Устройство для автоматического управления процессом дегидрирования углеводородов

(56) Авторское свидетельство СССР587137, кл. С 07 С 5/36, 1976,Производство бутадиена окислительным дегидрированием бутана. Проект Тобольского неФтехимкомбината. М.: Гипрокаучук, 1980, т. 15, кн. 5, .ч. 1. с. 7-10, 15.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, содержащее контуры регулирования расходов сырья в печь и окислителя в реактор, состоящие из последовательно соединенных датчиков расхода, регулятора, отсекателя и клапана, блок расчета расхода исходных реагентов, первый и второй входы которого подключены к датчикам расхода и состава сырья, а выход параллельно подключен к первым входам первого компаратора и блока расчета соотношения расходов исходных компонентов и окислителя, первые входы второго и третьего компараторов соединены соответственно с датчиками расхода окислителя и его концентрации в отходящих из реактора газах, вторые входы первого, второго и третьего компараторов связаны со своими задатчиками, а выходы компараторов подключены соответственно к первому, второму и третьему входам элемента ИЛИ, соединенному своим выходом с первым входом моду,ЯО 1 2 О 9675 ц 11С 07 В 35/04, С 05 Р 27/00 ля двухпозиционного управления, первый выход которого параллельноподключен к входу программатораи к отсекателям расходов сырья иокислителя, а второй выход связанс задвижками подачи инертного газав печь и реактор, выход программатора соединен с вторым входом регулятора расхода сырья, выход блока расчета соотношения расходов исходныхкомпонентов и сырья подключен к второму входу регулятора расхода окислителя, второй выход третьего компаратора через элемент задержки подключен к второму входу модуля двухпозиционного управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения производительности и взрывобезопасности процесса, оно дополнительно содержит корректор, блокопределения скорости изменения концентрации окислителя в отходящихиз реактора газах и четвертый компаратор с задатчиком, при этом датчик концентрации окислителя в отходящих из реактора газах параллельно подключен также к первому входукорректора и к входу блока определения скорости изменения концентрации окислителя в отходящих иэ реактора газах, выход которого параллельно соединен с вторым входом корректора и первым входом четвертогокомпаратора, подключенного своимвторым входом к своему задатчику,а выходом - к четвертому входу элемента ИЛИ, выход корректора связанс вторым входом блока расчета соотношения расходов исходных компонентов и окислителя.Изобретение относится к средствам автоматического управления технологическими процессами, протекающими в реакторе с неподвижным иликипящим слоем катализатора, например процессом окислительного дегидрирования й-бутана и Н -бутеновв производстве бутадиена, и можетбыть использовано в химической,нефтехимической и других отрасляхпромышленности,Цель изобретения - повышениепроизводительности и взрывобезопасности процесса.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Технологический агрегат для окислительного дегидрирования углеводородов включает в себя перегревательную печь 1, реактор 2 с неподвижнымили кипящим слоем катализатора, трубопроводы для входных и выходных потоков. Устройство содержит регулятор 3 расхода сырья, отсекатель 4,клапан 5 подачи углеводородногосырья в печь, датчик 6 расхода сырьч,программатор 7, регулятор 8 расходаокислителя, отсекатель 9, клапан 10подачи окислителя в реактор датчик 11 расхода окислителя, блок 12расчета соотношения расходов исходных реагентов и окислителя, блок 13расчета расхода исходных реагентов,датчик 14 состава сырья, датчик 15,концентрации окислителя в отходящихгз реактора газах, корректор 16,блок 17 определения скорости изменения концентрации окислителя в отходящих газах, первый, второй, третий и четвертый компараторы 18 - 21,первый, второй, третий и четвертыйзадатчики 22 - 25, элемент ИЛИ 26,элемент 27 задержки, модуль 28 двухпозиционного управления, задвижки 29и 30 подачи инертного газа в печьи реактор. 10 30 Устройство для управления может быть выполнено с использованиемсредств управляющей вычислительной техники, например с использованием Б 0 модулей из номенклатуры системыАСВТ-И, а также на базе стандартных элементов электро- или пневмоавтоматики.Производственный процесс дегидри рования углеводородов заключается в том, что пары сырьевой шихты, содержащейисходные реагенты Ы-бутан и Н -бутены, перегревают в печи 1,смешивают в стехиометрическом соотношении с окислителем и падают в реактор 2, где в слое катализатора приопределенной температуре происходятреакции окислительного дегидрирования, а образующие реакционные газы.направляют далее на охлаждение, компримирование и выделение целевогопродукта. В качестве окислителяна реакцию может подаваться под стабилизированным давлением как воздух,так и кислородно-воздушная смесьс повышенным содержанием кислородадо 50 об.%,Устройство работает следующим образом.При ведении процесса в нормальномрежиме регулятор 3 по информацииот датчика 6 вырабатывает управляющиевоздействия на исполнительный механизм клапана 5, с целью стабилизации расхода сырья на уровне, которыйзацается выходным сигналом программатора 7. Регулятор 8 обеспечиваетстабилизацию заданного соотношениямежду расходом окислителя, измеряемым датчиком 11, и расходом исходныхреагентов, определяемым блоком 13по информации от датчиков б и 14. Выходной управляющий сигнал регулятора 8 Формируется в соответствии с выражениемП(С)=и(-1)+ЬП(1)в П( ) =К 1 " (г.) -Р Ы,д Оогде Г(г) - заданный расход окислителя;Г - текущий расход окислителя;К - положительный коэффициент настройки.При этом отсекатели 4 и 9, которыеполучают управляющие импульсы от модуля 28 по первому выходному каналу,находятся в открытом состоянии и пропускают сигналы от регуляторов 3 и 8к клапанам 5 и 10 подачи сырьяв печь 1 и окислителя в реактор 2,Величину задания для регулятора 8 рассчитывает блок 12 по информации от блока 13 и корректора 16 в соответствии с формулой= К, +Кр , (2) где К, - коэффициент стехиометрического соотношения расходов;АК - приращение коэффицицента соотношения расходов; 1209675температуры и др.), влияющие на характер указанной зависимости.измеряемои да ДС(Г) акС(с) -С(с) скорость изменения концентрации окислителя, которая определяется блоком 17; - положительные коэффициенты, подбираемые экспериментальа и а но. При этом концентС(г.) измеряетсяеличина заданияеля С формирупоказан),Работа описанных ация окислитеатчиком 15,онцентрации отся задатчико ля кисли (н двух контурона том, что правления основана оотношение расходо кислителя и исходных реагентов в сырье связано приближенной пропорциональной зависимостью с концентрациями целевого продукта и непрореагировавшего окислителя в отходящих газах, а предложенная коррекция задания длярегулятора 8 компенсирует низкочастотные возмущения (такие как изменение свойств катализатора, давления,р,=Ф = Г ф с-. С;(Ц - величина расхода ис 1 а 1 ходных реагентов, определяемая блоком 13, причем С;(г.) - концентрация исходных реагентов в сырье: Н-бутана, бутена, бутена(цос), бутена( транс)Величину приращения коэффициентасоотношения расходов д К в формуле (2) корректор 16 периодически определяет в зависимости как от отклонения от заданного значения концентрации окислителя в отходящих из реактора газах, так и от положительной скорости изменения указанной концентрации окислителя:Е(С)-ЬС(г.), если дС0 дк(С) =Е, если ьС(С)0, (3)где Е = а, СС -Сто) - неличина отклонения от задания концентрации окислителя, 5 5 ние подачи сырья и окислителя через клапаны 5 и 10, начало подачи инертного газа под стабилизированным давлением в трубопроводы для сырья и окислителя и перевод процесса в безопасное состояние.После ликвидации предаварийной ситуации концентрация окислителя в отходящих газах снижается до нормы, что определяется по сигналу с инверсного выхода компаратора 20, подключенного к входу элемента 27, который через заданное время задержки выдает командный сигнал на второй вход модуля 28. Последний формирует по первому и второму выходным каналам сигналы на закрытие задвижек 29 и 30 на подаче инертного газа, открытие отсекателей 4 и 9, которые разблокируют управляющие каналы от регулятора 3 к клапану 5 и от регулятора 8 к клапану 10. Одновременно с этим программатор 7 в соответствии с заданной программой начинает плавВ результате непредвиденного нарушения технологического режима возможно повышение содержания окислителя в отходящих реакционных газахи образование взрывоопасной смесив технологической аппаратуре (в системах компримирования пли последующей ректификации) . Поэтому, с цельюобнаружения и ликвидации опасногопредаварийного отклонения параметровпроцесса от регламентных норм, выходные сигналы датчиков 11 и 15 и блоков 13 и 17 поступают на вход компараторов 18 - 21, Компараторы сравнивают текущие значения расходов исходных реагентав и окислителя, концентрации окислителя, а также скоростиизменения концентрации окислителяс их допустимыми значениями, которыезадаются при помощи задатчиков 2225. В случае достижения хотя бы однимиз указанных параметров предаварийного уровня соответствующий компаратор выдает командный сигнал на входэлемента ИЛИ 26, который реализуетфункцию логического сложения и подключен выходом к модулю 28. Послед-.ний выдает по первому выходному каналу сигнал на закрытие отсекателей 4 и 9, а по второму выходномуканалу - сигнал на открытие задвижек 29 и 30, что вызывает прекраще 1 но увеличивать задание для регулятора 3 расхода сырья до установленной величины, также увеличивают расход окислителя с помощью регулятора 8 в стехиометрическом соотношении с расходом исходных реагентов в сырье, а после вывода процесса на режим коэфФициент указанного соотношения расходов корректируют с помощью выходного сигнала блока 16 в соответствии с зависимостью (3). 2 О 9675Использование предлагаемого устройства позволяет повысить выработку целевого продукта в среднем на1,57 и за счет этого снизить удельный расход сырья с 1,225 до 1,21 т/т,Внедрение устройства также позволяет улучшить условия техники безопасности производства за счет болеераннего обнаружения и предотвращения 10 аварийного режима, повышения надежности защиты.