Способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое Советский патент 1982 года по МПК B01J8/24 G05D27/00 

В реактор 1 с псевдоожиженным слоем катализатора по трубопроводу 2 поступает сырье (изобутановая фракция). Подогрев сырья осуществляется в печи 3 за счет сжигания топлива, подаваемого по трубопроводу 4. Состав сырья анализируется с помощью хромотографа 5, температура сырья на входе в реактор измеряется термопарой 6. Расход сырья в реактор (нагрузка) измеряется диафрагмой 7 и стабилизируется с помощью регулятора 8 и исполнительного механизма 9. Задание регулятору 8 изменяют вручную, например, в зависимости от планового задания. Продукты реакции выводятся из реактора 1 по линии 10. Катализатор из реактора по липии 11 поступает в пневмотранспорт 12 и направляется в регенератор 13 для восстановления. В регенераторе 13, куда по линии 14 подается топливо, происходит удаление с поверхности катализатора частиц кокса. Восстановленный (регенерированный) катализатор но линии 15 возвращается в реактор 1, а дымовые газы из регенератора отводятся по трубопроводу 16. Температура регенерированного катализатора измеряется термопарой 17 и регулируется с помощью регулятора 18 и исполнительного механизма 19, установленногона линии подачи топлива в регенератор. Регулирование температуры сырья осуществляется регулятором 20 и исполнительным механизмом 21, установленным на линии подачи топлива в печь 3. На реакторе установлены пробоотборные устройства 22, позволяющие измерять профиль концентрации но высоте нсевдоожиженного слоя. Температура псевдоожиженного слоя и окружающей среды измеряется термопарами 23 и 24. Расход катализатора измеряется датчиком 25.

В вычислительный блок 26 поступает информация о температуре сырья и катализатора, расходе сырья и катализатора, циркулирующего в системе, концентрации i-Toro компонента на входе, выходе и по высоте реактора, температуре окружающей среды и псевдоожиженного слоя. Кроме того, в него вводятся в виде справочной информации тепловой эффект t-той реакции, размеры реактора, скорость этой реакции, степень дезактивации, теплоты образования компонентов, коэффициенты теплоотдачи, прочность слоя, диаметры твердых частиц катализатора, теплопроводность изоляционного материала. После ввода вышеуказанной информации в вычислительный блок 26 он производит расчет текущего значения температурного профиля псевдоожиженного слоя по выражениям:

1

I п.с окр.ср г/V- 2 -

газЛ: LV

-К,С1- + К,(

1 Гт

T,

1 М п.с

.К,К,(Т,- Г,)

w

V

акЛ,

°газ к - расход газа и циркулирующего ката лиЗатор а;

п.с, Гокр.ср, TK, Tf - температура псевдоожижен н о г о слоя, окружающей среды, катализатора и газа соответственно;

V - объем реактора; п - точки отбора по

высоте реактора; Сг - концентрация г-того компонента; I - высота псевдоожиженного СЛОЯ;. Сь , KZ, К - коэффициенты пропорциональное т и, соответств е н н о равные

.П.р

/TI Срг; Лг

- + 2 + «г Л«г

к - о 7- и- - г, (- , Я4- ttr

.а„

где Яг - теплопроводностьизоляционного материала; Q - теплота образования компонентов;

5 - площадь поперечного сечения;

Срг - теплоемкость газа; V - объемная скорость;

5вн.п.р - внешияя поверхность реактора;«i - коэффициент теплоотдачи от

псевдоожиженного слоя; бг - толщина изоляционного материала;

аг - коэффициент теплоотдачи в

окружающем пространстве; 8 - порозность слоя; о.„ - коэффициент теплоотдачи между твердыми частицами

и газом;

Z - степень дезактивации катализатора.

Найденное текущее распределение температурного профиля по высоте псевдоожиженного слоя в вычислительном блоке 26 сравнивается с заданным значением (оптимальным) соответствующей максимальной концентрации изобутилена на выходе из реактора. Полученные расчетные значения температуры газа и температуры катализатора передаются в виде задания регуляторам 20 и 18, которые управляют исполнительными механизмами 19 и 21, установленными соответственно на линиях

подачи топливного газа в регенератор 13 и пеЧь 3.

Экономический эффект от внедрения данного способа составляет 990 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Способ управления каталитическим процессом Б псевдоожиженном слое катализатора путем измерения температур и расходов сырья и катализатора, температуры псевдоожиженного слоя в реакторе и концентрации компонентов в сырье, отличающийся тем, что, с целью стабилизации выхода целевого продукта за счет повышения точности регулирования, дополнительно измеряют температуру окружающей среды, определяют профиль распределения температуры в реакторе по следующим формулам

1 Г Гл.

- 7,

окр.ср ,, «2 - °газЛ:1 ч

V

-K,Cf +К,(Т,-Т,;

О-1 т(1I n.t: 1 окр.срjy Lf IT Т

,.(/K-/r)J.

где /Ci, , /Сз, С4 - коэффициенты пропорциональности;°газ.. к - расход сырья (газа) и катализатора;

Тп.с, Тк.Тг Токр.ср - температуры псевдоожиженнн о г о, слоя, катализатора, газа и окружающей среды,

соответственно; / - высота псевдоожиженного слоя; V - объем реактора;

п - точка отбора по

высоте реактора; Сг - концентр а ц и я i-того компонента,

и стабилизируют его воздействием на температуры сырья и катализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР 497044, кл. В 01 J 8/24, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 415037, кл. В 01 J 8/24, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР 487104, кл. С 10 G 11/00, 1970.