Система управления процессом синтеза акрилонитрила Советский патент 1982 года по МПК C07C121/32 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов органического синтеза и может быть использовано в химической промышленности в производстве получения акрилонитрила.

Известна система управления процессом синтеза акрилонитрила, содержащая датчики состава продукта на выходе колонны синтеза и контур регулирования температуры в колонне синтеза Cl 1.

Известна также система управления процессом синтеза акрилонитрила, содержащая датчики концентрации акрилонитрила, винилхлорида, винилацетилена и синильной кислоты на выходе колонны синтеза, последовательно соединенные датчики расходов, регуляторы и клапаны подачи соляной и синильной кислот в колонну синтеза, датчик температуры в колонне синтеза, регулятор и клапан подачи теплоносителя в колонну синтеза 2.

Недостатбк известных систем управления заключается в том, что они не обеспечивают низких расходных коэффициентов исходных компонентов и высокого выхода целевого продукта.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта и снижение

расходяьк коэффициентов исходных компонентов .

Поставленная цель достигается тем, что система дополнительно снабжена программным эадатчиком температуры, первым, вторым и третьим пороговыми элементами, интегратором, первым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, первым и вторым блоками деления, элементом ИЛИ и пневмоклапаном, при этом выход программного задатчика параллельно подключен к камере задания регулятора температуры и входу первого порогового элемента, выход которого связан с первым входом интегратора, соединенного своим вторым входом с выходом первого блока деления, а выходом - со входом первого сумматора, выход датчика расхода синильной кислоты параллельно подключен к первым входам четвертого сумматора и первого блока деления, второй вход которого связан с датчиком концентрации акрилонитрила, датчики концентраций винилйцетилена и винилхлорида соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого через третий сумматор связан со вторым входом четвертого сумматора, подключенного

срсим выходом к камере задания регупятара расхода соляной кислоты, выход датчика концентрации синильной кислоты параллельно соединен со входами второго и третьего пороговых элементов, выходы которых подключены соотаетственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, связанному своим выходом с nepBRN входом пневмоклапана, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход через второй сумматор соединен с камерой задания регулятора расхода синильной кислоты.

На чертеже представлена принципиальная схема системы управления. / Система управления процессом синтеза акрилонитрида включает колонну 1 синтеза, клапан 2 подачи теплоносителя в колонну синтеза, датчик 3 и регулятор 4 температуры в колонне синтеза, программный задатчик 5, первый пороговый элемент 6, интегратор 7, первый блок 8 деления, дат.чик 9 расхода синильной кислоты, датчик 10 концентрации акрилонитрила, первый сумматор 11, пневмоклапан 12, второй сумматор 13, регулятор 14 расхода синильной кислоты, клапан 15 подачи синильной кислоты, элемент ИЛИ 16, второй 17 и третий 18 пороговые элементы, датчики 19, 20 и 21 концентрации соответственно синильной кислоты, винилхлорида и винилацетилена, второй блок 22 деления, третий 23 и четвертый 2,4 сумматоры, регулятор 25, клапан 26 подачи соляной кислоты и датчик 27 расхода соляной кислоты.

Система работает следующим образом.

Программный задатчик периодически изменяет задание регулятору 4, в котором происходит сравнение сигналов текущей температуры реакционной среды Ё колонне синтеза, измеряемой датчиком 3, и величины задания. В случае их рассогласования в регуляторе 4 вырабатывается команда на изменение проходного сечения клапана 2, что приводит к изменению расхода теплоносителя. Одновременно с этим сигнал программного задатчика поступает в пороговый элемент б и при величине сигнала равной 0,5-0,75 от его максимального значения на выходе появляется команда на включение интегратора 7, в котором происходит интегрирование сигнала блока 8 деления, образованного в результате деления текущих значений количества акрилонитрила, измеряемого датчиком 10, и расхода синильной кислоты (датчика расхода) , Сигнал интегрирования поступает на сумматор 11, в котором происходит его сравнение с величиной задания, устанавливаемой в зависимости от активности катализатора. Выходной сигнал рассогласования сумматора 11

через клапан 12 поступает в с мматрр 13, в котором устанавливается задание регулятору 14 по расходу синильной кислоты в колонну синтеза. Если отношение количества акрилонитрила в реакционных газах к расходу синильной кислоты в колонну синтеза увеличивается в период повышения температуры по сравнению с заданным значением, то в сумматоре 11 формируется сигнал с положительным прира1цением, который алгебраически складывается с заданием в сумматоре 13 и увеличивает величину задания по расходу синильной кислоты регулятору 14. Если величина проскока синильной кислоты в реакционных газах оказывается выше или ниже установленных пределов то на пороговых элементах 17 или 18 формируется команда, которая через элемент ИЛИ 16 закрывает пневмоклапаи 12, что препятствует прохождению сигнала с сумматора 11. В этом случа расход синильной кислоты определяется только значением задания, введенным в сумматор 13, и система управления выходит из оптимального режима. Это может произойти вследствие значительного падения активности катализатора в результате накопления хлористого аммония.

Величина текущего значения расхода синильной кислоты также поступает и на вход сумматора 24, в котором происходит его алгебраическое сложение с сигналом, образованным в сумматоре 23., и величиной задания, устанавливающего номинальное значение расхода соляной кислоты в колонну синтеза.Выходной сигнал сумматора 24 поступает в камеру задания регулятор 25 расхода соляной кислоты, где происходит его сравнение с текущей величиной датчика 27 расхода и вырабатывается сигнал управления, поступающий на клапан 26. Формирование выходного сигнала в сумматоре 23 происходит в результате алгебраического сложения сигнала, поступающего от блока 22 деления, в котором происходит деление текущих значений концентраций винилацетилена (датчик 21) к винилхлорида (датчик 20) и величины задания, устанавливающей их соотношение. При отклонении заданной величины соотношения винилацетилена к винилхлориду в сумматоре 23 изменяется выходной сигнал, который через сумматор 24 корректирует расход соляной кислоты путем изменения задания регулятору 25.

Таким образом, в системе управления устанавливается наиболее рациональное соотношение расходов соляной и синильной кислот, при котором обеспечивается максимальный съем продукта с единицы объема аппарата при заданном соотношении концентраций поточных продуктов в реакционном газе . Внедрение системы управления процессом синтеза акрилонитрила позволяет значительно уменьшить расходные коэффициенты исходных компонентов, увеличить выход целевого продукта и сократить энергетические расходы. Формула изобретения Система управления процессом синтеза акрилонитрила, содержащая датчики концентрации акрилонитрила, винилхлорида, винилацетилена и синильной кислоты на выходе колонны синтеза, последовательно соединенные датчики расходов, регуляторы и клапаны подачи соляной и синильной кислот в колонну синтеза, датчик температуры в колонне синтеза, регулятор и клапан подачи теплоносителя в колонну синтеза, отличающаяся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и снижения расходных коэффициентов исходных компонентон, она дополнительно снабжена прог раммным задатчиком температуры, первым, вторым и третьим пороговыми эле ментами, интегратором, первым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, первым и вторым блоками деления, элементом ИЛИ и пневмоклапаном, при этом выход программного задатчика параллельно подключен к камере задания регулятора температуры и входу первого порогового элемента, выход которого связан с первым входом интегратора, соединенного своим вторым входом с выходом первого блока деления , а выходом - со входом первого сумматора, выход датчика расхода синильной кислоты параллельно подключен к первым входам четвертого сумматора и первого блока деления, второй вход которого связан с датчиком концентрации акрилонитрила, датчики концентрации винилацетилена и винилхлорида соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого через третий сумматор связан со вторым входом четвертого сумматора, подключенного своим выходом к камере задания регулятора расхода соляной кислоты, выход датчика концентрации синильной кислоты параллельно соединен со входами второго и третьего пороговых элементов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, связанному своим выходом с первым входом пневмоклапана, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход через вторюй сумматор соединен с камерой задания регулятора расхода синильной кислоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Далин М.А. и др. Нитрил акриловой кислоты. Баку, АН Азербайджанской ССР, 1968, с.61. 2.Технологический регламент производства акриловой кислоты на ПО Навоназот, .xftil lliii 1975. МТП-1