Способ автоматического управления процессом дегидрирования изобутана

 

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом дегидрирования изобутана, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить производительность процесса. Способ реализуется системой автоматического регули-. рования, включающей в себя контур регулирования подачи сырья в печь 1, датчик (Д) 4 расхода, регулятор (Р) 6 расхода, исполнительный механизм (им) 5. Система также содержит контур регулирования температуры сырья на входе реактора изменением подачи топлива в печь (Д 7, Р 8, ИМ 9) с коррекцией по рассчитанным величинам конверсии и выхода целевого продукта. Система включает, кроме того, контур регулирования температуры регенерированого катализатора (Д 10, Р 11, ИМ 12) изменением подачи топлива в регенератор 3 (ИМ 12) и контур стабилизации расходарегенерированого катализатора (Д 13, Р 14, ИМ 15). По температуре и расходу регенерированного катализатора дополнительно корректируют подачу топлива в печь 1. 1 ил. Kwmaj mHuu tas (Л ю 00 ел S Об

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ч

1 I

Ф

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Нснтантний @as

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3804620/31-26 (22) 23.10.84 (46) 07 ° 01.87. Бюл. 11 1 (71) Институт теоретических проблем химической технологии AH АЗССР (72) Т.Н.Шахтахтинский, Г.Н.Абаев, P.М.Касимов, А.М.Алиев, Э.M.Ìàìåäîâ, P.À.Ìåëèêîâ, Н.А.Адилов и Ф.Д.Сулейманов (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 298364, кл. В 01 J 3/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 1213018, кл. С 07 С 11/18, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ 1ИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕГИДРИРОВАНИЯ ИЗОБУТАНА (57) Изобретение относится к способу автоматического управления процессом дегидрирования изобутана, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить производи(5ц 4 С 07 С 5/32, С 05 D 27/00 тельность процесса. Способ реализуется системой автоматического регули-, рования, включающей в себя контур регулирования подачи сырья в печь 1, датчик (Д) 4 расхода, регулятор (Р)

6 расхода, исполнительный механизм (ИМ) 5. Система также содержит контур регулирования температуры сырья на входе реактора изменением подачи топлива в печь (Д 7, P 8, ИМ 9) с коррекцией по рассчитанным величинам конверсии и выхода целевого продукта.

Система включает, кроме того, контур регулирования температуры регенерированого катализатора (Л 10, Р 11

ИМ !2) изменением подачи топлива в регенератор 3 (ИМ 12) и контур стабилизации расхода регенерированого катализатора (Д 13, P 14, ИМ 15). По температуре и расходу регенерированного катализатора дополнительно корректируют подачу топлива в печь 1 ° ил.

1281558

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, протекающими в реакторнорегенераторном блоке с циркулирующим псевдоожиженным слоем катализатора, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления технологическими процессами дегидрирования парафиновых углеводородов.

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа управления.

Технологическая схема и система управления процессом содержат печь 1, реактор 2, регенератор 3, датчик 4 расхода сырья, исполнительный механизм 5 на линии подачи сырья в печь, регулятор 6 расхода сырья, датчик 7 и регулятор 8 температуры сырья на входе реактора, исполнительный ме,ханизм 9 на линии подачи топливного газа в печь, датчик 10 и регулятор

11 температуры регенерированного ка1 тализатора, исполнительный механизм

12 на линии подачи топлива в регенератор, датчик 13 и регулятор 14 расхода регенерированного катализатора, исполнительный механизм 15 на,линии подачи регенерированного катализато.ра, датчики 16 и 17 плотности и теплопроводности контактного газа и вы. числительный блок 18.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор 2 с псевдоожиженным слоем катализатора по трубопроводу поступает сырье (изобутанная фракция). Подогрев сырья осуществляется в печи 1 за счет сжигания топливного газа. Температура сырья на входе в о реактор 2 измеряется датчиком 7 и стабилизируется с помощью регулятора

8 и исполнительного механизма 9, а расход сырья измеряется датчиком 4 и стабилизируется с помощью регулятора

6 и исполнительного механизма 5. Задание регуляторам 6 и 8 устанавливается с выхода вычислительного блока 18.

Катализатор иэ реактора направляется с помощью пневмотранспортера в регенератор 3 для восстановления. В последнем происходит удаление с поверхности катализатора части кокса.

Восстановленный (регенерированный) 4= аЯ+ Ь; х — х

Р,= У Ун,cy +d, Н 1 где у, х > — табличные значения плотн ности и теплопроводности водорода, x ° - средняя величина близких по значению теплопроводностей чистых углеводородных компонентов контактного газа, 40 у, х — плотность и теплопроводность контактного газа1 а, Ь, с, d — коэффициенты.

Кроме того, в блок 18 вводят в ви45 де справочной информации значение концентрации изобутана в сырье, общее давление системы, константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга, постоянный коэффициент, константы, доля активных центров, к началу регенерации не успевших дезактивироваться в реакции, парциальное давление кислорода в газах регенерации, время регенерации, коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров, предэкспоненциальные множители уравнения скорости образования активных центров, адсорбции, скорости регенерации, 35 катализатор возвращается в реактор 2. Температура регенерированного катализатора измеряется датчиком 10 и регулируется с помощью регулятора 11

5 и исполнительного механизма 12, установленного на линии подачи топливного газа в регенератор. Расход катализатора измеряется датчиком 13 и стабилизируется регулятором 14 и исполнительным механизмом 15. Задания регуляторам 11 и 14 устанавливаются с выхода вычислительного блока 18.

Плотность и коэффициент теплопроводности реакции измеряются датчиками

16 и 17 плотности и теплопроводности.

В вычислительный блок 18 поступает с датчиков информация о температуре сырья и катализатора, расходе сырья и катализатора, циркулирующего

20 в системе, плотности и коэффициенте теплопроводности продукта реакции и в нем определяется величина конверсии (6L), плотность (J,) контактного га за беэ учета Н> селективность (S)

25 процесса и выход (Кх S) целевого продукта по следующим уравнениям:

1281558К()эт

P

Р

К,К, К

Е

К = К ехр(- — ); о RT к = к

ЛР 4РО РОТ э

50 (((,S) (К- — — -Рх

Э1+4 а КР(1 -((. ) (55 энергия активации, универсальная газовая постоянная, теплота адсорбции и энергия активации регенерации.

После ввода указанной информации в вычислительный блок 18 последний производит расчет по измеренным значениям плотности и коэффициента теплопроводности текущих значений конверсии, селективности и на их основе — величины выхода целевого компонента (изобутилена) в продуктах реакции. По этим данным и с учетом остальной измерительной информации, а также заданных оптимальных значений конверсии (к,, выхода целевого компонента К - S.в вычислительном блоке 18 производится сравнение измеренных значений К и oL S с оптимальными величинами ((, и (к, S и при наличии отклонения от оптимального режима работы определяются с учетом существующих ограничений значения управляемых параметров (температуры и расходов сы-. рья и катализатора) путем минимизации

I функции,25

Р (11 aC ) 1 .1 ((1(. 8) — 11. S) 1 где теоретические значения конверсии

К и выхода изобутилена (АЯ) определяются по выражениям, в которых уч- 30 тены условия регенерации катализато. ра:

d (а(1 Кф) — — — -" — — = K Э jI—

d(G „„„/Nî) г.р 9 1 — () Ф вЂ” +К вЂ” — — Рх а К (1-Юг) q 1+(P Ь col Ф

1 - Т х — - — —, 1

d ()(а(1 — )к.Ф) — — — — — = K -— --— --— --— -- - - P 1

d(G„м./N ) л, 1+ Кт

К Р 1 Vg 1 — ()(?

° — +К вЂ” — — Рх а K (1 -()(,г) А г1

Р L ф (о .

1-А (8) „(1 = ) 1 — Ч э х — ——

1 — Ч где ()(. — конверсия изобутана, ().Б — выход целевого продукта, а — концентрация изобутана в сырье, вес катализатора, поступающего в реактор, молярный расход изобутана, поступающего в реактор, общее давление системы, константа равновесия, константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга;

Ж Ж вЂ” доля активных центров на катализаторе в момент времени

А — постоянный коэффициент.

При этом

1gK =а — +b 1gT+с Т+dT +e

Р лТ л л э

Ч = 1 — (1 — Ч, )ехр х

К K« P (1 Ф )

1 +4+ + К, (1 — ((,1)аР

1 — (1 — (t )ехр(-К ° Р с ); о (,R P orR

1 Ч -„° Ю

ОО К* À

К = К ехр(- — -), -F. ð

R Т где а, Ь, с, d е — константы, Т вЂ” температура реакции, К„ — константа адсорбционного равновесия, К вЂ” доля активных центров, к началу регенерации.не успевших дезактивироваться в реакции; р — парциальное давление кисОг лорода в газах регенерации, — время регенерации, К* — коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров, оэ (Ро

К вЂ” предэкспоненциальный мно((о житель уравнения скорости образования активных центров, адсорбции и регенерации, Š— энергия активации;

R — - универсальная газовая постоянная;

81558

5 12

0 — теплота адсорбции, Š— энергия активации регеней рации;

Т вЂ” температура регенерации, It

К вЂ” константа скорости pereP нерации.

Полученные расчетные значения температуры и расхода сырья и катализатора передаются в виде задания регуляторам 6, 8, 11, 14, которые управляют исполнительными механизмами 5, 9, 12, 15, установленными на линиях подачи топливного. газа, сырья и катализатора.

Использование предлагаемого способа управления позволяет повысить производительность процесса дегидрирования изобутана. по измеренному значению плотности контактного газа, величины селективности по измеренным значениям плотности и теплопроводности контактного газа и величины выхода целевого продукта по рассчитанным величинам конверсии и селективности, регулирования температуры сырья на входе реактора в зависимости от рассчитанных вели10 чин конверсии и выхода целевого продукта изменением подачи топлива в печь, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, дополнительно измеряют температуру и расход регенерированного катализатора, регулируют подачу сырья на входе печи, скорость циркуляции катализатора и топлива в регенераторе в зависимости от темпе2п ратуры сырья на входе реактора, величин конверсии и выхода целевого про" дукта, температуры и расхода регенерированного катализатора и расхода сырья на входе печи, а подачу топлива

25 в печь дополнительно корректируют в зависимости от расхода сырья на входе печи, температуры и расхода регенерированного катализатора.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом дегидрирования изобутана путем регулирования подачи сырья на вход печи, скорости циркуляции катализатора и топлива в регенератор, измерения плотности и теплопроводности контактного газа на выходе реактора, определения величины конверсии

Составитель Г.Огаджанов

Техред Л.Олейник Корректор Т.Колб

Редактор Н.Гунько

Заказ 7204/19 Тираж 37/ Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская каб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4