Способ автоматического управления процессом эпоксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола

 

Изобретение относится к области автоматизации химико-технологических процессов, может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет снизить удельный расход реагентов и энергоресурсов. Способ осуществляют путем регулирования соотношения расходов пропилена и гидроперекиси в зависимости от концентрации пропилена и гидроперекиси, соотношения расходов катализатора и гидроперекиси в зависимости от концентрации катализатора и гидроперекиси , температуры в реакторе изменением расхрда хладагента, температуры хладагента изменения расхода промышленной воды Дополнительно корректируют соотношение расходов катализатора и.гидроперекиси по концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора и соотношение расходов пропилена и гидроперекиси по концентрации окиси пропилена на выходе из реактора. Дополнительно измеряют скорость изменения температуры в реакторе и в зависимости от ее величины изменяют расход или температуру хладагента 1 ил „ о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 07 С 15/46, G 05 П 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4676674/26 (22) 11.04.89 (46) 30.03.91. Бюл. Ф 12 (71) Волгоградское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) О.М. Кеслер, А.И. Классен, В.Н. Шевченко, Т, Ч. Белозерцева, В.П. Хомяков, В.А. Белокуров, .А.И. Мышкин и А.С. Башкиров (53) 66.012-52 (088.8) (56) Адельсон С.В. и др. Технология нефтехимического синтеза, M. Химия, 1985.

Технологический регламент производства стирола с побочным получением окиси пропилена. Нижнекамск, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ-.

НИЯ ПРОЦЕССОМ ЭПОКСИДИРОВАНИЯ ПРОПИЛЕНА ПЩРОПЕРЕКИСЬИ ЭТИЛБЕНЗОЛА (57) Изобретение относится к области автоматизации химико-технологических процессов, может быть использовано

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в хими" ческой и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — снижение удельного расхода реагентов и энергоресурсов.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации способа.

Схема содержит реактор 1, датчик

2 концентрации катализатора, датчик 3

2 в химической и нефтехимической про мышленности и позволяет снизить удельный расход реагентов и энергоресурсов.

Способ осуществляют путем регулирования соотношения расходов пропилена и гидроперекиси в зависимости от кон центрации пропилена и гидроперекиси, соотношения расходов катализатора и гидроперекиси в зависимости от концентрации катализатора и гидроперекиси, температуры в реакторе изменением расхода хладаг ента, температуры хладагента изменения расхода промышленной воды. Дополнительно корректируют соотношение расходов катализатора и.гидроперекиси по концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора и соотношение расходов пропилена и гидроперекиси по концентрации окиси пропилена на выходе из реактора. Дополнительно измеряют скорость изменения температуры в реакторе и в зависимости от ее величины изменяют расход или температуру хладагента. 1 ил. расхода катализатора, регулятор 4 расхода катализатора, датчик 5 концентрации гидроперекиси, датчик 6 расхода гидроперекиси, регулятор 7 расхода гидроперекиси, датчик 8 концентрации пропилена, датчик 9 расхода пропилена, регулятор 10 расхода пропилена, датчик 11 давления в реакторе, датчик 12 температуры в реакторе, датчик 13 концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора, датчик 14 концентрации оки1638141 си пропилена на выходе из реактора, датчики 15 и 16 температуры хладагента на входе и выходе из реактора, датчик 17 и регулятор 18 расхода про5 мышпенной воды, датчик 19 и регулятор 20 расхода хладагента, вычислительное устройство 21.

Способ осуществляется следующим образом. 1О

Сигналы с датчиков 2, 5, 8, 13 и 14 концентраций, датчиков 3, б, 9

17 и 19 расходов, датчиков 12, 15 и

16 температуры, датчика 11 давления: поступают в вычислительное устройство 21.

В вычислительное устройство 21 вводятся также следующие величины

У С,М2 -4

n = — — — 10 2С,М, 40 — расход катализатора, л/ч; . — концентрация катализатора, г/л; — расход гидроперекиси, т/ч; 45 — концентрация гидр опер екиси, мас,Х; где F<

F2

С, м и М вЂ” молекулярные массы катализатора и гидроперекиси со- 50 ответственно

) ! пропилен — гидроперекись у СsMã.

FCN.55 где F> — расход пропилена, т/ч;

С вЂ” концентрация пропилена, ма с. 7,.

Д маке (— .) — заданное значение мак д симальной скорости изменения температуры;

С4 а - заданное значение концентрации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора, мас.X„

С д- заданное значение концентрации окиси пропилена на выходе из реактора, мас.Ж

30 - заданное значение темпео ратуры в реакторе, С;

Р д„- максимально допустимое давление в реакторе, ат, В вычислительном устройстве 21 рассчитываются текущие значения соотношений: катализатор — гидроперекись

При превышении текущим значением концентрации остаточной гидропереки си заданного верхнего предела С4 цд соотношение п1 корректируется, например, по формуле стандартного пропорционального закона регулирования

1 и п1 (С4 С4 )К где К < - коэффициент, определяемый экспериментально.

С учетом соотношения п устанавливается новое задание для регулятора 4 расхода катализатора ! nyF C M < -4

С М

При снижении текущего значения концентрации окиси пропилена на выходе из реактора С ниже нижнего преДела С Зц соотношение п2 коРРектируется, например, по формуле стандартного закона регулирования п2+ (С С )К где К вЂ” коэффициент, определяемый экспериментально.

В соответствии с новым значением соотношения и рассчитывается новое

I задание для регулятора 10 расхода пропилена

/ (nzFzC Мз

F з см

При выходе на ограничение по давлению в реакторе, установленное технологическим регламентом,, рассчитывается новое задание для регулятор а 7 расхода гидропер екиси

РзСЗМа

Р п .СР з и новое задание для регулятора 4 расхода катализатора

t (с F Cz

4— п С

В вычислительном устройстве 21 рассчитывается отклонение текущего значения температуры в реакторе t< от ее заданного значения t и

5tp скорость ее изменения

Ьс

Дйр

Величина - - сравнивается с эа4с данной максимальной скоростью измене

1638141

Максимально допустимое давление в реакторе 33 ат, текущее 30 ат. Рас- ход хладагента 70 м /ч, температура хладагента на входе в реактор 60ОС.

Заданные значения температуры в реакторе, концентраций остаточной гидроперекиси и окиси пропилена на выходе из реактора равны соответственно 112 С, 5,0+О, 1 мас. и 6,0

ФО, 1 мас. .!

25 вык ах

+ К («. t ) !

F = Р, 5

7 0 28 24 42

3 99,8 138

Пример. В реактор эпоксидиро- 50 вания поступает 13 т/ч пропилена концентрации 99,8 мас. ., 28 т/ч гидроперекиси этилбензола концентрации

24,0 мас. ., 375 л/ч раствора катализатора концентрации 5 г/л. При этом молярное соотношение катализатор гидроперекись составило 0,00040, соотношение пропилен - гидроперекись—

6,3.

, Маркс ния температуры (-- ), при котоQv рой возникает опасность нарушения те;<ноп огйческого р ежима, установленного регламентом.

Если скорость изменения температуры в реакторе меньше этой заданной максимальной величины, то при отклонении tt« рассчитывается новое зада- 10 ние для регулятора 20 расхода хлада— гента!

Еф Е4 + К в(С р рваф,) « где Г,« — расход хладагента, м /ч;

К5 — коэффициент, определяемый экспериментально.

Если скорость изменения температуры в реакторе выше заданной величины скорости ее предельно допустимого максимального значения, то рассчитывается новое заданное значение темпера" туры хладагента на входе в реакторе

SX хи. зад К (р "р цд) у где К вЂ” коэффициент, определяемый экспериментально и новое задание для регулятора 18 30 расхода промышленной воды, подаваемой на захолаживание хладагента где F < — расход промьппленной воды, мз /ч °

К вЂ” коэффициент, выл э ксп ериментал ьно, — температура хладагента на 10 выходе из реактора.

Выходные сигналы из вычислительного устройства 21 поступают на регуляторы 4 и 7 расхода катализатора и гидроперекиси, регулятор t0 расхода про- 45 пилена, регулятор 20 расхода хладагента, регулятор 18 расхода промышленной воды.

При завышении концентрации остаточной гидроперекиси (С = 5,4 мас. ) корректируется соотношение катализатор — гидр опер екись

n = 0,0004 + (5,4 — 5,0)x0,0001=

= 0,00045 и устанавливается новое задание для регулятора 4 расхода катализатора

0 00045 ° 28 24 96 420

< 5 «138

= 420 л/ч.

При снижении концентрации окиси пропилена (С = 5,4 мас./, С«. =

= 4, 9 мас. ) корректируется с оотношение пропилен — гидроперекись и = 6,3 + (6,0 - 5,4)«1,17 = 7,0 и устанавливается новое задание для регулятора 10 расхода пропилена

Если текущее значение Р = 32 ат, то рассчитывается и устанавливается новое задание для регулятора 7 расхода гидроперекиси.

13 99 8 138

F = — — -ь — — - = 25 3 т/ч,.

2 702442

Заданная максимальная скорость изменения температуры д Макс (—, ) = 0,57 град/мин, При отклонении температуры в реакторе от заданного значения ht .

6 ht

= 2 и скорости изменения -д

Ьс

= 0,33 град/мин. рассчитывается новое задание для регулятора 20 расхода хладаг ента .

F = 70 + ? 5 = 80 M /ч

1638141

Формула изобретения

Если скорость изменения составляД ет — = 0,62 град/мин, то рассчиты"

ДЛ вается новое заданное значение температуры хладагента на входе в реактор вх

= 60 — 2>1,05 = 57 9 ° С и новое задание для регулятора 18 расхода промышпенной воды

F = 50 + 0,77 (70 — 57,9) — 59,3 м /ч, . 15

Использование предлагаемого спосо-, ба позволяет сократить непроизводи-t тельные затраты реагентов и катализатора, снизить энергетические затраты за счет улучшения качества управле20 ния, а также улучшить регулирование соотношения расходов пропилен — гидроперекись за счет введения обратной связи — коррекции по концентрации окиси пропилена на выходе из реактора, это приводит к экономии реа гентов, к экономии энергетических затрат, улучшить р егулир ование со отношения расходов катализатора и гидроперекиси за счет дополнитель ного корректирования по Концент- рации остаточной гидроперекиси на выходе из реактора, что приводит к экономии реагентов и энергоресурсов; улучшить регулирование температуры в реакторе за счет контроля за откло- 35 нением текущей скорости изменения температуры от заданной максимальной скорости изменения температуры; если текущая скорость меньше заданной максимальной, температуру регулируют

40 уменьшением расхода хладагента, если больше заданной максимальной, то регулируют изменением температуры хладагента на входе в реактор, это приводит к более плавному и менее инерционному регулированию температу-. ры в реакторе, что сокращает рост побочных и вторичных продуктов эпокаидирования, увеличивает выход целевых продуктов; улучшить регулирование 50 соотношений реагентов (например, с учетом концентрации непрореагировавшей гидроперекиси на выходе из реактора), улучшить условия техники безопасности (взрывоопасности и по- 55 жароопасности) .

Способ автоматического управления процессом эпоксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола, включающий регулирование соотношения расходов пропилена и гидроперекиси этилбензола в реактор изменением расхода одного из реагентов в зависимости от концентрации пропилена и гидроперекиси, соотношения расходов гицроперекиси и катализатора изменением расхода катализатора в зависимости от концентрации катализатора и гидроперекиси, регулирование температуры в реакторе изменением расхода хладагента на входе реактора и температуры хладагента изменением расхода промышленной воды в теплообменник хладагента, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода реагентов и энергоресурсов, дополнительно измеряют концентрации окиси пропилена и остаточной гидроперекиси на выходе реактора, сравни;вают измеренное значение концентрации окиси пропилена на выходе реактора с заданным минимальным значением и при достижении измеренного значения концентрации окиси пропилена заданного минимального значения( корректируют соотношение расходов пропилена и гидроперекиси в зависимости от концентрации окиси пропилена на выходе реактора, сравнивают измеренное значение концентрации остаточной гидроперекиси на выходе реактора с заданным максимальным значением и при достижении измеренным значением концентрации остаточной гидроперекиси заданного максимального значения корректируют соотношение расходов гидроперекиси и катализатора в зависимости от концентрации остаточной гидроперекиси, вычисляют текущее значение скорости изменения температуры в реакторе, сравнивают его с за-. данным максимальным значением и при текущем значении скорости изменения температуры в реакторе, меньше заданного максимального значения изменяют расход хладагента на входе реактора, а при текущем значении скорости из— менения температуры в реакторе больme заданного максимального значения изменяют температуру хладагента.

1638141

С юг сла ржав

Составитель Г. Огаджанов

Редактор M. Недолуженко Техред Л.Олийнык КорректорС. ШевкУн

Тираж 267

Подписное

Заказ 900

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 103