Способ управления циклическим процессом получения изопрена

Изобретение относится к управле- ,нию каталитическими процессами спериодической регенерацией катализатора и может быть испольэоваиов производствах иэопрена иэ диметилдиоксана, иэопрена иэ иэопентана,бутадиена из бутиленов в химическойи нефтехимической промышленности.Известен способ управления процессом регенерации катапитизаторав циклическом процессе путем регулирования максимальной температуры в, слое катализатора изменениемподачи паровоэдушной смеси Г 11.Недостатком этого способа явля- ется отсутствие учета количества 15кокса, отложившегося на катализаторечто приводит к повышенным энергозат.ратам.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является спо Особ управления процессом полученияиэопрена каталитическим расщеплением 4,4-диметил,3-диоксана, проводимым в системе реакторов, работаю"щих поочередно в циклах контактированияи регенерации, путем стабилизации общего расхода перегретого водяного пара, регулирования расхода воэ.духа в реактор в зависимости от температуры в слоях катализатора и расхода насыщенного пара в реактор в за- ЗОвисимости от температуры над слоями катализатора 23.Однако при управлении процессомотсутствует учет связи между реакторами, работающими в циклах контактирования и регенерации, а такжене учитывается количество коксаотклонившегося на катализаторе в цикле контактирования, что влечетза собой непроизводительные затраты 40водяного пара и способствует неэффективному использованию сырья.Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта и снижениеэнергозатрат. 45Поставленная 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 слояхкатализатора дополнительно измеряйт концентрации кислорода в газах регенерации и изопрена в контактном газе, расходы воздуха и сырья в реактор, по этим измеренным значениям параметров определяют степень выжига кок. са и при достижении степени выжига кокса верхнего граничного значения регулируют расход перегретого водя ного пара, подаваемого на регенерацию в зависимости от расхода и температуры насыщенного пара, температур перегретого пара и смеси насыщенного и перегретого пара, при,1этом снятый с регенерации пар направляют на контактирование.На чертеже представлена блоксхема реализации способа,Технологическая система и схема управления включает реактор 1,находящийся в цикле контактирования,реактор 2, находящийся в цикле реге.нерации, пароперегревательную печь3, термопары 4, измеряющие температуру над слоями катализатора, термопары 5, эамеряющие температурув слоях катализатора, регулятор бтемпературы над слоями каталйзатора в цикле контактирования, датчик7 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 парапо слоям, клапаны 12 на линии подачинасыщенного пара по слоям, регулятор13 температуры над слоем катализаторай цикле регенерации, датчик 14 расхода воздуха на реактор в цикле регенерации, клапаны 15 на линиях подачи воздуха по слоям катализатора,блок 1 б управления температурами вслоях катализатора, общие шиберы 17на линиях подачи перегретого нара вреактор, датчик 18 расхода сырья нареактор в цикле контактирования,датчик 19 состава контактного газа,газоаналиэатор 20 газов регенерации,датчик 21 температуры перегретогопара, блок 22 для определения количества отложившегося кокса в циклеконтактирования, определения количества кислорода, израсходованногона выжиг кокса и управления шиберомна линии подачи перегретого пара вреактор, находящегося в цикле регенерациидатчик 23 температуры смесиперегретого и насыщенного пара, датчик 24 температуры насыщенного пара,блок 25 для определения расхода перегретого пара в цикле регенерации.Способ управления осуществляютследующим образом,Один иэ реакторов, например 1,находится в цикле контактирования,другой, например 2 - в цикле регенерацииНа реактор 1 подают сырье 4,4-диметил,3-диоксан ДМД ) снебольшими примесями органическихвеществ. Расход сырья замеряют припомощи датчика 18, На систему реакторов 1 и 2 подают пар, перегретыйв 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 помощитермопар 4, а в слоях катализаторапри помощи термопар 5. Температурунад слоями катализатора в цикле контактирования регулируют регуляторами 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" 30 тактирования сН6 ) жа,о15 где Ч - выработка изопрена эа циклконтактирования;б Ф)- расход сырья на реактор втекущий момент времени;С(О- концентрация изопрена вконтактном газе в текущиймомент времени;1 - текущее время от начала цикла контактирования,- длительность циклаконтактирования.25Известно,что количество отло,жившегося кокса за цикл контактировайия можно, с достаточно высокой степенью точности, вычислить по формуле. 30М, = 0,007 Мр С 2)Количество отложившегося кокса также определяют в блоке 22,На чертеже для реактора 1, находящегося в цикле контактирования, З 5не показана обвязка По линиям насыщенного пара, воздуха и газов регенерации она полностью аналогична обвяэке реактора 2, нахадящегосяв цикле регенерацйи. Обвязка всех 40слоев аналогична.В цикле регенерации в реактор 2подают паровоэдушную смесь. Расходвоздуха в реактор определяют датчиком 14, расход насыщенного пара измеряют датчиком 24, а температуруперегретого пара датчиком 21, Управление температурой в слоях катализатора реактора 2, находящегося вцикле регенерации осуществляют блоком1 б путем изменения расхода воздухапри помощи клапанов 15 на линиях подачи воздуха по слоям катализатора,Температуру паровоздушной смеси,поступающей на слои реактора 2, замеряют термопарами 4 и регулируютрегуляторами 13 путем изменения расхода насыщенного 5 ара при помощи кла-.панов 12, установленных на линиях подачи насыщеннОго пара. На линии газов регенерации из реактора 2 уста- бОновлен газоаналиэатор 20, при помощикоторого определяют концентрациюкислорода в газах регенерации, Вблоке 22 по концентрации кислородав газах регенерации и расходу возду ха в реактор рассчитывают текущее количество кислорода, израсходованногона выжиг кокса, отложившегося в цикле контактирования. Из уравнений горения кокса ( содержание водорода в коксе, отложивиемся на катализторе незначительно 1С+ О 2 = ОО, 3). 2 О + О = 2 СО, ) а также учитывая, что доля реакции 4 ) очень незначительна, следует, чтоЧ са,4 М, (5) де М О 2- массовое количество прореагировавшего с- коксом кислорода, необходимое для полного сжигания кокса.Таким образом, для того, чтобы выжиг кокса составил 75-85, необходимо, чтобв с коксом прореагировало не менее чем 0,35 М. В блоке 32 сравнивают текущее количество израсходованного кислорода на выжиг кокса Ч с предельно допустимым мп и как только выполняется условиеМ )ЧпЧ,:аМ,.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 приближеннопо формуле.д .нп см нп) д)пп смгде Я - расход перегретого пара вппреактор;Ф - расход насыщенного парана первый слой катализатора;Т - температура смеси насыСмщенного и перегретого пара, которую замеряют датчиком 23;Т- температура насыщенногопара измеряют датчиком 24);Т - температура перегретогопппара (измеряют датчиком 21).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 схеме1028655 Филиал ППП "Патент" г.ужгород,ул,Проект реактора 1. Обвяэка всех слоев реак- тора одинакова.Реакторы 1 и 2 поочередно работают в циклах регенерации и контактирования,В отлнчие 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 нодаче больших количеств пара, требуемого для съема тепла (выделяющегося 15 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 общего количества пара на сйстему,.реакторов сэкономленный при регенеИИПИ Заказ 4888/2 раж 418 Подписное рации пар подают на реактор, находящийся в цикле контактирования,По мере продолжительности циклаконтактирования активность катализатора снижается и для стабилизациисодержания целевого продукта в контактном гаэЕ необходимо повышениетемпературы в реакторе. Это повышение и достигается эа счет подачипара, сэкономпенного ври регенерации, При этом расход пара на регенерацию катализатора снижают привыжиге 75-85 нокса, так как регенерация протекает медленно и скорость отвода тепла может быть значительно уменьшена.Использование данного способауправления позволяет снизить расходперегретого пара на 0,5 гкал/т иэопрена и за счет увеличения выходацелевого продукта на 0,5 повыситьпроизводительность по изопрену примерно на 500 т/год,