Способ управления газофазными каталитическими процессами

. Ароинкин, озанов ОФАЗ- ОЦЕСбу упскимив хиос одного ючаю- ратуры пот ще ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗНЫМИ КАТАЛИТИЧЕСКИМИ ПРСАМИ(57) Изобретение относится к спосоравления газофазными каталитичпроцессами, может быть использованмической и нефтехимической промышти и позволяет сократить расход исхока. Способ реализуется САР, вклй контуры регулирования темпе реакционного потока на входе в первую и вторую ступени реактора изменением по- подачи на вход исходного компонента (датчики (Д) 19, 21, регуляторы 5, 6 (Р), регулирующие органы 9, 10 (РО) на линии подачи кислоты в смесители 3, 4), контуры регулирования температуры реакционного потока на выходе каждой ступени изменением подачи кислорода на вход соответствующей ступени (Р 7, 8, РО 11, 12). САР включает также контуры измерения перепада давления на входе и выходе каждой ступени, температуры и давления на входе и выходе ступени, и по произведению указанных параметров корректируют температуры реакционного потока на выходе соответствующей ступени (Д 27, 29 перепада давле- с ния, Д 23, 25 давления, Д 19, 21 температу ры на входе каждой ступени, Д 28, 30, фу Д 24, 26, Д 20, 22 - на выходе каждой МР ступени, корректирующий Р 33, 34). 1 ил.1284593 10 ТмнавьигдеТек Рв и РваЛР 1Изобретение относится к управлению процессами химической технологии и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности при автоматизации газофазных каталитических процессов в условиях изменения активности катализатора и селективности процесса, например процесса оксихлорирования углеводородов.Цель изобретения - сокращение расхода исходных потоков.На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.Технологическая схема и система управления содержат первую 1 и вторую 2 ступени реактора оксихлорирования, смесители 3 и 4 первой и второй ступени реактора, регуляторы 5 и 6 температуры реакционного потока на входе в первую и вторую ступень реактора с датчиками температуры, регуляторы 7 и 8 температуры реакционного потока на выходе первой и второй ступеней реактора с датчиками температуры, регулирующие органы 9 и 10 подачи кислоты в смеси- тели 3 и 4, регулирующие органы 11 и 12 подачи кислорода в смесители 3 и 4, устройства 13 и 14 измерения, усреднения расхода кислорода и выдачи дискретного сигнала на регуляторы 5 и 6, сужающие устройства 15 и 16 на входе и выходе первой ступени, сужающие устройства 17 и 18 на входе и выходе второй ступени, измерители 19 и 20 температуры на входе и выходе первой ступени, измерители 21 и 22 температуры на входе и выходе второй ступени, измерители 23 и 24 давления на входе и выходе первой ступени, измерители 25 и 26 давления на входе и выходе второй ступени, измерители 27 и 28 пере. пада давления на входе и выходе первой ступени, измерители 29 и 30 перепада давления на входе и выходе второй ступени, вычислительные устройства 31 и 32 и экстремальные регуляторы 33 и 34.Способ осуществляют следующим образом.Исследование процесса показало, что возможно поддержание заданных качественных показателей процесса без использования анализаторов состава, а путем управления каждой ступенью реактора по комплексному параметру, определение которого основано на замере только параметров теплотехнического контроля.Этот комплексный параметр формируется следующим образом Р"ф - ь (1 - Сх Я) (1) постоянный коэффициент; температура, давление и перепад давления на сужающем устройстве реакционного потока на входе реактора; 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вьюРвыиР,.-температура, давление и перепад давления на сужающем устройстве реакционного потока на выходе реактора;Со - мольная концентрация кислорода в реакционном потоке на входе реактора;Х - степень превращения кислорода в ступени реактора;3 - селективность использования кислородаКак видно из выражения (1) минимизация его левой части приводит к увеличению степени превращения кислорода при одновременном повышении его использования по основной реакции.С помощью регуляторов 5 и бвоздействующих на расход соляной кислоты в смесители 3 и 4 соответствующей ступени реактора (1 или 2), стабилизируется температура реакционного потока на входе в каждую ступень. С помощью регуляторов 7 и 8, воздействующих на расход кислорода в смесители соответствующей ступени, стабилизируется температура реакционного потока на выходе каждой ступени реактора. С падением активности материала для поддержания заданной температуры на выходе из ступени реактора требуется увеличение расхода кислорода, что приводит к ухудшению показателей процесса, Поэтому при увеличении среднего расхода кислорода в смеси- тель какой-либо ступени до максимально допустимой величины с помощью устройства 13 для первой ступени или устройства 14 для второй ступени увеличивают равные величины задания регуляторам входной температуры потока соответствующей ступени, Это приводит к работе ступени реактора при более высокой средней температуре процесса с сохранением заданного перепада температур на ступени.Работа реактора в таком режиме приводит к восстановлению заданной степени превращения кислорода и к возрастанию селек.тивности процесса.Вычислительные устройства 31 и 32 для соответствующей ступени реактора по информации измерителей 19, 20, 23, 24, 27 и 28 для первой ступени и измерителей 21, 22, 25, 26, 29 и 30 для второй ступени определяют величину левой части выражения (1) и выдают сигнал на вход экстремальных регуляторов 33 или 34 соответственно.Экстремальные регуляторы 33 или 34, воздействуя на регулятор 7 или 8 соответственно, корректируют выходную температуру ступени реактора таким образом, чтобы величина левой части выражения (1) была минимальной. Это приводит к поддержанию максимально возможной в данных условиях селективности процесса при сохранении степени превращения не ниже заданной.1284593 5 1 О 15 20 Формула изобретения 25 30 35 40 45 50 3Пример 1. В шестиступенчатый реактор подают реакционную смесь, полученную прямым хлорированием метана, в количестве 10907 кг/ч следующего состава, кг/ч: метан 2218,4; хлористый метил 2075,0; метиленхлорид 1302,6; хлороформ 753,5; четырех хлористый углерод 189,4; хлористый водород 1636,8; углекислый газ 1505,3; азот 1226,0. Расход соляной кислоты, подаваемой на охлаждение реакционного газа в смеси- тель каждой ступени, составляет соответственно 564; 601; 640; 682; 726; 770 кф. Расход кислорода на каждую ступень при свежем катализаторе составляет 170; 174; 180;188; 198; 210 кг/ч. Процесс протекает на катализаторе, загрузка которого на ступени 1 - 6 составляет 6,8; 7,3; 7,7; 8,1; 8,4;8,9 т соответственно.При регулировании процесса согласно известному способу температура потока на входе в ступень поддерживается 300 С, температура потока на выходе из ступени 400 С.Когда расход кислорода по причине старения катализатора на ступени 1 - 6 возрастает на 50% от первоначального и составляет соответственно 255; 261; 270; 282; 297;315 кг/ч: происходит остановка процесса. Средняя селективность использования кислорода составляет 75%, метана - 92%, проскок хлористого водорода в продукты реакции 4,5%.При регулировании процесса согласно предлагаемому способу всякий раз, когда расход кислорода на ступень возрастает на 50/о от номинального значения, задания регуляторам входной и выходной температуры ступени одновременно увеличиваются на 10 С и составляют соответственно 310 и 410; 320 и 420; т 330 и 430; 340 и 440 С. При этом всякий раз выходная температура потока корректируется таким образом, чтобы величина комплексного параметра дРвм"Кд Рвх Х -1-в" в" соответствующей ступени была рвг, завьюминимальной.При достижении температурой потока на выходе из стуиени реактора 450 С происходит остановка процесса. При этом средняя селективность использования кислорода 80%., метана 94%, проскок хлористого водорода в продукты реакции 4%.Пример 2. В двухступенчатый реактор на вход первой ступени подают реакционную смесь, состоящую из 105 нм/ч этилена, 200 нмз/ч хлористого водорода и 50 нмз/ч кислорода. Подача кислорода на вторую ступень 55 нм/ ч. Снятие тепла реакции осу. ществляется впрыском жидкого дихлорэта. на,Процесс протекает в газовой фазе по уравнениямСдН + 2 НС + 1/,О - +С 2.Н 4 Св+ Н,ОСдН 4 + 30 - Ф 2 СОъ + 2 На О,Первая реакция - основная с получением дихлорэтана, вторая - побочная (полного окисления этилена).При регулировании процесса согласно известному способу температура потока на входе в ступень поддерживается 200 С, на выходе - 240 С, селективность процесса по этилену 97%, конверсия хлористого водорода 98%При регулировании процесса согласно предлагаемому способу селективность процесса по этилену возрастает на 0,5/о, конверсия хлористого водорода - на 1%. Способ управления газофазными каталитическими процессами, осуществляемыми в многоступенчатых адиабатических реакторах путем регулирования температуры реакционного потока на входе в каждую ступень изменением подачи на вход исходного компонента и температуры реакционного потока на выходе каждой ступени изменением подачи на вход соответствующей ступени исходного реагента, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода исходных потоков, дополнительно измеряют давление реакционного потока на входе и выходе каждой ступени, перепад давления на сужающем устройстве реакционного потока на входе и выходе каждой ступени, рассчитывают для каждой ступени произведение отношений параметров: перепада давления на выходе и входе ступени, давления на выходе и входе ступени и температуры на входе и выходе ступени, минимизируют это рассчитанное произведение отношений параметров на каждой ступени путем коррекции температуры реакционного потока на выходе соответствующей ступени, определяют среднюю величину расхода исходного реагента в каждой ступени, сравнивают ее с заданной максимальной величиной и при достижении средней величиной расхода исходного реагента своей заданной максимальной величины увеличивают температуру реакционного потока на входе в каждую ступень.Составитель Г. ОгаджановРедактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор Л. ЗимокосовЗаказ 7480/7 Тираж 509 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4