Способ управления процессом конденсации масляного альдегида

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 0 А ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СИЙ И ОТНРЫТ орскоеравления петрукистем тел ьств 77/72,тилгексан 3, кн. 3 ВЛЕКИОГО(54) (57) СПОСОБ УПРАКОНДЕНСАЦИИ МАСЛЯН о СССР1977.ола. Техни.2. Технологи.Я ПРОЦЕССОМЛЬДЕГИДА З д 0 С 07 С 47/00; 6 05 0 27/00 в реакторе, включаюшем последовательносоединенные смеситель, подогреватель, холодильник и трубчатый змеевик, путем изменения расхода рециркулируюшего катализатора и регулирования температурного режима в реакторе изменением расходов парав подогреватель и воды в холодильник, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения концентрации целевого продуктадополнительно регулируют температуру реакционной смеси после трубчатого змеевика взависимости от давления в реакторе путемменения расходов пара в подогреватель иводы в холодильник,1082781 45 50 55 Изобретение относится к автоматизациитехнологических процессов и может бытьиспользовано в химической промышленностипри автоматизации производства 2.этилгексанола.Известен способ управления технологическим процессом в трубчатом реакторе, эаклю.чающийся в регулировании температуры реак-,ционной смеси в реакторе путем воэдецствия.на теплоподвод к реактору изменением точки ввода компонента в трубчатый реакторв зависимости от величины температуры подлине трубчатого реактора 11,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является способ управ.пения процессом конденсации масляного альдегида в реакторе, включающем последовательно соединенные смеситель, подогреватель, холодильник и трубчатый змеевик, путем изменения расхода рециркулирующего катализатора и регулирования температурного режимав реакторе изменением расходов пара в подо-.греватель и воды в холодильник (2).Однако данные способы не реализуют резервы увеличения селективности процесса, эа.,ложенные в возможности управления темпера.турным профилем в реакторе, что приводитк снижению концентрации целевого продукта на выходе реактора,Цель изобретения - повышение концентрации целевого продукта.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу управления процессом кон.денсации масляного альдегида в реакторе,включающем последовательно соединенные смеситель, подогреватель, холодильник и трубчатый змеевик, путем изменения расхода рецнр.кулирующего катализатора и . регулирования,теащературного режима в реакторе изменени.ем расходов пара в подогреватель и воды вхолодильник, дополнительно регулируют температуру реакционной смеси после трубчатогозмеевика в зависимости от давления в реакторе путем изменения расходов пара в подогреватель и воды в холодильник. На фиг, 1 приведена зависимость температуры и давления реакционной смеси по длине реактора; на фиг. 2 - блок-схема системы автоматического управления, реализующей предлагаемый способ.Для увеличения выхода целевого продуктапроцесс следует вести нри максимально до. , пустимой температуре, Ограничение на темпе. ратуру накладывается температурой кипениянаиболее лепсоквппцего компонента реакционной смеси, так как реакция протекает тощко в жидкой фазе, Существенно отметить,что давление в реакторе не постоянно, а уменьшается от начала реактора к его концу (для трубчатого реактора постоянного се.чения давление по длине реактора изменяет.ся по линейному закону, см. фиг. 1). Зави.симость температуры кипения (Тк) от давления имеет экспоненциальную зависимость,Длит.самого легкокипящего компонента - н.масляного альдегида - эта зависимость выража.ется уравнением10 1297,1510 Р 7,1371 (1)ТкЧем ближе температурный режим будетприближаться к критической температуре(Ткр), тем выше селективность процесса.Предлагаемый способ позволяет стабилизировать температуру иа выходе реактора. Таккак в этой точке реактора температура, каквидно из графика (фиг. 1), наиболее близ.ко подходит к значению критической тем.,нературы, то это позволяет работать на режимах (Т,) более близких к Ткр по срав.нению с режимами при известном способе(Тз), Нагревание реакционной смеси и еепоследующее охлаждение позволяет подшпьтемпературу (Т,) ио сравнению с прототипом (Тз) практически на всей длине реактора. Особенно значительное повышение температуры реакционной смеси достигается в по.догревателе и холодильнике, т.е. на участке, З 0 на котором реакция протекает наиболее ин.тенсивно и достигает степени конверсии70 - 78%. После холодильника температурареакционной смеси в предлагаемом. способеостается выше температуры, поддерживаемой 35 при известном способе, так как в змеевикпоступает меньше исхощюго сырья, и поэтому в процессе реакции выделяется меньшетепла. Следовательно, для достижения допустимой температурь начальная температура, 40 реакционной смеси на входе в змеевик должна быть больше в предлагаемом способе посравнению с известным. Кроме того, в предлагаемом способе регулируют температуру на выходе реактора в точке, наиболее близко (фиг. 1) подходящей к значению критической (Тк,) температуры, и рассчитывают значение допустимой температуры по давлению в реакторе. Максимум концентрации целевого продукта возрас. тает с возрастанием температуры,Увеличение температуры приведет к увеличению скорости реакций, а следовательно, и к смещению максимума концентрации целевого продукта к началу реактора. Для того, чтобы время пребывания реагирующей смеси в реакторе совпадало с временем достижения . максимума, можно воспользоваться любым, ,из известных способов: уменьшить концентВ 108рацию катализатора в реагирующей смеси, чтодает дополнительный эффект; увеличить зна.чение расхода рециркулирующего катализатора,Система, автоматического управления, реализующая предлагаемый способ, работает следую.щим образом.Сырье по трубопроводу 1 поступает в сме.ситель 2, где смешивается с исходным катализатором, поступающим по трубопроводу 3; 10и рециркулирующим катализатором, поступающим по трубопроводу 4. Иэ смесителя 2 ре.акционная смесь поступает в подогреватель. 5,а далее - в холодильник 6, из которогоподается в змеевик 7. Из змеевика 7 реакционная смесь поступает в отстойную зону 8,иэ которой целевой продукт выводится изтрубчатого реактора по трубопроводу 9, а катализатор возвращается на вход реактора по. трубопроводу 4. Система автоматического управления состоит из вычислительного устройства 10, в которое вводится информация.с,датчика 11 давления на входе в смеситель2 рециркулирующего катализатора. В системувходят регуляторы 12 и 13 температуры ре.акционной смеси на выходе трубчатого реактора, регулятор 14 расхода рециркулирующего катализатора и датчик. 15 температурыреакционной смеси после трубчатого змеевика 7. Подача пара в подогреватель 5 и водыв холодэшьник 6 регулируется с помощью.30клапанов 16 и 17, установленных соответственно на трубопроводах 18 н 19. Расход рециркулируюаего катализатора измеряется датчиком 20 расхода и регулируется клапаном 21.Способ автоматического управления осуществляется следующим образом,По значению давления на входе рецирку.пирующего катализатора в смеситель 2, замеряемого датчиком 11, используя заложеннуюв память вычислительного устройства 10 зависимость (1) температуры кипения наиболеа, . легко кипящего компонента реакционной смеси от давления, рассчитывают в вычислитель. иом устройстве 10 допустимое значение тем- . пературы реакционной смеси на выходе реак тора. Это значение допустимой температуры передается из вычислительного устройства 10, в качестве задания на вход регулятора 12 температуры, а на вход регулятора 13 - . эна чение допустимой температуры, уменьшенное. навеличину возможной ошибки в элементе сравнения регулятора 12. На второй вход регуляторов 12 и 13 подается сигнал от дат-, чика .15 температуры реаквионной смеси н, выходе реактора. Управляющее воздействие 55 от регуляторов 12 и 13. подается на клапаны .16 и 17 соответственно. Время пребывания ;реакционной смеси в реакторе задают равным. 2781 4времени достижения максимума концентрации целевого продукта одним нз известных спо собов: изменением расхода исходного каталиэатора по трубопроводу 3 или изменением расхода рециркулирующего катализатора регулятором 14, на один из входов которого подается сигнал от датчика 20 расхода рецир.кулирующего катализатора, а на другой. вход: сигнал задания расхода, задаваемый техноло.гом-оператором. Управляющее воздействие от регулятора 14 подается на клапан 21, установленный на трубопроводе 4 рециркулирую.щего катализатора, В предлагаемом способе предусмотрена одновременная работа двух регуляторов 12 и 13 температуры. Регуля.тор 12 в качестве регулирующего воздейст.вия использует расход пара 10 атм, а регу-лятор 13 - расход охлаждающейводы,Для достижения максимально высокой тем.пературы по длине реактора подогреватель должен обеспечить максимум расхода пара, а холодильник снимать избыток тепла для обеспечения допустимой температуры на выходе реактора. Для обеспечения такого режима задание на регулятор 12, управляющий расходом пара, должно быть несколько выше задания, подаваемого на регулятор 13, воздействующий на расход воды. Тогда ошибка регулирования ло регулятору 12 будет .всегда больше ошибки регулирования регулятора 13. Если ошибка регулирования регулятора 12 равна нулю, то ошибка регулирования регулятора 13 меньше нуля. Это приведет к увеличению расхода охлаждающей воды регулятором 13, что вызовет увелинение расхода пара, необходимого для поддержания заданной регулятору 12 температуры. Возрастание регулирующих воздействий будет продолжаться до тех пор, пока один из ре. гуляторов не выйдет в насыщение (клапанполностью откроется), Тогда температура на выходе реактора установится равной температуре, заданной на регуляторе, не вышедшем в насыщение, Если же ошибка регулирования регулятора 13 равна нулю, ошибка регуля.тора 12 в этом случае больше, нуля. Поэтому он увеличивает расход пара, а .регу.лятор 13 вследствие этого увеличивает расход охлаждающей воды и далее все происходит аналогично описанному выше, Такой режим работы обеспечит максимально высокую температуру в реакторе при заданной температуре на выходе реактора, Так как элементы сравнения в регуляторах имеют определенную ошибку, то для обеспечения .задания на регулятор 12 большим, чем на регулятор 13, необходимо уменышпь заданиеФ на регулятор 13 на величину, болыиуювозможной ошибки в элементе сравнения регулятора.. Ко мокосов 9/22, Тираж 410 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5дписное ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом обеспечивается стабилизация допустимой температуры на выходе реактора с точностью до ошибки в элементе сравнения регулятора. Режим насыщения одного иэ регуляторов обеспечивает максимально высо кий температурный режим не вообще, а при заданной температуре на выходе реактора.Предлагаемый способ применим в системах, для которых максимальная температура после подогревателя не превышает температуры килення наиболее легкокипящего компонента реакционной смеси, определяемой по формуле (1) для давления в этой точке реактора, Это условие легко проверяется извест. ными способами, используемыми при конструировании теплообменной аппаратуры,Использование предлагаемого способа позво. ляет повысить выход целевого продукта из тонны сырья на 0,8 - 3% за счет работы реактора в оптимальном температурном режиме,