Способ управления циклическим процессом получения изопрена

Способ управления циклическим процессом получения изопрена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА каталитическим расщеплением 4,4-диметил-1 ,3-диоксана, проводимым в системе реакторов, работающих поочередно в циклах контактирования и регенерации , путем стабилизации общего расхода перегретого водяного пара регулирования расхода воздуха вреактор в зависимости от температуры в слоях катализатора и. расхода насыщенного пара в реактор в зависимости от температуры над слоями катализатора, отличающий с я тем, чтр с целью повьшюния внхода целевого продукта и снижения энергозатрат, дополнительно измеряют концентрации кислорода в газах регенерации и изопрена в контактном газе, расходы воздуха и сырья в реактор, по измеренным значениям параметров определяют степень выжига кокса и придостижении степени выжига кокса верхнего граничного значения регулируют рас-. ход перегретого водяного пара, подаваемого на регенерацию в зависикюсти от расхода и температуры насыщенкого пара, температур перегретого, пара и смеси насыменного и перегретого пара, при этом пар регейерации направляют на контактирование.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3Ю9 С 07 С 11/18; Ф 059 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHptn é

: . -.6й 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АИТОРОЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3354827/23«26 (22) 19. 11. 81 (46 > 15. 07. 83. Бюл, Р 26 (72) A.È.Êèïåð, Т.-И. С.Подольский, H.Ã.Ãîðåëèê, Г.Т,Щербань, О.Е.Баталин, И.N.Белгородский, Э.A.Тульчинский, В..И.Невструев и В.А.Родионов (5 3,) 66-012. 52 (088. 8 ) (561 1. Брусов. Н.Н. и др. Сб. "Автоматизация химических производств".

М, НИИТЗХИМ, 1969, вып.6, с. 69.

2. Технический йроект 2-ой очереди Тобольского комбината по производству иэопрена иэ иэобутилена и формальдегида. Ч. Ч, технологическая

Раздел A-технология производства.

Т. 15. Книга 9, 1974. (54) (57) СПОСОБ УПРЛВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРЕНА каталитическим расжеплением 4,4-диметил-1,3-диоксана, проводимым в системе реакторов, работаюжих поочередно в циклах контактирования и регенерации, путем стабилизации обжего расхода перегретого водяного пара, регулирования расхода воздуха в реактор в зависимости от температуры в слоях катализатора и расхода насйженного пара в реактор в зависимости от температуры над слоями катализатора, . о т л и ч а ю ж и и с я тем, что, с целью повьиаения выхода целевого продукта и снижения энергозатрат, дополнительно измеряют концентрации кислорода в газах регенерации и изопрена в контактном газе, расходы воздуха и сырья в реактор, по измеренным значениям параметров определяют степень выжига кокса и при достижении степени выжига кокса верхнего Я граничного значения регулируют расход перегретого водяного пара, подаваемого на регенерацию в зависимости от расхода и температуры насыженного пара, температур перегретого . пара и смеси насиженного и перегре- Я того пара, при этом пар регенерации направляют на контактирование.

1028655

Изобретение относится к управле-, нию каталитическими процессами с периодической регенерацией катализатора и может быть испольэоваио. в производствах изопрена иэ диметилдиоксана, иэопрена иэ иэопента- 5 на,бутадиена из бутиленов в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ управления про цессом регенерации катапитизатора в циклическом процессе .путем регулирования максимальной температуры в, слое катализатора изменением подачи паровоэдушной смеси (11. r. недостатком этого способа явля ется отсутствие учета количества 15 кокса, отложившегося на катализаторе„> что приводит к повышенным энергозат. ратам.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо- 20 соб управления процессом получения иэопрена каталитическим расщеплением 4,4-диметил-1,3-диоксана, прово.димым в системе реакторов, работающих поочередно в циклах контактирования и регенерации, путем стабилизации общего расхода перегретого водяного пара, регулирования расхода воздуха в реактор в зависимости от температуры в слоях катализатора и расхода насыщенного пара в реактор в за- ЗО висимости от температуры над слоями катализатора l2 3.

Однако при управлении процессом .отсутствует учет связи между реакторами, работающими в циклах контак- З5 тирования и регенерации, а также не учитывается количество кокса, отклонившегося на катализаторе в цикле контактирования, что влечет за собой непроизводительные затраты 40 водяного пара и способствует неэффективному использованию сырья.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта и снижение энергозатрат. 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления циклическим процессом получения изопрена путем стабилизации общего расхода перегретого водяного пара, регулирования расхода воздуха в реактор в зависимости от температуры в слоях катализатора дополнительно измеряЮт концентрации кислорода в газах регенерации и изопрена в контактном газет, расходы воздуха и сырья в реактор, по этим измеренным значениям параметров определяют степень выжига кокса и при достижении степени выжига кокса верхнего граничного значения регулируют расход перегретого водя- 60 ного пара, подаваемого на регенерацию в зависимости от расхода и температуры насыщенного пара, темпе ратур перегретого пара и смеси на-: сыщенного и перегретого пара, при .

I этом снятый с регенерации пар направляют íà контактирование.

На чертеже представлена блоксхема реализации способа, Технологическая система и схема управления включает реактор 1, находящийся в цикле контактирования, реактор 2, находящийся в цикле регенерации, пароперегревательную печь

3, термопары 4, измеряющие температуру над слоями катализатора, термопары 5, эамеряющие температуру в слоях катализатора, регулятор б температуры над слоями каталйзатора в цикле контактирования, датчик

7 общего расхода пара в печь, регулятор 8 расхода пара в печь, клапан 9 на линии подачи пара в печь, шиберы 10 на линии подачи перегретого пара на слои катализатора, датчик 11 расхода насыщенного пара по слоям, клапаны 12 на линии подачи насыщенного пара по слоям, регулятор

13 температуры над слоем катализатора и цикле регенерации, датчик 14 расхода воздуха на реактор в цикле регенерации, клапаны 15 на линиях подачи воздуха по слоям катализатора, блок 1б управления температурами в слоях катализатора, общие шиберы 17 на линиях подачи перегретого нара в реактор, датчик 18 расхода сырья на реактор в цикле контактирования, датчик 19 состава контактного газа, газоаналиэатор 20 газов регенерации, датчик 21 температуры перегретого пара, блок 22 для определения количества отложившегося кокса в цикле контактирования, определения количества кислорода, израсходованного на выжиг кокса и управления шибером на линии подачи перегретого пара в реактор, находящегося в цикле регенерации,,датчик 23 температуры смеси перегретого и насыщенного пара, датчик 24 температуры насыщенного пара, блок 25 для определения расхода перегретого пара в цикле регенерации.

Способ управления осуществляют следующим образом.

Один иэ реакторов, например 1, находится в цикле контактирования, другой, например 2 - в цикле регенерации ° На реактор 1 подают сырье4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМД l c небольшими примесями органических веществ. Расход сырья замеряют при помощи датчика 18, На систему реакторов 1 и 2 подают пар, перегретый в печи 3. Общий расход пара замеряют датчиком 7 и стабилизируют регулятором 8 путем возДействия на клапан 9. В реакторах 1 и 2 температуру над слоями замеряют при помощи термопар 4, а в слоях катализаторапри помощи термопар 5. Температуру над. слоями катализатора в цикле контактирования регулируют регулятора1028655 ми б, изменяющими расход перегретого пара, подаваемого над каждым слоем катализатора, путем воздействия на шиберы 10 на линиях перегретого пара. На линии контактного газа установлен датчик 19, при помощи которого определяют концентрацию иэопрена в контактном газе. В блоке 22 ,по концентрации иэопрена в контактном газе и расходу сырья рассчитывают выработку изопрена эа цикл кон" 1О тактирования

Н

М„= e, Ц с„(сУ, (<) о

15 где Ч вЂ” выработка изопрена эа цикл контактирования; б (4)- расход сырья на реактор в текущий момент времени;

С„(+1- концентрация изопрена в контактном газе в текущий момент времени;

1 — текущее время от начала цикла контактирования, — длительность цикла контактирования.

Известно,что количество отло,жившегося кокса за цикл контактировайия можно, с достаточно высокой степенью точности, вычислить по формуле ЗО

М, = 0,007 Мр . (2) Количество отложившегося кокса также определяют в блоке 22.

На чертеже для реактора 1, находящегося в цикле контактирования, не показана обвяэка по линиям насыщенного пара, воздуха и газов регенерации„ она полностью аналогична обвяэке реактора 2, нахадящегося в цикле регенерацйи. Обвязка всех 4О слоев аналогична.

В цикле регенерации в реактор 2 подают паровоэдушную смесь. Расход воздуха в реактор определяют датчиком 14, расход насыщенного пара измеряют датчиком 24, а температуру перегретого пара датчиком 21, Управление температурой в слоях катализатора реактора 2, находящегося в цикле регенерации осуществляют блоком

1б путем изменения расхода воздуха при помощи клапанов 15 на линиях подачи воздуха по слоям катализатора .

Температуру паровоздушной смеси, поступающей на слои реактора 2, замеряют термопарами 4 и регулируют регуляторами 13 путем изменения р,схода насыщенного пара при помощи кла-. панов 12, установленных на линиях подачи насыщеннОго пара. На линии газов регенерации из реактора 2 уста- бО новлен газоаналиэатор 20, при помощи которого определяют коннентрацию кислорода в газах регенерации. В блоке 22 по концентрации кислорода в газах регенерации и расходу возду- б5 ха в реактор рассчитывают текущее количество кислорода, израсходованного на выжиг кокса, отложившегося в цикле контактирования. Из уравнений горения кокса (содержание водорода в коксе, отложивиемся на катализ торе незначительно )

С + О = Со, (3)

2C + О = 2CO, Pf) а также учитывая, что доля реакции (4 ) очень незначительна, следует, что МО < 0,4×,, {5) де М - массовое количество прореагировавшего с- коксом кислорода, необходимое для полного сжигания кокса.

Таким образом, для того, чтобы выжиг кокса составил 75-85%, необходимо, чтоби с коксом прореагировало не менее чем 0,35М„. В блоке

32 сравнивают текущее количество израсходованного кислорода на выжиг кокса М с предельно допустимым мп и как только выполняется условиеМ )Мп

Ч„,= Î»М (Я ..ри помощи блока 22 изменяют положение шибера 17 на подаче перегретого пара в реактор 2 до тех пор,пока расход перегретого пара в реактор

2, поступающий в цикле регенерации только через первый слой катализатора, станет равен нижнему предельно допустимому значению.

Информацию о расходе перегретого пара в реактор иэ блока 25 направляют в блок 22.

В блоке 25 расход перегретого пара определяют приближенно по формуле ,!g - .нп см нп) д) пп см ! где Я вЂ” расход перегретого пара в пп реактор;

Ф„п — расход насыщенного пара на первый слой катализатора;

Т вЂ” температура смеси насысм щенного и перегретого пара, которую замеряют датчиком 23;

Т„„- температура насыщенного пара (измеряют датчиком 24);

Т вЂ” температура перегретого пп пара (измеряют датчиком 211

На чертеже для реактора 2, находящегося в цикле регенерации, не показана обвязка по сырью, контактному газу, а также схема регулирования температур над слоями катализатора изменением перегретого пара в цикле контактирования. Они полностью аналогичны обвязке и схеме

1028655 реактора 1. Обвяэка всех слоев реак- тора одинакова.

Реакторы 1 и 2 поочередно работают в циклах регенерации и контактирования.

В отличие от известного способа управление по данному способу строится с учетом связи между реакторами, находящимися в циклах контактирования и регенерации, После того, как выжиг кокса с катализатора, находящегося в цикле регенерации, достигнет 75-85%, необходимость в подаче больших количеств пара, требуемого для съема тепла (выделяющегося 35 во время регенерации ), с катализатора отпадает. Это позволяет уменьшить расход пара на регенерацию до нижнего предельного уровня (75-85% от начального уровня, При с абилизации 20 общего количества пара на сйстему,. реакторов сэкономленный при регенеВНИИПИ Заказ 4888/21

Тираж 418 Подписное

Филиал ППП "Патент",,r.Ужгород,ул.Проектная,4 рации пар подают на реактор, находящийся в цикле контактирования, По мере продолжительности цикла контактирования активность катализатора снижается и для стабилизации содержания целевого продукта в контактном газ@ необходимо повышение температуры в реакторе. Это повышение и достигается sa счет подачи пара, сэкономпенного при регенерации. При этом расход пара íà регенерацию катализатора снижают при выжиге 75-85% нокса, так как регенерация протекает медленно и скорость отвода тепла может быть значительно уменьшена.

Использование данного способа управления позволяет снизить расход перегретого пара на 0,5 гкал/т иэопрена и за счет увеличения выхода целевого продукта на 0,5% повысить производительность по иэопрену примерно на 500 т/год.