуктов ответственных за коксообразо-. вание невысокие, то кокс на этих слог ях почти не отлагается. Регуляторам температуры k трех последних слоев задание задается как функция времени -.ir), ,5,6; 0,1,2,3.. j , - . const 7 О При достижении момента времени от начала цикла контактирования равного Tg проверяется условие (1). Если оно выполняется, то 6-ой слой отключается, что способствует установлению задания регулятору h, равного Р. Выполнение условия (1) говорит о том, что слой закоксован и его вклад в разложение ДМД в изопрен до требуемой величины незначителен. Дальнейшее изменение задания регулятору 4 по закону (2) нерационально по двум причинам:протекание нежелательных реакций и напрасный расход перегретого пара. При установке задания Р регулятору 4 на этом слое расход перегретого пара на него резко сокращается. Это не означает полного прекращения реакции но этом слое. На нем продолжает протекать реакция, достаточная для обеспечения требуемой степени разложения ДМД при условии подключения в работу слоя. Регулятору слоя устанавливается задание, равное что соответствует включению слоя. Затем проверяется выполнение усло вия (1) на слое при достижении времени контактирования, равного Tj-y Tg . При выполнении этих условий 5-ый слой отключается, а 2-ой включается. Это повторяется до полного отключения трех нижних слоев и включению трех верхних. Процесс контактирования прекращается, если длительность его более допустимой и величина производительности по изопрену меньше допустимой. Предлагаемый способ управления мнргополочным реактором при прочих равных условиях позволяет существенно снизить отложение кокса на катализаторе по длине реактора за счет -разложения, например изопрена и формальдегида, что, в свою очередь, позволяет удлинить время контактировани и, следовательно, увеличить производительность реактора. Кроме того, внедрение предлагаемого способа позволяет повысить выработку по целевому продукту - изопрену ориентировочно на 2,0% (1,76 тыс. т в год) и сни зить норму расхода водяного пара на 0,2 Гкал на 1 т изопрена за счет увеличения длительности цикла контактирования, вызванного уменьшением коксоотложения, что позволяет получить экономию 227 тыс. руб в год. Формула изобретения Способ автоматического управления многополочным реактором в цикле контактирования путем регулирования температуры над споями катализатора изменением расхода водяного пара, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности реактора за счет увеличения длительности цикла контактирования, измерь-, ют температуру под слоями катализатора и корректируют ее зависимости от перепада температур- в слоях катализатора на нижних полках реактора и времени от начала цикла контактирования, а прекращение цикла контактирования осуществляют в зависимости от текущей производительности реактора и времени от начала цикла. Источники информац1/(и, принятые во внимание при экспертизе 1.Технический проект института Гипрокаучук. М., т. 15, кн, 9 197. 2.Материалы 3-ей международной конференции Автоматизированные системы управления в химической промышленности. НРБ, Бургас, 1973