Способ управления процессом дегидрирования

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦ5ССОМ ,ДЕГИДРИРОВАНИЯ путем регулирования температуры в реакторе изменен сем подачи топлива в пароперегреватель в зависимости от расхода сырья, состава сырья и продуктов реакции и регулирования подачи пара в реактор , отличающийся тэм, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, подачу топлива в пароперегреватель дополнительно регулируют в зависимости от расхода пара и давления в реакторе, а подачу пара в реактор регулир тот в зависимости от расхода сырья, состава сырья и продуктов реакции, темпера- (Л туры и давления в реакторе.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

АО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3609983/23-26 (22) 27.06.83 (46). 28.02.85. Бюл. Р 8 (72) P.Ñ.Äæàâàä-Заде, В.Л.Левин, А.З.Таиров, З.К.Кулиев и А.А.Абдуллаев (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 66-012.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 703128, кл. В 01 3 19/00, 1978.

2. Авторское. свидетельство СССР к 717025, кл. С 07 С 15/10, 1978.

„„SU„„1142464 А

4(sl) С 07 С 5!32; G 05 D 27/ОО (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ,ДЕГИДРИРОВАНИЯ путем регулирования температуры в реакторе изменением подачи топлива в пароперегреватель в зависимости от расхода .сырья, состава сырья и продуктов реакции и регулирования подачи пара в реактор, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, подачу топлива в пароперегреватель дополнительно регулируют в зависимости от расхода пара и давления в реакторе, а подачу пара в реактор регулируют в зависимости от расхода сырья, состава сырья и продуктов реакции, температуры и давления s реакторе.

4 1142

Изобретение относйтся к автомати- зации процессов, протекающих на ста-( ционарном слое кагализатора и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Известен способ управления каталитическим процессом, заключающимся в изменении перепада температур в слое катализатора в зависимости от 1О времени контакта сырья с катализатором и .

Однако известный способ не учитывает физико-химических основ протекания процесса и не рассчитан на управ- 15 ление процессом на протяжении всего периода пробега катализатора с учетом потери его активности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 2б способ управления процессом дегидрирования путем регулирования температуры в реакторе изменением подачи топлива в пароперегреватель в зависимости от расхода сырья, состава 25 сырья и продуктов реакции и регулирования подачи пара в реактор f2) .

Однако данный способ не обеспечивает высокого выхода целевого продук,та, так как не позволяет рационально ЗО управлять процессом с учетом изменяющейся активности катализатора.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, 35 что согласно способу управления про-, цессом дегидрирования путем регулирования температуры в реакторе изменением подачи топлива в пероперегреватель в зависимости от расхода сырья, состава сырья и продуктов реакции и регулирования подачи парав реактор, подачу топлива в пароперегреватель дополнительно регулируют в зависимости от расхода пара и давления в реакторе, а подачу пара в реактор регулируют в зависимости от расхода сырья, состава сырья и про-. дуктов реакции, температуры и давления в реакторе. И

На чертеже изображена принципиальная схема системы управления про" цессом дегидрирования этиленбензола в реакторе со стационарным слоем катализатора. 55

В реактор 1 поступает сырье (этиленбензол), которое на входе в реактор смешивается в паром, подогрева464 2 емым в пароперегревателе 2. Состав сырья и продуктов реакции измеряется соответственно датчикам 3 и 4, расход,сырья и пара — соответственно датчикам 5 и б, давление и температура s реакторе — соответственно датчикам 7 и 8. Регулирование расхода пара осуществляется с помощью исполнительного механизма 9, а регулирование расхода топлива в пароперегреяатель — с помощью исполнительного механизма 10, В системе используется также вычислительный блок 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Вычислительный блок рассчитывает величину производной от селективности Е по времени (, пробега катали Ъ затора по следующему выражению:,„(x„+x, xÄ-x, + — „+ — (1) .

_#_ )+ х + )()

:где х1, х, х)- степени превращения этилбенэола в стрирол, толуол, бензол соответственно.

Значения х, х и х определяются при решении системь(дифференциальных уравнений, представляющих собой математическую модель процесса:

Ц (K (4 х, хх-хх)х -kxх,(х,-х )c ))(2), =U (х,(х-хххх-xx)e "1; — - U (ê,(x,-х,-х,-х,)(х,-xx)e c,); (e)

2e = < ((k-х,-хх-xхx)(х,X,å +Q,X + )сМ л

+Qxxxe (x .x4)+QeXxx,(x,-xx)-ee(x-kx)1(5) где К; — константа скорости реакции;

0„ — линейная скорость смеси; — константа;

С - начальная концентрация а этилбензола в смеси;

- высота слоя катализатора;

Т (- температура окружающей среды," рсм — средняя теплоемкость смеси;

- температура. реакции;

Q - теплота реакций.

Е;

К;=Х„е т

11424б4

К

01 где

ЕП l 02 Е„1 02

16000 2 0,4

3 предэкспоненциальвый. множитель; энергия активации; газовая постоянная.

Ро -г

: U = э (7)

52 OS T . (Nо-Nn) где P — давление на входе в реако тор;

5 — сечение реактора; ,То — температура на входе в реактор;

Мо — число молей . этилбензола, поступающих.в реактор;

Ng — число молей водяного пара, поступающих в реактор.

14 Р„

С (8)

82.05 To(o" нД

Вычисленнные значения х, х2, х q определяются для различных фиксированных значений температуры реакции, расхода сырья и времени пробега

25 катализатора, в результате чего определяют изменение степеней превращения в стирол, толуол и бензол по времени пробега катализатора:

Й, Х,(r rrr.l- 1Я)

Л

3

hv

Дг g>P+д<.)- () (10)

Ф Л д

4ггэ ХзЬ+ hd- X q("). (11) 35

ДЛ да

Подставляя значения х1, х и х, полученные при решении системы дифференциальных уравнений (2)-(5), и 40 значения их производных, полученные

;иэ выражений (9}-(11) в выражение (1}, получают аналитическое выражение величины производной от селективйости по времени пробега катализатора.

Все необходимые расчеты осуществляются с помощью вычислительного блока 11, Кроме того, с помощью вычислительного блока определяются для различных значений расхода сырья Мо значения величины расхода пара Ы„ и температуры на входе в реактор Ту, обеспечивающие максимальный интегральный съем целевого продукта с реактора за весь период пробега катализатора. Расчет осуществляется по следующим зависимостям:

««с4(1- И (12) п a

Для описанного процесса мопут быть приняты, например, следующие значения коэффициентов: е.,л Е. М

Q =1Z;Ъ = ",с,= —

1600 04

Рассчитанные значения И, и Т, стабилизируются с помощью вычислительного блока 11, выполняющего в данном случае функции регулятора, и испол- нительных механизмов 9 и 10, Контроль работы системы и корректировка моделей может осуществлятьс» путем периодического подключения датчиков 3 и 4, а при их отсутствпцс помощью периодических лаборатоp»rr анализов.

Предлагаемый способ позволяет увеличить съем целевого продукта за период пробега катализатора как минимум на 2% по сравнению с известными способами управления.

1142464. Заказ 649/23

Подписное

Тираж 384

ВНИИПИ Государственног о комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.Составитель Г. Огаджанов

Редактор Т, Веселова Техред З.Палий Корректор H. Эрдейи