Способ управления процессом получения кетена

 

Изобретение относится к пиролизным установкам, может быть использовано в химической , нефтехимической промышленности и позволяет увеличить выход целевого продукта и снизить энергозатраты. Способ осуществляется методом пиролиза ацетона путем регулирования температуры пирогаза на выходе из печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза, подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель и поддержания уровня в сырьевой емкости воздействием на подачу свежего ацетона. Для решения поставленной задачи дополнительно регулируют давление в кубе колонны подачей пара в теплообменник с коррекцией по перепаду давлений на выходах из колонны-испарителя и печи, регулируют уровень в кубе изменением подачи суммарного ацетона, регулируют отбор кубового остатка в зависимости от температуры в кубе и корректируют температуру пирогаза на выходе из печи в зависимости от давления паров ацетона на выходе из колонны-испарителя. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g()g С 07 C 49/88, С 10 G

0 27/00 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832906/26 (22) 29.05,90 (46) 23.04,92. Бюл. ¹ 15 (71) Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) В.P.Òó÷èнский, А.Д. Гол ев, В, Н.Денисов, В.B.Потемин, В,Н.Рябоконь и Н.П.Утробин (53) 66-012 — 52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 713903, кл. С 10 G 9/20, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 590329, кл. С 10 G 9/20, 1975. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛУЧЕНИЯ КЕТЕНА (57) Изобретение относится к пиролизным установкам, может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности и позволяет увеличить выход целевого продукта и снизить энергозатраты. Способ

Изобретение относится к области автоматизации пиролизных установок и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ управления тепловым режимом пиролизной печи, предусматривающий регулирование температуры продуктов пиролиза на выходе из печи с коррекцией по содержанию ацетилена в продуктах пиролиза и регулирование температуры реакционной смеси на выходе из конвекционной секции пирозмеевика с коррекцией по составу продуктов пиролиза.

Однако при получении кетена не обеспечивается высокий выход целевого продукта и низкие энергозатраты, так как способ не учитывает специфику процесса, влияние

„„ ЖÄÄ 1728220 А1 осуществляется методом пиролиза ацетона путем регулирования температуры пирогаза на выходе из печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза, подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель и поддержания уровня в сырьевой емкости воздействием на подачу свежего ацетона. Для решения поставленной задачи дополнительно регулируют давление в кубе колонны подачей пара в теплообменник с коррекцией по перепаду давлений на выходах из колонны-испарителя и печи. регулируют уровень в кубе изменением подачи суммарного ацетона, регулируют отбор кубового остатка в зависимости от температуры в кубе и корректируют температуру пирогаза на выходе из печи в зависимости от давления паров ацетона на выходе из колонны-испарителя. 1 ил. рециркуляции сырья (ацетона) и стадии испарения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом пиролиза в трубчатой печи, реализованный с помощью устройства автоматического управления. Способ предусматривает регулирование температуры пирогаза на выходе из печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза. подачи сырья и пара.в печь, коррекцию подачи пара в зависимости от состава пирогаза, его температуры и расхода сырья, Способ не предусматривает выбора режима процесса с учетом испарения сырья и не учитывает возможную его рециркуляцию.

В результате при получении кетена не до1728220 стигается достаточно высокий выход целевого продукта и достаточно низкие энергоэатраты.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом получения кетена путем пиролиза ацетона, включающему регулирование температуры пирогаза на выходе печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза на выходе печи, регулирование уровня ацетона в сырьевой емкости изменением подачи в нее свежего ацетона, регулирование подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, подачу пара в куб колонны и отбор кубового остатка, дополнительно измеряют давление пирогаза на выходе печи и паров ацетона на выходе колонны-испарителя, температуру, давление и уровень в кубе колонны, регулируют давление в кубе колонны изменением подачи пара в него с коррекцией по перепаду давления на выходах печи и колонны-испарителя, регулируют уровень в кубе колонны изменением подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, регулируют температуру в кубе колонны изменением отбора кубового остатка, а подачутопливного газа в печь дополнительно корректируют в зависимости от давления паров ацетона на выходе колонны-испарителя, На чертеже изображена принципиальная схема системы управления для осуществления предлагаемого способа.

Процесс получения кетена осуществляют в пиролизной печи 1, куда поступают пары ацетона из колонны-испарителя 2. Основная реакция при пиролизе ацетона идет с образованием кетена и метана

СНз С СНэ СН2=С=О+ СН4. (1)

ti

О

Кроме того, идут побочные реакции разложения ацетона и кетена с образованием легких углеводородов, углерода (сажи) и других и родуктов. Величина кон версии ацетона не более 20ф,.

Испарение ацетона осуществляется за счет тепла, подаваемого с паром в куб 3 колонны 2. Пирогаз из печи 1 через сажеотбойник 4 подается на установку 5 конденсации, где отделяется непрореагировавший ацетон, возвращаемый в виде рецикла через сырьевую емкость 6 на колонну 2.

Система управления процессом включает регулятор 7 уровня в сырьевой емкости

6, регулятор 8 подачи суммарного ацетона в колонну 2, регулятор 9 давления в кубе 3, датчик — хроматограф 10 состава пирогаза, датчик 11 температуры пирогаза на выходе из печи, датчик 12 температуры в кубе 3, 5 датчик 13 уровня в кубе, датчики 14 и 15 давления на выходе соответственно из колонны 2 и печи 1, клапан 16 отбора кубового остатка и клапан 17 подачи топливного газа в печь. На схеме показаны также реализо10 ванные в микропроцессорном контроллере

18 функциональные блоки 19 — 23, Способ осуществляется следующим образом.

С помощью регулятора 7 поддерживают

15 уровень в емкости 6 воздействием на подачу свежего ацетона, с помощью регулятора 8 регулируют подачу жидкого ацетона из емкости 6 в колонну 2, а с помощью регулятора

9 — давление в кубе 3 подачей пара в тепло20 обменник.

С помощью функционального регулирующего блока 22, реализованного в контроллере 18, по замеру от датчика 11 регулируют температуру пирогаза воздействием на кла25 пан 17, С помощью функционального блока 19 корректируют задание регулятору 8, например, по следующему закону;

30 Gp + K) (h„— h), ЕСли h < h., 6зад Gp если hq

Gp — Kg (h h ), 8CJll h > е, где Gp — номинальное значение расхода аце35 тона на колонну 2;

h — текущее значение уровня в кубе 3, измеряемое с помощью датчика 13;

h„, hâ — соответственно нижнее и верхнее задаваемые значения уровня в кубе.

40 С помощью блока 20 регулируют температуру в кубе колонны воздействием на клапан 16, например, по следующему закону: д /К2 (тк ткпред), бспи 1к > С»пред.

45 (О, если с» ь»пред, где t» — текущее значение температуры в кубе, измеряемое с помощью датчика 12; с».пред предельное значение темпера50 туры в кубе.

Формирование управляющего воздействия (3) осуществляется с учетом того фактора, что температура кипения кубового продукта повышается при накоплении тяже55 лого кубового остатка.

С помощью блока 23 корректируют задание регулятору 9, например, по следующему закону:

Рэад = Ро + Кэ (Р2 Р1) (4) 1728220

55 где Р1, Р2 — текущее значение давления, измеряемое с помощью соответственно датчиков 14 и 15.

Воздействие (4) учитывает степень сажеотложений в пиролизных змеевиках и последующей аппаратуре, С помощью блока 21 корректируют за дание регулирующему блоку 22, например, по следующему закону;

Тзад = 21 + Z2, (5) где Z1 — ПИ-составляющая, определяемая по отклонению фактического значения концентрации кетена от задания E = Саад — С (С вЂ” концентрация кетена, измеряемая с помощью датчика 10);

Z2 К4 (Р1 — Р1пред}, ЕСПИ Р1 Р1пред 2 — 0 если Р1 Р1пред (6)

ГДЕ Р1пред — ЗаДаВаЕМОЕ ПРЕДЕЛЬНОЕ ЗНаЧЕние давления паров ацетона на выходе из колонны 2, Составляющая Zz выражения (5) является воздействием по возмущению и учитывает фактор снижения конверсии ацетона при увеличении давления в змеевиках. Составляющая Z1 является воздействием по отклонению, Настроечные коэффициенты К1 — К4 подбирают непосредственно на обьекте.

Пример. Рассмотрим реакцию системы на одно из основных возмущений — сажеотложение в пиролизных змеевиках и последующей аппаратуре.

Исходный технологический режим: подача суммарного ацетона 3800 кг/ч; давление в кубе колонны 108 кПа; давление на выходе из колонны 107 кПа; давление на выходе из печи 64 кПа; температура пирогаза на выходе из печи 642"С; концентрация кетена в пиргазе 7,2%.

В результате возмущения (такое возмущение обычно происходит плавно и не вызывает резких колебаний технологического режима) снижается давление на выходе из печи на 12 кПа. Блок 23 по формуле (4) рассчитывает новое значение задания регулятору 9 с учетом значений констант Р, = 80, Кз = 0,65, т,е. Рзад = 116 кПа, Увеличение давления в кубе и, соответственно, на выходе печи приводит к снижению конверсии и уменьшению концентрации кетена (величина максимального уменьшения в течение переходного процесса составляет 0,5%), Блок 21 корректирует температуру пиролиза. причем составляющая Zz определяется с учетом значений констант Рпред = 110, К4 = 0,47, т.е. Zz = 2,8 С, За счет регулирующей составляющей Z1 блок 21 доводит окончательно температуру

30 до такого значения, при котором обеспечивается заданная концентрация кетена в пирогазе.

В результате переходного процесса устанавливается следующий технологический режим: подача суммарного ацетона 3800 кг/ч; давление в кубе колонны 116 кПа; давление на выходе из колонны 115 KRa; давление на выходе из печи 69 кПа; температура пирогаза на выходе из печи 646 С; концентрация кетена в пирогазе 7,1%.

Таким образом, регулирование давления в кубе с коррекцией по перепаду обеспечивает компенсацию отклонений технологического режима ввиду сажеотложений. Регулирование температуры в кубе колонны в зависимости от отбора кубового остатка позволяет своевременно удалять тяжелый остаток, предотвращая его накопление в кубе колонны. Коррекция температурного режима пиролиза по возмущению— давлению паров ацетона на выходе из колонны — позволяет улучшить качество регулирования состава пирогаза, В результате использование предлагаемого способа управления позволяет увеличить выход целевого продукта (кетена) и поддерживать энергозатраты на минимальном уровне, Формула изобретения

Способ управления процессом получения кетена путем пиролиза ацетона, включающий регулировайие температуры пирогаза на выходе печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза на выходе печи, регулирование уровня ацетона в сырьевой емкости изменением подачи в нее свежего ацетона, регулирование подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, подачи пара в куб колонны и отбора кубового остатка, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и снижения энергозатрат, дополнительно измеряют давление пирогаза на выходе печи и паров ацетона на выходе колонны-испарителя, температуру, давление и уровень в кубе колонны, регулируют давление в кубе колонны изменением подачи пара в него с коррекцией по перепаду давления на выходах печи и колонны-испарителя, регулируют уровень в кубе колонны изменением подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, регулируют температуру в кубе колонны изменением отбора кубового остатка, а подачу топливного газа в печь дополнительно корректируют в зависимости от давления паров ацетона на выходе колонны-испарителя.

Составитель В,Тучинский

Редактор В,Петраш Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1377 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101