Способ управления одностадийным производством бутадиена

 

Изобретение относится к управлению рециркуляционными процессами химикотехнологических производств, в частности производством бутадиена из бутана, может быть использовано на предприятиях химической и нефтехимической промышленности и позволяет снизить удельные расходы сырья и энергоресурсов. Способ включает изменение состава и регулирование расходов смешанного и возвратного сырья на каждый агрегат, регулирование температурного режима в реакторах, расхода бутан-бутилен-бутадиеновой фракции (БББФ) из промежуточной емкости и отбора возвратного сырья с предварительной ректификацией . Измеряют состав продуктов разложения при дегидрировании, по измеренным концентрациям определяют величины выхода бутадиена и степени одностадийности процесса каждого агрегата , распределяют общую нагрузку по смешанному сырью между параллельными агрегатами пропорционально величине относительного выхода бутадиена соответствующего агрегата, расход возвратного сырья на каждый агрегат корректируют в зависимости от расхода смешанного сырья, общего расхода свежего н-бутана и относительной степени одностадийности соответствующего агрегата, корректировку температурного режима в агрегатах осуществляют & зависимости от изменения расхода смешанного сырья, соотношения концентраций н-бутана и бутиленов в нем и содержания высококипящих углеводородов в возвратном сырье. Одновременно измеряют расход БББФ с газоразделения и дополнительно корректируют расход БББФ из промежуточной емкости в зависимости от измеренного расхода этой фракции с газоразделения , а отбор возвратного сырья корректируют в зависимости от состава и расхода БББФ из промежуточной емкости с учетом ограничений на указанный отбор по максимально допустимым концентрациям бутадиена и высококипящих углеводородов в нем. 1 ил. ON Ю 00 ю 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДETEJlbCTBY (21) 4699196/26 (22) 31.05.89 (46) 15.12.91. Бюл. № 46 (72) В.И, Веретин, И,И. Горбачев, А.А. Евтушенко, Л.Е. Жернаков, В.P. Тучинский и

А.Ф. Хромых (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 968024, кл. С 07 С 5/32, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1535866, кл. С 07 С 5/32, 1988. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОСТАДИЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ БУТАДИЕНА (57) Изобретение относится к управлению рециркуляционными процессами химикотехнологических производств, в частности

Ф производством бутадиена из бутана, может быть использовано на предприятиях хими-. ческой и нефтехимической промышленности и позволяет снизить удельные расходы сырья и энергоресурсов. Способ включает изменение состава и регулирование расходов смешанного и возвратного сырья на каждый агрегат, регулирование температурного режима в реакторах, расхода бутан-бутилен-бутадиеновой фракции (БББФ) из промежуточной емкости и отбора возвратного сырья с предварительной ректификацией. Измеряют состав продуктов

Изобретение относится к автоматическому управлению рециркуляционн ы м процессом химико-технологических производств, в частности производства бутадиена методом однастадийного дегидрирования н-бутана, и может быть использовано при управлении процессами

„„5LI„„1698244 А1 (я)5 С 07 С 5/32, G 05 D 27/00 разложения при дегидрировании, по измеренным концентрациям определяют величины выхода бутадиена и степени одностадийности процесса каждого агрегата, распределяют общую нагрузку по смешанному сырью между параллельными агрегатами пропорционально величине относительного выхода бутадиена соответствующего агрегата, расход возвратного сырья на каждый агрегат корректируют в зависимости от расхода смешанного сырья, общего расхода свежего н-бутана и относительной степени одностадийности соответствующего агрегата, корректировку температурного. режима в агрегатах осуществляют в зависимости от изменения расхода смешанного сырья, соотношения концентраций н-бутана и бутиленов в нем и содержания высококипящих углеводородов в возвратном сырье. Одновременно измеряют расход БББФ с газоразделения и дополнительно корректируют расход БББФ из промежуточной емкости в зависимости от измеренного расхода этой фракции с газоразделения, а отбор возвратного сырья корректируют в зависимости от состава и расхода БББФ из промежуточной емкости с учетом ограничений на указанный отбор по 0 максимально допустимым концентрациям бутадиена и высококипящих углеводородов : фь в нем. 1 ил. фь получения мономеров в химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - снижение удельных расходов сырья и энергоресурсов.

На чертеже изображена принципиальная схема управления одностадийным про1698244 изводством бутадиена согласно предлагаемому способу. го (бутиленов) продуктов образуются и по. бочные легкие углеводороды, тяжелые и др.). В установке 2 отделяют легкие углевоТехнологическая схема производства дороды, в установке 3 ректификацией отдевключает установку 1 дегидрирования н-бу- 5 ляютчасть непрореагировавшего н-бутана в тана в составе группы параллельно работа- смеси сбутиленами, а вустановке4экстракющих агрегатов 1 — А, 1-Б (на чертеже тивной ректификацией выделяют бутадиен показаны два агрегата), установки 2,3 и 4 из возвратного сырья. соответственно газоразделения, предвари- Предлагаемый способ осуществляют тельной и экстрактивной ректификации, а 10 следующим образом. также складские емкости: промежуточную 5 С помощью регулятора 8-А по задля БББФ и рецикловую бдля возвратного меру от датчика 9-А регулируют рассырья.Схемауправлениявключаетдатчик7 ход смешанного сырья на вход агобщего расхода свежего н-бутана на уста- регата 1-А, воздействуя на- клапан 10-А на новкудегидрирования, регуляторы 8 — А и 8 — 15 линии подачи свежего н-бутана, а с поБ с датчиками 9 — А и 9 — Б расхода мощью регулятора 8-Б по замеру от датчика смешаннагосырьяиклапанами10-Аи10 — Б 9-Б регулируют расход смешанного сырья на линии подачи свежего н-бутана на агре- на вход агрегата 1-Б, воздействуя на клапан гаты 1 — А и 1 — Б соответственно, регуляторы 10-Б на линии подачи свежего н-бутана...

11 — А и 11 — Б с датчиками 12 — А и 12 — Б расхо- 20 С помощью регуляторов 11-А и 11-Б по да возвратного сырья и клапанами 13 — А и замеру от датчиков 12-А и 12-Б регулируют

13 — Б на линии возвратного сырья из рецик- расходы возвратного сырья соответственно ловой емкости 6, регуляторы 14-А и 14-Б с на вход агрегатов 1-А и 1-Б воздействием нэ датчиками 15 — А и 15 — Б температуры в агре- клапаны 13-А и 13-Б. гатах 1 — А b 1 — Б, датчик 16 расхода возврат- 25 С помощью регуляторов 14-А и 14-Б по ного сырья с установки 2, регулятор 17 с замеру от датчиков 15-А и 15-Б регулируют датчиком 18-расхода БББФ, регулятор 19 с температуру в агрегатах 1-А и 1-Б соответстдатчиком 20 расхода возвратного сырья с венно, воздействуя на клапаны на линии установки 3, датчики 21 и 22 соответственно подачи топливного газа в печь (печи не порасхода и состава выходного продукта (бу- 30 казаны). тадиена), датчики 23 и 24 уровня, датчики С помощью регуляторов 17 и 19 по за25, 26-А, 26-Б, 27-А, 27=Б, 28 и 29 состава меру от датчиков 18 и 20 регулируют расхосоответственно возвратного и смешанного ды соответственно БББФ из емкости 5 и сырья на установку дегидрирования, про- возвратного сырья с предварительной рекдуктов разложения агрегатов 1 — А, 1 — Б, 35 тификации в емкость 6.

БББФ из емкости 5 и возвратного сырья с Введем обозначения: предварительной ректификации, а также уп- и — номер агрегата; равляющую вычислительную машину 30 Gi — расход 1-ro материального потока, (УВМ). На схеме также показаны реализуе- т/ч, причем i = 1 — свежий н-бутан; i = мые в YBM функциональные блоки 31 — 50, с 40 смешанноесырье, =3 — продукты разложепомощью которых определяют и устанавли- ния агрегатов; 1 — 4—

= 4 — БББФ с становки 2

У вают задание для перечисленных контуров газоразделения; ег ли ования. i = 5 — БББФ из емкости 5, i = 6 — возСхема управления реализована на базе вратное сырье с установки 3; i = 7 — возвратсерийно выпускаемых отечественных 45 ное сырье из рецикловой емкости 6; 1 = 8— средств автоматики и вычислительной тех- выходной продукт (бутадиен);

gii — расход)-ro компонента в i-м потоке, ники.

В группе параллельно работающих аг- т/ч; регатов 1 — А и 1 — Б, входящих в состав уста- Cii — концентрация j-го компонента в i-м новки 1, осуществляют одностадийный 50 потоке, rpej =1 — н-бутан; J =2 — бутилены; процесс каталитического дегидрирования j = 3 — бутадие а иен; = 4 — высококипящие н-бутана в бутадиен. На дегидрирование углеводороды. подают бутан-бутиленовую фракцию, кото- По информации от датчиков 26-А, 27-А и рая содержит смесь потоков свежего н-бута- 26-Б определяю р т и и помощи блоков 31-34, на, поступающего со ск со склада и 55 реализованных в УВМ, качественные покарециркулирующеи утан- у б ан-бутиленовой фрак- затели каждого агрегата: величины выхода ции (возвратное сырье), посту

) оступающейизем- бутадиена на пропущенное сырье какчасткости 6, В процессе дегидрирования часть ное от деления концентрации бутадиена в н-бутана не успевает прореагировать, а по- продуктах разложения на сумму концентрамимоцелевого(бутадиена)ипромежуточно- ций н-бутана и бутиленов в смешанном

1698244

Wn*= Wn/(W>+W2);

COn* = COn/(ÑO1+ÑO2). (2) пм — г„

Ог— (N-m) C33 (3) AG2п (! ) (6) п() =" С7. (i)—, (8) где G2n(l) — Расход, замеРЯемый с помощью датчиков 9-А, 9-Б: С21п(!):

C22n(l) — концентрации, определяемые с помощью датчиков 26-А и 26-Б;

C7n(l) — концентрация, определяемая с помощью датчика 25 в 1-м цикле управле ния.

На основе полученных значений скорости изменения указанных параметров изменяют задание регуляторам 14-А и 14-Б с сырье и величины степени одностадийности

СОп как частное от деления концентрации бутиленов в продуктах разложения на концентрацию бутиленов в смешанном сырье соответствующего агрегата и. При помощи 5 блоков 35, 36 и 37 рассчитывают относительные величины выхода Wn+ бутадиена, а при помощи блоков 38, 39 и 40- относительные величины степени одностадийности

COn* процесса дегидрирования каждого аг- 10 регата в соответствии со следующими соотношениями:

По замерам с помощью датчиков 21 и 22 определяют в блоке 41 величину требуемой общей нагрузки по смешанному сырью на 20 установку 1 дегидрирования в зависимости от результата сравнения планируемого и фактического количеств бутадиена в выходном продукте на заданном интервале управления: 25 где ПМ вЂ” плановый выпуск бутадиена на интервал N (например, месяц);

Гц — фактический выпуск бутадиена с начала периода N (определяют путем интегрирования информации по замеру от датчиков 21 и 22);

m — текущий номер интервала управления внутри интервала (например, номер суток с начала месяца);

Сзз* — номинальная концентрация бутадиена в продуктах разложения агрегатов (с учетом потерь), доля мас.

Требуемую общую нагрузку по смешанному сырью 62 распределяют между параллельными агрегатами в Зависимости от расчетных значений относительного выхода бутадиена на пропущенное сырье W*n путем корректировки задания регуляторам 8-А и 8-Б с помощью блоков 42 и 43, например, по следующему закону:

GP", при G3> ) Gg " ;

ОИРУ = Я W. . при Я"" (Я W» SGp"с (4)

6 "", при 62 (Gy"" где Ог" ", G2""" — регламентное ограничение соответственно по максимальному и минимальному расходам смешанного сырья на и-й агрегат.

По замеру с помощью датчика 24 значения уровня в емкости 6 рассчитывают в УВМ

30 текущее значение количества возвратного сырья Оа в этой емкости. С помощью блоков 44 и 45 корректируют распределение потока возвратного сырья из емкости 6 между параллельными агрегатами путем изменения задания регуляторам 11-А и 11-Б, например, по следующему закону:

G l» + Э» (06 00 ) ° n О» h 01

GYn = 6, при 03 (04 <0P %

G3» — a»(QF — ов). при 06 %0F . где Отп = Огп""-Gt СОп*;

О1 — общий расход свежего н-бутана, замеряемый с помощью датчика 7;

СОп* — величина относительной степени одностадийности и-го агрегата, определяемая при помощи блоков 38, 39 и 40, мас. доля.

С помощью блоков 4 и 47 периодически корректируют температуру в агрегатах

1-А и 1-Б. С этой целью предварительно в каждом из указанных блоков, которые реализованы в УВМ 30, определяют скорость изменения расхода смешанного сырья на и-й агРегат — h62n(l), соотношениЯ концентраций н-бутана и бутиленов в соответствующих потоках смешанного сырья — Л$п(1) и содержания высококипящих углеводородов в потоке возвратного сырья из емкости 6—

AC7n(l) по следующим зависимостям:

1698244 учетом регламентного ограничения по максимальной температуре, например, по следующему закону:

$Tn (1), при Tn(l ) <Т," " г д е Tn (I ) = Tn (I — 1 ) + Kn Л62п (1)+

+ yn Sn (I ) + hï ЬС7п(I )

Tn" " — максимально допустимая температура п-ro агрегата.

По замерам с помощью датчиков 16 и 23 рассчитывают в УВМ 30 текущее значение расхода G4 БББФ с установки 2 газоразделения и количество О6 этой фракции в емкости 5. С помощью блока 48 корректируют задание регулятору 17, например, по следующему закону:

6 + Ь (Q5 — (Я " ), при Qs О ";

Я" = QII,. при О5»»»" < Q5 ((Я " .:

Gf — b (Qg"" — Qs ), при Оь < QK ", (10) где Gs = S4 N*;

N* — заданное соотношение расходов

БББФ из емкости 5 и с установки 2.

Па информации от датчиков 18 и 28 определяют при помощи УВМ расход Gs (I) нс непрореагировавшего сырья в потоке

БББФ, подаваемого в установку 3:

61 (I ) = Gs (1) (CS1(1) + CS2 (I )) (1 f) Gg a (I ) = 636л (1 ) +iL ($ "4 (1)—

50 (12) g6

6М (1) где Cs1(l) Cs2(l) — концентрация соответственна н-бутана и бутиленов в 1-м периоде управления, мас. доля;

G6o "д — начальное задание по отбору;

$здл(1} — величина заданного относительного отбора, и с помощью блока 49 корректируют отбор 40 возвратного сырья с установки 3 путем периодического изменения задания регулятора 19 в зависимости от соотношения величин отбора возвратного сырья G6(l), определяемога по замеру от датчика 20, и рас- 45 хода 6 (I), например, по следующему закону:

Одновременно с помощью анализатора 29 измеряют концентрации бутадиена

C63(l) и высококипящих (более тяжелые, чем бутадиен) углеводородов.С64(1) в потоке возвратного сырья с установки 3 и с помощью блока 50 ограничивают величину заданного относительного отбора $""($) в зависимости от измеренных концентраций:

S" (l)=S()* g1 92» (13) где

К» (C63 (I ) — C6" ). при Сю(! ) > СИ"

Ц1 =

О, при Cm(l) С6", K g (Cg4 (l ) Cgf С1, при С64 (I ) > СР

О, при Cea (I ) S Csf" .

So* — начальная величина заданного относительного отбора возвратного сырья;

Сбз ", C64 — максимально допустимые концентрации бутадиена и высококипящих углеводородов соответственно, мэс.,%

Ввиду инерционности технологического процесса производства корректирующие воздействия осуществляют дискретно с достаточно большим интервалом (1 ч или несколько часов).

Использованиеданного способа в крупнотоннажном производстве бутадиена позволит снизить удельный расход н-бутана, пара и электроэнергии.

Формула изобретения.

Способ управления одностадийным производством бутадиена, включающим группу параллельно работающих агрегатов дегидрирования н-бутана, установки газоразделения, предварительной и экстрактивной ректификации, а также промежуточную и рецикловую емкости, путем регулирования суммарного расхода сырья на каждый агрегат дегидрирования изменением расхода соответствующего потока свежего сырья, регулирования расхода возвратного сырья из рецикловой емкости на каждый агрегат дегидрирования в зависимости от уровня сырья в этой емкости, регулирования температурного режима в реакторах каждого агрегата дегидрирования, регулирования расхода бутан-бутилен-бутэдиеновой фракции из промежуточной емкости в зависимости ат уровня фракции в этой емкости, регулирования расхода возвратного сырья с установки предварительной ректификации, измерения состава суммарного потока сырья на каждом агрегате де идрирования, расхода и состава конечного продукта на выходе установки экстрлктивной ректифи1698244

10 кации и общего расхода свежего н-бутана на агрегаты дегидрирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения удельных расходов сырья и энергоресурсов, дополнительно измеряют состав продуктов 5 разложения на выходе каждого агрегата дегидрирования, состава возвратного сырья на выходе рецикловой емкости и установки предварительной ректификации, расход бутан-бутилен-бутадиеновой фракции с уста- 10 новки газораэделения и состав бутан-бутилен-бутадиеновой фракции на выходе промежуточной емкости, по измеренным составам суммарного потока сырья и продуктов разложения вычисляют величи- 15 ны выхода бутадиена на пропущенное сырье и степени одностадийности процесса дегидрирования каждого агрегата, определяют требуемую общую нагрузку на агрегаты дегидрирования в зависимости от 20 расхода и состава конечногЬ продукта, распределяют требуемую общую нагрузку между параллельно работающими агрегатами дегидрирования пропорционально вычисленной величине выхода бутадиена на про- 25 пущенное сырье, ограничивают общую нагрузку на каждый агрегат дегидрирования по максимальному и минимальному

Ю значениям, расход возвратного сырья на каждый агрегат корректируют в зависимости от суммарного расхода сырья на соответствующий агрегат, общего расхода свежего н-бутана на агрегаты дегидрирования и вычисленной величины степени одностадийности процесса дегидрйрования соответствующего агрегата, корректируют температурный режим в реакторах каждого агрегата в зависимости от суммарного расхода сырья на соответствующий агрегат, соотношения концентраций н-бутана и бутиленов в нем и содержания высококипящих углеводородов в возвратном сырье, корректируют расход бутан-бутилен-бутадиеновой фракции из промежуточной емкости в зависимости от расхода с установки гаэоразделения, а расход возвратного сырья с установки предварительной ректификации регулируют в зависймости от расхода и состава бутан-бутилен-бутадиеновой фракции на выходе промежуточной емкости и ограничивают расход возвратного сырья с установки предварительной ректификации по значениям концентрации бутадиена и высококипящих углеводородов в возвратном сырье на выходе установки предварительной ректификации, 1698244

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Л.,Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 4365 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производгтвен но-издательСкий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага Г и в, i01