Способ управления процессом азеотропной осушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука

 

Изобретение относится к спосрбу управления процессом азеотропной. сушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука. Способ позволяет повысить точность стабилизации влаги в углеводородной шихте и снизить расход тепла с паром для получения тонны каучука (с 5,18 Гкал до 905,09 Гкал). Это достигается тем, что измеряют температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и давление паровой фазы в верхней части ректификационной колонны, изменяют заданное соотношение расхода-конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну в зависимости от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, определяют значения верхнего и нижнего ограничений на температуру углеводородной шихты в куберектификационной колонны и температуры углеводородной шихты в кубе этой колонны, при этом дополнительно корректируют соотношение расходов пара в кипятильник ректификационной колонны и углеводородной пгахты в эту колонну В зависимости от температур углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны, если последняя выше верхнего или ниже нижнего ограничения, а также в зависимости от уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны, если уровень зьте заданного значения, а соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну ниже заданного значения или наоборот - уровень ниже заданного значения, а последнее соотношение вьш1е заданного значения. (Л 4 Is9 сл ел Oiib

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4126146/23-05 (22) 17.07.86 (46) 15.09.88. Бюл. У 34 (72) В.Ф.Поплавский, Н.Г.Горелик, О.А.Киселев, А.П.Шухин, А.М.Доколин, Г.М.Абросимов и И.А.Майэлах (53) 66.012-52 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1030374, кл. С 08 F 136/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1134569, кл. С 08 F 136/08, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОПЕССОМ

АЗЕОТРОПНОЙ ОСУШКИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ

ШИХТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО

КАУЧУКА (57) Изобретение относится к способу управления процессом азеотропной, сушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука.

Способ позволяет повысить точность стабилизации влаги в углеводородной шихте и снизить расход тепла с паром для получения тонны каучука (с

5,18 Гкал до 905,09 Гкал). Это достигается тем, что измеряют температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и давление паровой фазы в верхней части ректификационной

ÄÄSUÄÄ 1423554 А1 511 4 С 08 F 136/04, G 05 D 27/00 колонны, изменяют заданное соотношение расхода-конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну в зависимости от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, определяют значения верхнего и нижнего ограничений на температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и температуры углеводородной шихты в кубе этой колонны, при этом дополнительно корректируют соотношение расходов пара в кипятильник ректификационной колонны и углеводородной шихты в эту колонну в зависимости от температур углеводородНоН шихты в кубе ректификационной е колонны, если последняя выше верхнего или ниже нижнего ограничения, а также в зависимости от уровня углеводо- родной шихты в кубе ректификационной С колонны, если уровень выше заданного значения, а соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну ни- фф же заданного значения или наоборот - Я уровень ниже заданного значения, а ф последнее соотношение выше заданного д значения.

1423554

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов получения синтетических каучуков и может быть использовано в химической и

5 нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — пойьш(ение точности стабилизации концентрации влаги в углеводородной шихте, выводимой из куба колонны, и снижение затрат 10 на получение тонны каучука.

На фиг.1 представлена система, реализующая способ; на фиг.2 — зависимость заданного значения соотношения S расходов конденсата и угеводоролной шихты на ректификационную колонну от расхода углеводородной ихты и примером использования способа в производстве каучука СКИ-3.

Система содержит ректификационную 2р олонну 1, кипятильник 2 ректификаионной колонны 1, конденсатор 3, оттойник 4, сборник 5 конденсата, упавляющая вычислительная машина (УВМ) 6, датчик 7 расхода углеводо-. 25 одной шихты, датчик 8 расхода пара, атчик 9 расхода флегмы, датчик 10 асхода дистиллята, датчик 11 уровня сборнике 5 конденсата, датчик 12 ровня углеводородной шихты в кубе ектификационной колонны 1, датчик

13 температуры углеводородной шихты кубе ректификационной колонны 1, атчик 14 давления в верхней части ектификационной колонны 1 регуляЭ

35 ор 15 расхода пара, регулятор 16 расхода флегмы, регулятор 17 уровня сборнике 5 конденсата, регулятор

18 уровня углеводородной шихты в ку" бе ректификационной колонны 1, пре- 40 образователи 19-27, Способ управления процессом азеотропной осушки углеводородной шихты в

Производстве синтетического каучука

Осуществляют следующим образом.

Углеводородную шихты подают в рек ификационную колонну 1, где происходит ее азеотропная осушка. В кипятильник 2 этой колонны подают пар.

11аровая фаза из ректификационной колонны 1 поступает в конденсатор 3, образовавшийся конденсат из которого подается в отстойник 4 конденсата, нижней части отстойника 4 конденсата отбирают воду.

Конденсат из верхней части отстой«ика 4 конденсата подают в сборник 5 конденсата. Из этого сборника часть конденсата подают в качестве флегмы где F> значение расхода флегмы кг ч значение уровня в сборнике 5 конденсата, 7.; постоянный коэффициент, зависящий от размеров сборника

5 конденсата и плотности конденсата, кг/Ж, дискретность опроса датчика 11 уровня, ч; номер временного шага, с которым происходит опрос датчиков и расчет управляющего воздействия. в ректификационную колонну 1, а остальную его часть (дистиллят) направ- ляют на дальнейшую переработку для отгона легколетучих углеводородов.

Осушенную углеводородную шихту откачивают из куба ректификационной ко" нонны 1, подвергают дальнейшей очистке, захолаживанию и подают на полимеризацию.

На входы УВМ 6 подают сигналы от датчика 7 расхода углеводородной шихты, датчика 8 расхода пара, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистиллята, датчика 11 уровня в сборнике 5 конденсата, датчика

12 уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1, датчика 13 температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1; датчика 14 давления в верхней части ректификационной колонны 1.

Для регулирования расхода пара в кипятильник 2, расхода флегмы, уровня в сборнике 5 конденсата и уровня в кубе ректификационной колонны 1 используют регулятор 15 расхода .пара, регулятор 16 расхода флегмы, регулятор 17 уровня в сборнике конденсата, регулятор 18 уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1.

Для ввода информации в УВМ 6 используют преобразователи 19-26, а для выдачи с УВМ 6 управляющего воздействия регулятору 15 расхода парапреобразователь 27.

По информации от датчика 9 расхода флегмы и датчика 11 уровня в сборнике конденсата определяют расход конденсата, 142355

10 макс маркс

Якм s Якы > Яки (3) 15

Кпы, Fni /F (9) Ткип, = аа+ а Р °

Г ы =130000 кг/ч. мин

Fы =40000 кг/ч, 55 (s) Определяют соотношение расхода конденсата и расхода шихты в ректификационную колонну 1 ($« ):

Я„,; = Г„, /Р ;, (2} где F< — расход шихты в ректификационную колонну 1, кг-ч.

Определяют соотношение расходов пара в кипятильник 2 и углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 (К„ ): где F„ — расход пара в кипятильнике, кг/ч, r

В зависимости от расхода шихты на ректификационную колонну 1 вычисляют заданное значение соотношения расхода конденсата и расхода шихты в ректификационную колонну 1 ($ }: макс мин

S -S — --- — -----(F -Р ) (4) макс $« -Я, ы . мин кыз «ы Р" " -Рм"" ы ы

Щ 4t м«н ма«с где Я„,߄— минимальное и максимальное значения соотношения расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректифика-. ционную колонну 1, мас.л; макс мин

Р,F — расход углеводородной шихты, при кото" ратх величина S« принимает минимальное и максимальное значение, кг/ч, 40

По результатам проверки способа рекомендованы следующие значения указанных величин: мин макс 45

S« =0,15 мас.дол., S« = 0,3 мас.дол.

Для каждого конкретного случая зти значения могут быть уточнены. ,Ппя обеспечения плавного изменения расхода пара найденное заданное соотношение S усредняют:

S . -- — ---— -— - г Я +

+ < «И 1 «Ш д с л

+ (1 — — — — ---) + Я

+ . кыЬс— - t

5«43

4 4 где В „ы — постоянная времени усредняющего фильтра, ч.

Усредненное заданное соотношение

S«,, ограниченное с помощью нелинейного звена типа "насьпцение.м — макс

Якшь Я«ы Якы Якы мич —, м«ц

$«Ъ, = $« $«ыЪ| Я«ш (7) Таким образом, заданное значение соотношения S изменяют в зависимости-;от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 по закону, представленному на фиг.2.

Причем, при снижении расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 заданное соотношение Якш увеличивают, так как при снижении нагрузки режим работы колонны 1 ста" новится менее оптимальным. Кроме того, при снижении расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 уменьшаются также расходы флегмы и дистиллята. Это приводит к увеличению погрешности при определении текущего соотношения расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1

S . Чтобы исключить в этой ситуации возможность превьппения максимально допустимого значения концентрации влаги в осушенной углеводородной шихте необходимо увеличить заданное значение соотношения S«>, что и предусматривает данньп способ.

Определяют температуру кипения углеводородной шихты {Т„„„) где P — давление паровой фазы в верхней части ректификационной колонны 1,кг/см, ао, а, — постоянные коэффициенты, полученные на основании анализа экспериментальных данных.

Определение температуры кипения углеводородной шихты по формуле (9) осуществляется с определенной ошибкой, что обусловлено линеаризацией реальной зависимости Т„„„- = Г(Р), погрешностью измерения и изменением в определенных пределах концентрации компонентов в исходной углево1423554

 — рассогласование между текущим значением температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 и расчетным значением температуры кипения углеводородной шихФ ты, С, 1Р — сглаженное значение ука.ъ

Ь занного рассогласования, С, ТK, g — заданное значение темпе 1 ратуры углеводородной шихты в кубе ректификационной

15 колонны 1 Со

Далее определяется максимально и минимально допустимые значения температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1: (10) (i i) (12) где Т (i кш1 к ! где dT, ( (19) ратуры углеводородной шихты в кубе ректифи-.

KaLHoHHoH колонны 4р (TKy,.ìàKc Тк Е мук верхнее и нижнее ограничения на рассчитываемые максимально и миarp.p э ot ð.H

\ (20) (21) (22) 4 - ъ — "33 ° (23) 5 инородной шихте. Поэтому заданное зйачение температуры углеводородной

БИты в кубе ректификационной колонйй i определяют в зависимости от расчетного значения температуры киИния углеводородной шихты (по фореле 9) и текущего значения темпераТуры углеводородной шихты:

Тким

В; = 0681 + (1 — 0L) R;, +

Тк18.qq Ткцц; + текущее значение температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1, С, коэффициент, использу емый для установки и изменения допустимой зоны изменения темпенимально допустимые значения температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной о колонны 1, С.

Значения величин Т,„, Т„

hT> устанавливают при отладке системы и, в случае необходимости, могут быть скорректированы оператором-технологом с дисплейного модуля.

Определяют рассогласование между текущим и заданным значениями соотношения расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну 1 (Е1): где S „„„ — заданное значение соотношения расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну 1, мас.дол.

Определяют рассогласование между допустимым и текущим значениями температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 (Q):

Тк б.м Д Т; ю Ti

Е, Ткф,макс Т, y Ti >Тн б.макс

Тк Я,мин + T k Тк Б.макс

Определяют рассогласование между текущим и заданным значениями уровня углеводородной шйхты в кубе ректификационной колонны 1 (Ез); где H,,H — текущее и заданное значение уровня углеводородной шихты в кубе

1423554

Кn ç; сы Б си 1 -1 (25) КЛЫКА ((„„,, ((я„» о) л (E,;-o)) Y ((E o) < (E, = o))

Кы,+ К„ Я gt, (((E q, > 0) A (E c o) J v ((E,; c o) II (E q: c o)7 (26) (27) К )) ц о

Krl1уКц4 Фкъ1 Ф uz u)

ht

Кяыъ чения соотношения лонны 1 и углеводородной шихты в ректиректификационной колонны 1, 7,.

Определяют заданное соотношение расходов пара в кипятильник 2 и yr5 леводородной шихты в ректификационную колонну 1 (Г> К„ ) начальное значение соотношения расходов пара в кипятильник 2 ректификационной ко- 20 лонны и углеводородной шихты в ректификационную колонну 1,мас.д. настроечные параметры, 25 дискретногть расче" та, ч; заданное значение со" отношения расходов паPB B KHIIHTHJIbHHK 2 3Р ректификационной колонны 1 и углеводородной шихты в ректификационную колонну 2, вычисленное в зависимости от начального -энаК„ы и текущего значения соотношения Б„ы, мас.д., 40

Кч„, — заданное значение соотношения расходов пара в кипятильник 2 ректификационной колОнны 1 и углевОдОрОд 45 ной шихты в ректификационную колонну 1, скорректированное в зависимости от температуры углеводородной

50 шихты в кубе ректификационной колонны, мас.д.

Кпыо — заданное значение соотношения расходов пара в кипятильник 2

%5 ректификационной коА

+ К + К я () "«i ° (24) фикационную колонну, скорректированное в зависимости От уровня углеводоропной шихты в кубе ректификационной колонны 1, мас.д.

Коррекция соотношения расходов пара н кипятильник 2 ректификационной колонны 1 q углеводородной шихты в эту колонну в зависимости от температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 дает возможность повысить точность и надежность системы за счет использования дополнительной информации (температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1).

Коррекция указанного соотношения в зависимости от уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 дает возможность повысить точность стабилиэации уровня в кубе ректификационной колонны 1 в тех случаях, когда это позволяет значение основного регулируемого параметра — соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректиАикационную колонну 1. Условия, при которых такая коррекция возможна и осуществляется представлена с помощью выражений (26) и (27). Повышение точности стабилизации уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 положительно сказывается на протекание процесса азеотропной осушки углеводоролной шихты и, таким образом, способствует достижению основной цели данного способа управления., Максимально допустимое значение соотношения расходов пара в кипятильник 2 и углеводородной шихть(в рекма сс тификационную колонну 1 (V п,) оп14235 ределяется в зависимости от верхнего предела измерения расхода нара ,Йк (Г„, „ ) и текущего значения расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1: я -%

Заданное значение соотношения К„, 10 ограничивается с помощью нелинейного звена типа "упор .

54 о рнзяции и дает возможность уменьшить расход катализатора для получения одной тонны каучука и приблизить к максимально допустимому значению концентрацию полимера в полимеризяторе.

Последнее привело к уменьшению количества возвратной фракции и, следовательно, к снижению рясхола тепла на регенерацию возвратной фракции.

Ф о р му л а и з о б р е т е н и я

М Ъ1 п З

I з

Заданное. значение расхода пара в кипятильник 2 ректификацион»ой колон»ы 1 определяют следующим образом: (32)

ПЗ П Ъ| И1

При управлении процессом азеотроп ной осушки углеводородной шихты по ,данному способу точность стабилизации концентрации влаги в углеводородной

iøèõòå повысилась по сравнению с известным способом. При "-том, максималь»яя конце»трация влаги в осушенной углеводородной шихте не превышает

О,ОООб мас.X.

Расход тепла с паром для получе- 35 ния одной тонны каучука с»изился с

1 5,18 Гкал до 5,09 Гкал, а расход катализатора »а процес.с полимеризации для получения одной тонны каучука снизился с 8, 6 кг до 8,33 кг. 40

Снижение расхода тепла с паром произошло. зя счет уменьшения расхода пара на процесс язеотропной осушки углеводородной шихты и снижения расхода пара на регенерацию возвратной фракции. уменьшение расхода пара ня процесс азеотропной осушки углеводородной шихты достигнуто, в основном, за счет снижения заданного значения соотношения расхода конде»сата 50 и расхода шихты ня ректификяционную колонну 1 при увеличении расхода углеводородной шихты. Снижение расхода. пара на регенерацию возвратной фракции достигнуто за счет повышения 55 точности стабилизации концентрации влаги в шихте, что обеспечивает стабильное протекание процесса полимеСпособ управления процессом азеотропной осушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука путем стабилизации уровня в сборнике конденсата изменением расхода флегмы в ректификационную колонну, стабилизации уровня углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны изменением расхода углеводородной шихты иэ куба ректийикационной колонны, определения расхода конденсата в зависимости от расхода флегмы в ректификационную колонну и скорости изменения уровня в сборнике конденсата, стабилизации соотношения расходов пара в кипятильник ректификационной колонны и углеводородной шихты в эту колонну изменением расхода пара в кипятильник ректификационной колонны и коррекции этого соотношения в зависимости от соотношения расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации концентрации влаги в углеводородной шихте, выводимой из куба колонны, и снижения затрат на получение тонны каучука, измеряют температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и давление паровой фазы в верхней части ректификяционной колонны, изменяют заданное соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну в зависимости от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, определяют значения верхнего и нижнего ограничений на температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны в зависимости от давления паровой фазы в верхней части ректификационной колонны и температуры углеводородной шихты в кубе этой колонны, при этом дополнительно корректируют соотношеII

1ч23554

12 ние расходов пара в кипятильник ректификационной колонны и углеводородной шихты в эту колонну в зависимости от температуры углеводородной шихты в кубе ректифнкационной колонны, если последняя выше верхнего или ниже нижнего ограничения, а также в зависимости от уровня углеводдродной шихты в кубе ректификационной колонны, если уровень выше заданного значения, а соотношение расхода конденсата и рас5 хода углеводородной шихтьг на ректификационную колонну ниже заданного значения.илн наоборот — уровень ниже заданного значения, а последнее соотношение выше заданного значения.

i 423554 мок км

F < fv

Риа2

Составитель В.Шувалов

Техред А.Кравчук

Корректор М.Васильева

Редактор И.Сегляник

Заказ 4604/28

Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4