Система автоматического управления производством стирола

 

ОПИС

ИЗОБР

К АВТОРСКОМ

I) 56)943

Союз Совет"кнх

Социалистки::;:нк

Республик (61) Дополнительное (22) Заявлено 69.06.7

1) М. Кл.-" б 050 21/00

С 07С 15jl0 с прпсосдппенпсз

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.06 7

Дата опубликования

3) УДК 547.538.141:

: 66.012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. P. Тучинский и В. A. Приходай (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВОМ СТИРОЛА

Изобретение относится к системам автоматического управления производством стирола и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и других отраслей промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом дегидрирования этилбензола, содержащее «роматограф на линии контактного газа, связанный с регулятором состава, и регулятор соотношения расходов сырья и несконденсированного газа. Устройство осуществляет регулирование концентрации целевого продукта в контактном газе дегидрирования (1).

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает оптимального управления производством стирола, поскольку не учитывает работу колонны ректификации.

Наиболее близкой из известных систем к предлагаемой по технической сущности является система автоматического управления, содержащая контур регулирования суммарного потока, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного механизма, датчики расхода и концентрации на линиях свежего и рециклового сырья, исполнительные механизмы (2).

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает требуемые значения расходных коэффициентов по сырью и энергозатратам из-за следующих факторов: не учитываются качественные показатели процессов, не производится управления основными технологическими режимными параметрами (температура реакций, подача теплоносителя в ректификационные колонны и т. п.), не производится координация работы отдельных технологических установок с точки зрения оптимальности всей системы.

10 Целью изобретения является повышение производительности установки производства стирола и снижение расходных коэффициентов по сырью и энергозатратам, Цель достигается тем, что в известную си15 стему автоматического управления производством стирола, включающего агрегат дегидгирования этилбензола, первую и вторую рек. тификационные колонны, связанные рецикловым потоком этилбензола-возврата с агрсга20 том дегидрирования, содержащую контур регулирования расхода суммарного потока этилбензола в агрегат дегидрирования, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного механизма, датчики

25 расхода и концентрации на линиях свежего этилбензола, контактного газа, этилбснзолавозврата и стирола-сырца, исполнительные ме«анизмы на линиях топливного газа, пара в первую и вторую ректификационные колон30 ны, (дополнительно) введены блок регулиро561943

65 при С5/б <С вания содержания стирола в контактном газе дегидрирования, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии контактного газа, а выход — к исполнительному механизму на линии топливного газа, блок регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии этилбензола-возврата, а выход — к исполнительному механизму на линии .пара в первую ректификационную колонну, блок регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце, первый вход которого подключен к датчику концентрации на линии стирола-сырца, а выход — к исполнительному механизму на линии пара во вторую ректификационную колонну; блок согласования режимов работы агрегата дегидрирования и ректификационных колонн, входы которого подключены к выходам датчиков концентрации на линиях свежего этилбензола, этилбензолавозврата, контактного газа, стирола-сырца, расхода на линиях свежего этилбензола, этилбензола-возврата, а выход — ко вторым входам блока регулирования содержания стирала в контактном газе дегидрирования, блока регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блока регулирования содержания этилоензола в стироле-сырце, блока регулирования расхода суммарного потока этилбензола.

На чертеже изображена блок-схема системы управления производством стирола, где толстыми линиями показаны технологические потоки, а тонкими — связи блоков управления.

Производства стирола включает в себя агрегат дегидрирования 1 и две основные ректификационные колонны. Первая из них — колонна 2 выделения этилбензола-возврата, вторая колонна 3 выделения стирала-сырца.

В производство входит также ректификационная колонна 4, предназначенная для отделения побочного продукта — бензола.

Для контроля производства используются датчики 5, 6 и 7 расхода соответственно све жего этилбензола, суммарного этилбензола и этйлбензола-возврата, а также датчики 8, 9, 10 и 11 концентрации на линиях соответственно свежего этилбензола, этилбензола-возврата, контактного газа и стирола-сырца. Для воздействия на технологические режимы производства используются следующие исполнительные механизмы: 12 — на линии свежего этилбензола; 13 — на линии топливного газа;

14, 15 на линии подачи пара соответственно в колонны 2 и 3.

Система управления содержит блок 16 согласования режимов работы агрегатов дегидрирования и ректификационных колонн, блок

17 регулирования расхода суммарного потока этилбензола, блок 18 регулирования содержания стирола в контактном газе дегидрирования, блок 19 регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блок 20 регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце.

Работа системы управления заключается в следующем.

Особенностью производства стирала является наличие в нем рецикла, связывающего агрегат дегидрирования и колонны ректификации. Наличие рецикла не позволяет разбить задачу оптимального управления производством на отдельные подзадачи — независимое управление каждым агрегатом в отдельности. Для оптимального управления производством стирола и предназначена данная система.

Система управления представляет собой двухступенчатую структуру. Нижняя ступень — стабилизация основных режимных параметров. С помощью блока 17 осуществляется стабилизация расхода суммарного потока этилбензола на агрегат дегидрирования 1 путем воздействия на исполнительный механизм 12 по замеру от датчика 6. Блок

18 путем воздействия на исполнительный механизм 13 регулирует содержание стирола (целевого продукта) в контактном газе, замеряемое с помощью датчика 10. Блок 19 путем воздействия на исполнительный механизм 14 регулирует содержание стирола в дистилляте колонны 2 (этилбензоле-возврате) по замеру от датчика 9. Блок 20 путем воздействия на исполнительный механизм 15 регулирует содержание этилбензола в кубовом продукте колонны 3 (стироле-сырце) по замеру от датчика 11.

Верхняя ступень системы управления — координация работы агрегата дегидрирования 1 и ректификационных колонн 2, 3, 4. Эта функция выполняется с помощью блока 16. По информации от датчиков и с помощью математических моделей процессов дегидрирования и ректификации блок 16 оценивает эффективность работы производства путем определения значения соответствующего критерия (например, значения технологической себестоимости), находит оптимальные режимы из условия экстремума критерия и выдает значения этих режимов в виде уставок блокам регулирования 19 и 20. При этом влияние стабилизируемых режимов на общий критерий работы производства следующее: содержание стирола в контактном газе определяет производительность по целевому продукту (стиролу) и потери основного продукта; содержание стирола в этилбензоле-возврате определяет потери основного продукта, поскольку возвращающийся в реактор стирол разлагается; содержание этилбензола в стироле-сырце oIIределяет качество целевого продукта; суммарный расход этилбензола определяет энергозатраты и производительность.

Критерий оптимизации записывается, например, так:

Ь = G„ք— 3,— 3,= mi e

561943 где 6„ — выработка производства по стиролу;

Б — цена стирола;

3, — энергетические затраты;

3, — затраты на свежее сырье;

С;> ;, С " — текущее и заданное значениеконцентрации этилбензола в стиролесырце соответственно.

Г1реимуществом предлагаемой системы по сравнению с известной является то, что ее применени= позволяет снизить себестоимость стирола за счет управления основными технологическими режимными параметрами по качественным показателям и координации работы отдельных технологических установок с точки зрения оптимальности производства в целом.

Теоретическая (путем моделирования на

ЭВМ «Минск-32») и экспериментальная (на действующем производстве стирола) проверка предлагаемой системы показали, что внедрение системы может обеспечить снижение расходного коэффициента по сырью (этилбензолу) не менее 2%; снижение расходного коэффициента по энергозатратам не менее 4% с годовой экономией 100 и более тыс. руб:

Формула изобретения

Система автоматического управления производством стирола, включающего агрегат дегидрирования этилбензола, первую и вторую ректификационные колонны, связанные рецикловым потоком этилбензола-возврата с агрегатом дегидрирования, содержащая контур регулирования расхода суммарного потока этилбензола в агрегат дегидрирования, состоящий из датчика расхода, блока регулирования расхода и исполнительного механизма, датчики расхода и концентрации на линиях свежего этилбензола, контактного газа, этилбензола-возврата и стирола-сырца, исполнительные механизмы на линиях топливного га5

2д

35 за, пара в первую и вторую ректификационные колонны, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности производства, она содержит блок регулирования содержания стирола в контактном газе дегидрирования, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии контактного газа, а выход — к исполнительному механизму на линии топливного газа; блок регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, первый вход которого подключен к выходу датчика концентрации на линии этилбензола-возврата, а выход †исполнительному механизму на линии пара в первую ректификационную колонну; блок регулирозания содержания этилбензола в стироле-сырце, первый вход которого подключен к датчику концентрации на линии стироласырца, а выход — к исполнительному механизму на линии пара во вторую ректификационную колонну; блок согласования режимов работы агрегата дегидрирования и ректифпкационных колонн, в оды которого подключены к выходам датчиков концентрации на линиях свежего этилбензола; этилбензолавозврата, контактного газа, стирола-сырца, расхода на линиях свежего этилбензола, этилбензола-возврата, а выход — ко вторым входам блока регулирования содержания стирола в контактном газе дегидрирования, блока регулирования содержания стирола в этилбензоле-возврате, блока регулирования содержания этилбензола в стироле-сырце, блока регулирования рас ода суммарного потока этилбензола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство по заявке

М 1896263/26, кл. С 07b 29(00, 1973.

2. Патент Японии № 48 — 34992, кл. В 10j

1/00, опубл. 1973. о61943

Эп илбензол — 8оз5ратп

77

Составитель Л. Александров

Техред Л. Орлова Корректор Е Хмелева

Редактор Т. Девнтко

Заказ 1537/14 Изд. Ке 513 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2