Способ управления двухступенчатым реактором дегидрирования углеводородного сырья

Способ управления двухступенчатым реактором дегидрирования углеводородного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ РЕАКТОРОМ. ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ путем регулирования состава контактного газа после первой и второй ступеней реактора изменением температуры реакционной смеси на входе соответствующей ступени реактора в зависимости от расхода сырья в реактор и состава газа на входе соответствующей ступени реактора, регулирования расходов свежего сырья и пара, отличаюD; и и с я тем, что, с целью снижения расхода сырья и энергозатрат, регулируют соотношение расходов свежего сырья и пара изменением расхода .пара, а расход свежего сырья и состав контактного газа после первой и второй ступеней реактора регулируют в зависимости от расхода топливного газа в печь, количества энергозатрат I на стадиях дегидрирования и разделения , количества получаемых побочных (Л и целевого продуктов и потерь целевого продукта.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SLI„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3641506/23-26 (22) 13.07,83 (46) 23.08.85. Бюл.¹ 31 (72) В. И.Крутилин, Л.А,Орехов, В.M.Ãðèãoðaâ, И.П.Безносов, Н.А.Колпиков.и С.Н.Гвоздев (53) 66.012-052 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №.298364, кл. В 01 I 3/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 717025, кл. С 07 С 15/10, 1978. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ РЕАКТОРОМ. ДЕГИДРИРОВАНИЯ

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ путем регулирования состава контактного газа после первой и второй ступеней реактора изменением температуры реакционной смеси на входе соответствующей (51)4 С 07 В 35/04 С 05 11 27/00 ступени реактора в зависимости от рас. хода сырья в реактор и состава газа на входе соответствующей ступени реактора, регулирования расходов свежего сырья и пара, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью снижения расхода сырья и энергозатрат, регулируют соотношение расходов свежего сырья и пара изменением расхода .пара, а расход свежего сырья и состав контактного газа после первой и второй ступеней реактора регулируют в зависимости от расхода топливного газа в печь, количества энергозатрат на стадиях дегидрирования и разделения, количества получаемых побочных и целевого продуктов и потерь целевого продукта.

11 74421 ти при. автоматизации процессов дегид- 5 рирования.

Цель изобретения — снижение рас10 ся датчиком 1 и регулируется в первую

Пар подогревается в печах 6 и 7. ТемДавление топливного газа, подаваемого в печь 6, измеряется датчиком 2440 и регулируется клапаном 25, а в печь

7 — соответственно датчиком 26 и клапаном 27. Расход пара в печь измеряется датчиком 28 и регулируется клапаном 29. В вычислительном блоке 30 45 осуществляется расчет энергозатрат, количества получаемых целевых и побочных продуктов, а в блоке 31 оптимизация — расчет управляющих воздейст50

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промьппленносхода сырья и энергозатрат.

На чертеже представлена система управления для реализации предлагаемого способа.

Расход сырья в реактор измеряетступень 2 реактора с помощью регулятора 3 и клапана 4. Расход пара в печь регулируется регулятором 5. пература перегретого пара в печи 6 измеряется датчиком 8 и регулируется регуляторами 9 и .10, а температура перегретого пара в печи 7 измеряется датчиком 11 и регулируется регуляторами 12 и 13.

Температура реакционной смеси на входе первой ступени реактора измеряется и регулируется соответственно датчиком 14 и регулятором 15, а состав контактного газа после первой ступени реактора — датчиком 16 и регулятором 17. Температура реакционной смеси на входе второй ступени реактора после межступенчатого перегревателя 18 измеряется и регулируется соответственно датчиком 19 и регулятором 20, а состав контактного газа после второй ступени 21 реактора — датчиком 22 и регулятором 23, вий.

Расход и состав углеводородного конденсата измеряются датчиками 32 и 33, расходы несконденсированного газа (абгаэа )и свежего сырья — датчиками 34 и 35, Состав газа на входе в первую ступень реактора измеряется датчиком 36. Расходы топливного газа в печи 6 и 7, воды и этилен

35 гликоля на стадию. разделения измеряются датчиками 37-40. Разделение продуктов дегидрирования осуществля— ется в аппарате 4,1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для реактора дегидрирования этилбензола в стирол осуществляется стабилизация содержания стирола в контактном газе после первой и второй ступеней реактора (Х и Х - ), Основными побочными продуктами являются бентол и несконденсированный газ, Оптимальную величину расхода свежего сырья (этилбензольной шихты ) можно определить по выражению

opt 1 "тг 2 "э g%un Ф *n «P и (Р)

С Чэ Ч ц«> где а„- а - коэффициенты;

Чтг расход топливного газа;

Ч вЂ” количество энергозатрат э (пара, холода, воды ) на стадии дигидрирования;

Чцд- количество получаемого целевого продукта (стирола ); сэ

F — расход свежего сырья, измеряемый датчиком 35;

Ч,„ „„- количество получаемых побочных продуктов;

Ч, — количество энергозатрат на стадии разделения; — количество потерь целевопцд го продукта.

Количество энергозатрат на стадии разделения определяется по выражению

Ч Ч % (г)

Ч э =+ вод Ч кол «р

Ч где Ч,э — Расход воды, измеРЯемый датчиком 39; — расход холода (этилен° гликоля ), измеряемый

% датчиком 40; — расход пара, измеряемый датчиком 28.

Расход топливного газа определяется, как

"тг Ч тг Ч тг (э) где Ч,„„ и Ч, — расходы топливно1

ro газа в печи

6 и 7, измеряемые датчиками 37 и 38, 1174421 4 первой и второй ступени реактора определяется по выражениям:

1 Ф ш ш

=-ы F +ы х +а х +a а,. + ст ор1 «12 er 1Э ст 1Ф тс

Г Уь УВК

I где К

1 коэффициент, учитывающий наличие примесей в целевом продукте, например этилбензола в стироле — ректи- 11, фикате в производстве стирола; содержание стирола в углеводородном конденсате (УВК), измеряемое датчиком 33; расход углеводородного кон-. денсата, измеряемый датчиком 32; содержание стирола в этилбензольной шихте, измеряемое 20 датчиком 36; расход этилбензольной шихты, измеряемый датчиком 1; количество смолы, образующейся при разделении УВК (зано- 25 сится в блок 30 по результатам работы стадии разделения). ество побочных продуктов

ЧВК

"ст

УВК т хст ш

) смолы I

Колич равно

30 где x6T — содержание бентола в УВК, ЧВК

УВк измеряемое датчиком 33; — расход УВК, измеряемый датчиком 32; ),„бс — РасхоД несконДенсиРованного газа (абгаза ),измеряемый датчиком 34. 40

Количество энергозатрат на стадии разделения определяется по выражению р У8К ЧВК ЧВк УВк с), =Ы F х +ы F х +ы х F 45

Э ст Э Бт В ст (6) 50 (71 55

%па,o =%смолы

Количество целевого продукта (стирола) определяется по выражению

УЬК ЧВК

%пop бт a6r (о) где а„— а1о — ко эффициенты; хш — содержание бентопа бт в этилбензольной шихте,измеряемое . датчиком 36.

Количество потерь целевого продук. та (стирола) равно

Оптимальная величина содержания целевого продукта (стирола ) после р

"ЫщВЪ q + "м "т un тт и ор+" В С э "тэ "и цп ®

Lö lЦ I

Х =-q F +et X +"22" <т " 2Э Ч тг ст ор 2о 2 ст

24 ) Э 2f иП 2ЬЧ ППР 2т "Э 29 )ПЦП1

Ъ -Ы +Ы (9) где а 1 — а 2э — коэффициенты;

;х — содержание бентола в

-6n контактном газе после первой ступени реактора, измеряемое датчиком 16.

Оптимальный расход пара на дегидрирование равен

=К F (о1 тпрр opt u opt где К„ — коэффициент пропорциональности, Компромисс, возникающий при управлении двухступенчатым реактором дегидрирования углеводородного сырья, в частности этилбензола в стирол, заключается в следующем: режимные параметры Fîpt ;хот ор1

Й 1

"c T opt и 1 „,„ор определяются по выражениям (1 ), (8 ), (9 ) и (10 ) с учетом зависимостей (2 ) -(7).

При высоких значениях х и х

1 ст обеспечивается высокий выход стирола на пропущенный этилбензол, снижаются энергозатраты, но возрастает образование побочных продуктов и, как следствие, большие потери сырья.

1 %.

При низких значениях хсти хот снижается образование побочных продуктов, но увеличиваются энергозатраты вследствие необходимости увеличения нагрузки по шихте F для выполнения плана по целевому продукту и стиролу.

Распределение интенсивности процесса по ступеням реактора, определяемое величинами,х и хоо> завиI сит от степени влияния данного распределения на показатели процесса. Так, например, если увеличение х,1, приводит к более значительному возрастанию образования побочных продуктов, чем увеличение х,,,то в этом случае более интенсивно необходимо вести процесс во второй ступени. Если увеш личение F приводит к более значительному возрастанию энергозатрат, 1174421 чем увеличение образования побочных продуктов в эквивалентном соотношении при увеличении х.,и х, то необ.Тходимо. уменьшить значение F с увеличением в соответствующих пропорциях х и х,для выполнения плана по стиролу, С помощью регуляторов 3 и 5 осуществляется стабилизация расходов сырья, подаваемого на реактор, и пара. С помощью регуляторов 15, 9 и 10 осуществляется стабилизация темпера- туры реакционной смеси на входе в первую ступень 2 реактора путем изменения расхода топливного газа в печь 6. С помощью регулятора 17 осуществляется стабилизация состава контактного газа после первой ступени реактора путем выдачи воздействия в камеру задания регулятора 15.

Аналогично с помощью регуляторов

12, 13 и 20 осуществляется стабилизация температуры реакционной смеси на входе во вторую ступень 21 реактора путем изменения расхода топливного газа в печь 7. С помощью регулятора 23 осуществляется стабилизация состава контактного газа после второй ступени реактора путем выдачи воздействия в камеру задания регулятора 20.

Блок 30 осуществляет определение энергозатрат в стадии дегидрирования по выражению (2 ), расхода топливного газа по выражению (3 ), количества целевого продукта по выражению (4 ), 10 количества побочных продуктов по выражению(5), энергозатрат в стадии разделения по выражению (6 1, потерь целевого продукта по выражению(7).

Результаты расчетов передаются в

15 блок 31, который осуществляет определение оптимальных величин расхода сырья по уравнению(1 1, состава контактного газа (содержание целевого продукта ) после первой и второй сту20 пеней реактора по уравнениям (8 1 и .(9 ), расхода пара по выражению (10 1 с выдачей управляющих воздействий в камеры задания регуляторам 3,17, 23 и 5.

Предлагаемый способ позволяет снизить расход сырья, энергозатрат и, соответственно, удельные переменные технологические затраты на 1Х.! 174421

Осм(и дозбратнов с и с

JnONa

5136/25 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Г,Огаджанов

Редактор, Н.Яцола Техред И.Асталош Корректор А.Обручар