Способ автоматического управления технологическим процессом получения 1,2-дихлорэтана из этилена и абгазного хлора

 

Изобретение относится к управлению химико-технологическими процессами, проводимыми в каскаде реакторов для получения 1,2-дихлорэтана хлорированием этилена в жидкокипящей реакционной массе. Автоматическое управление технологическим процессом получения 1,2-дихлорэтана из этилена и абгазного хлора осуществляют при проведении процесса в последовательно включенных двух реакторных узлах, в жидкой кипящей реакционной массе. Применяют узел хлорирования исходного этилена и узел дохлорирования абгазного этилена, поступающего с узла хлорирования. Потоки сконденсированных продуктов частично возвращаются в соответствующий реактор для поддержания в нем уровня реакционной массы и частично выводятся из узла путем регулирования заданного расхода 100%-ного хлора. Поправку измеренной величины расхода абгазного хлора (который определяет заданный поток целевого дихлорэтана) ведут по его температуре, давлению и концентрации. Соотношение потока этилена, который подают в избытке, и поток хлора регулируют по температуре и давлению этилена. Коэффициент избытка потока этилена по отношению к потоку 100%-ного хлора на входе реактора-хлоратора корректируют в зависимости от концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора: чем концентрация хлора больше, тем величина избытка меньше. Пропорционально потоку этилена, поступающего с абгазами из реактора-хлоратора, подают поток исходного абгазного хлора в реактор-дохлоратор. Технический результат - обеспечение минимально допустимых потерь этилена и абгазного хлора при проведении процесса хлорирования этилена. 1 ил.

Изобретение относится к способам управления химико-технологическими процессами, проводимыми в каскаде реакторов, точнее к двухреакторному процессу, состоящему из хлоратора и дохлоратора, получения 1,2-дихлорэтана хлорированием этилена в жидкокипящей реакционной массе образующихся продуктов с выводом этих продуктов в виде парогазовой смеси с "инертами", содержащимися в исходном абгазном хлоргазе, при минимально допустимых расходных коэффициентах по этилену и отсутствии хлора в газовых выбросах.

Оно может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ управления процессом получения дихлорэтана из этилена и хлора (см. "Способ управления работой реактора прямого хлорирования этилена в среде жидкого дихлорэтана". Заявка РФ на изобретение 951189/95/25, (13) А от 09.11.95 г., 6 В 01 J 19/00. G 05 DS 27/00 Шишкин З.А. и др. - RU, БИ 28, ч.1, 10.10.97, стр. 82.), связанный с коррекцией соотношения этилен/хлор на входе реактора по результатам сравнения измеренной температуры реакционной массы в реакторе и температуры, вычисленной по измеренной величине давления паров над реакционной массой. Однако этот способ управления не учитывает переменную концентрацию хлора в потоке исходного абгазного хлора и поэтому не обеспечивает минимальные удельные затраты этилена при изменении указанной концентрации хлора. Кроме того указанный способ относится к однореакторному процессу получения дихлорэтана.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ управления процессом получения дихлорэтана из этилена и абгазного хлора их взаимодействием в среде жидких кипящих образующихся продуктов путем стабилизации заданного соотношения измеренных потоков этилена и абгазного хлора с пересчетом по показаниям анализатора концентрации хлора в исходном абгазном хлоргазе потока хлора на 100%-ный хлор (см. Лернер А.С., Поволоцкий А.М., Аронович В. В. Система автоматического управления реактором синтеза дихлорэтана. - Хим. Пром., 1990, 3 (183), 55, формула 4).

Недостатком данного способа управления технологическим процессом получения дихлорэтана из этилена и абгазного хлора является большая погрешность вычисления и регулирования соотношения потоков этилена и хлора, поскольку, во-первых, при измерениях расходов этих исходных реагентов не вводятся поправки на отклонения их фактических плотностей от расчетных, во-вторых, не реализуется требование изменения этого соотношения при изменении концентрации хлора в исходном абгазном хлоргазе, и, в-третьих, не обеспечивается минимально допустимая концентрация этилена в абгазах (минимально допустимые потери этилена) при требуемой величине содержания хлора.

Цель изобретения - автоматизация процесса получения 1,2-дихлорэтана из этилена и абгазного хлора.

Технический результат при использовании изобретения выражается в обеспечении минимально допустимых потерь этилена и абгазного хлора при проведении процесса хлорирования этилена в среде жидких кипящих продуктов реакции с выводом синтезированных продуктов в виде смеси их паров с "инертами" исходного абгазного хлора и непрореагировавшим этиленом и возвратом части сконденсированного продукта в реактор для поддержания уровня реакционной массы в двухреакторном узле, включающем реактор-хлоратор с конденсатором дихлорэтана и реактор-дохлоратор абгазного этилена хлоратора с конденсатором дихлорэтана, при заданной допустимой величине концентрации хлора в абгазах газовых выбросов после системы конденсации дихлорэтана реактора - дохлоратора при изменениях концентрации хлора в исходном абгазном хлоргазе в широком диапозоне.

Двухреакторный процесс получения дихлорэтана из этилена и хлора описан (см. Способ получения ДХЭ, Патент 2051891 от 10.01.1996 г., Россия).

Сущность изобретения состоит в следующем.

Коэффициент избытка потока этилена по отношению к потоку 100%-ного хлора на входе реактора-хлоратора корректируют в зависимости от концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора: чем концентрация хлора больше, тем величина избытка меньше.

Рассчитывают величину потока этилена, поступающего с абгазами из конденсатора продуктов реактора- хлоратора в реактор-дохлоратор, пропорционально которой подают поток исходного абгазного хлора в реактор-дохлоратор.

Коэффициент избытка потока этилена по отношению к потоку 100%-ного хлора на входе реактора-дохлоратора корректируют в зависимости от концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора (чем концентрации хлора больше, тем величина избытка меньше) и в зависимости от концентрации этилена в абгазах после конденсаторов реактора-дохлоратора.

Реализацию предлагаемого способа управления технологическим процессом получения дихлорэтана из этилена и абгазного хлора иллюстрирует следующий пример.

Пример Технологический процесс получения 1,2-дихлорэтана из этилена и абгазного хлора реализован в каскаде из двух реакторных узлов (фиг.1), включающих жидкофазный реактор-хлоратор Р1 с конденсатором Кн2 и фазоразделителем Д3 и реактор-дохлоратор Р4 с конденсатором Кн5 и фазоразделителем Д6.

Заданная величина расхода 100%-ного хлора в реактор-хлоратор Р1 отрабатывается регулятором расхода абгазного хлора FRC32, измеренная величина которого корректируется по его температуре от TR12, давлению от PRC22 и концентрации от QR51. Пропорционально указанному потоку 100%-ного хлора регулируется величина расхода этилена в реактор-хлоратор Р1 с помощью регулятора соотношения FFRC31, измеренная величина которого корректируется по его температуре от TR11 и давлению от PRC21, (концентрация этилена в потоке равна 100%, поэтому коррекция по его концентрации не производится). Для обеспечения полного превращения хлора в реакторе-хлораторе Р1 коэффициент избытка этилена на его входе А, отрабатываемый регулятором соотношения этилен/хлор FFRC31, корректируется по изменению концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора, измеряемой анализатором QR51, в соответствии с зависимостью A=A_s+kx(C_022s-C₀₂₂), где A, A_s- текущее и базовое значения коэффициента избытка этилена; С₀₂₂, C_022s - текущее и базовое значения концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора; k - коэффициент.

Управление узлом дохлорирования избыточного этилена, содержащегося в потоке абгазов F₁₂ узла хлоратора, осуществляется следующим образом: - вычисляют с помощью FRC33 величину потока этилена F₁₂₁ с потоком абгазов F₁₂, направляемым из узла хлоратора в реактор-дохлоратор Р4, по формуле: F₁₂₁= F₀₁-F₀₂₁•C₀₂₂•(1+α₄₃)/(1+2α₄₃), (2) где F₀₁ - расход исходного этилена в реактор-хлоратор Р1,
F₀₂₁ - расход исходного абгазного хлора в реактор-хлоратор Р1,
α₄₃ - селективность процесса синтеза дихлорэтана в реакторе-хлораторе Р1;
α₄₃ =С₂Н₃С₃/С₂Н₄С₂ в потоке синтезированных продуктов;
- пропорционально потоку этилена F₁₂₁, формируемому прибором FRC33, подают в реактор-дохлоратор с помощью регулятора соотношения этилен/хлор FFRC34 дополнительный поток исходного абгазного хлора.

При этом коэффициент избытка этилена на входе в реактор-дохлоратор регулятора соотношения FFRC34 корректируют по изменению концентрации хлора в исходном абгазном хлоре в соответствии с зависимостью (1) и по концентрации этилена в абгазах после узла дохлорирования от анализатора QR52.

Соответственно уровень в хлораторе Р1 и дохлораторе Р4 поддерживается путем возврата потоков F₁₃₂, F₂₃₂ - части сконденсированных продуктов F₁₃, F₂₃, а избыточные потоки F₁₃₁, F₂₃₁ образуют поток синтезированного дихлорэтана-сырца F₃₁.

Таким образом обеспечиваются минимально допустимые потери этилена с абгазами при допустимом значении микроконцентраций хлора в этих абгазах.

Формула изобретения

Способ автоматического управления технологическим процессом получения 1,2-дихлорэтана из этилена и абгазного хлора, который остается при конденсации хлора из электролитического хлоргаза и содержит хлор переменной концентрации и "инерты", в жидкой кипящей реакционной массе образующихся продуктов с выводом этих продуктов в виде парогазовой смеси с "инертами", содержащимися в исходном абгазном хлоргазе, реализованным в виде последовательно включенных двух реакторных узлов: узла хлорирования исходного этилена, включающего реактор - хлоратор и конденсатор продуктов, и узла дохлорирования абгазного этилена узла хлорирования, включающего реактор - дохлоратор и конденсатор образующихся в реакторе продуктов, потоки сконденсированных продуктов частично возвращаются в соответствующий реактор для поддержания уровня реакционной массы, а частично выводятся из узла путем регулирования заданного расхода 100%-ного хлора с поправкой измеренной величины расхода абгазного хлора по его температуре, давлению и концентрации, который определяет заданный поток целевого дихлорэтана, регулирования соотношения потока этилена, который подают в избытке, и потока хлора с поправкой измеренной величины расхода этилена по его температуре и давлению, регулированием уровня реакционной массы в реакторе изменением величины возвращаемого в реактор потока сконденсировавшихся продуктов, отличающийся тем, что коэффициент избытка потока этилена по отношению к потоку 100%-ного хлора на входе реактора - хлоратора корректируют в зависимости от концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора: чем концентрация хлора больше, тем величина избытка меньше; рассчитывают величину потока этилена, поступающего с абгазами из конденсатора продуктов реактора - хлоратора в реактор - дохлоратор, пропорционально которой подают поток исходного абгазного хлора в реактор - дохлоратор; коэффициент избытка потока этилена по отношению к потоку 100%-ного хлора на входе реактора - дохлоратора корректируют в зависимости от концентрации хлора в потоке исходного абгазного хлора (чем концентрация хлора больше, тем величина избытка меньше) и в зависимости от концентрации этилена в абгазах после конденсаторов реактора - дохлоратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1