Способ автоматического управления процессом дегидрирования изобутана

(54) СПОСОБ АВТО1 ИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕГИДТАНА(57) Изобретение оавтоматического упдегидрирования изоиспользовано в химности и позволяет АВЛЕОБУИЧЕСКОГ РИРОВАН к способу процессом ожет быть носится авления рек иромышле проиэво ескои высит СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт теоретическиххимической технологии АН Аз(56) Авторское свидетельствВ 298364, кл. В 01 Л 3/00,Авторское свидетельствоУ 1213018, кл. С 07 С 11/18 тельность процесса. Способ реализуется системой автоматического регулирования, 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 (Л 10, Р 11, ИМ 2) изменением подачи топлива в регенератор 3 (ИМ 12) и контур стабилизации расхода регенерированого катализатора (Д 13, Р 14, ИМ 15). По температуре и расходу регенерированного катализатора дополнительно кортируют подачу топлива в печь 1Изобретение 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 регулятор11 температуры регенерированного катализатора, исполнительный механизм12 на линии подачи топлива в регенератор, датчик 13 и регулятор 14 расхода регенерированного катализатора, исполнительный механизм 15 на,линии подачи регенерированного катализатора, датчики 16 и 17 плотности и теплопроводности контактного газа и вычислительный блок 18.Способ осуществляется следующим образом.В реактор 2 с псевдоожиженнымслоем катализатора по трубопроводу поступает сырье (изобутанная фракция). Подогрев сырья осуществляетсяв печи 1 за счет сжигания топливногогаза. Температура сырья на входе вореактор 2 измеряется датчиком 7 истабилизируется с помощью регулятора8 и исполнительного механизма 9, а расход сырья измеряется датчиком 4 истабилизируется с помощью регулятора6 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)= аР+ Ь;х - хРо= У +Унр х - хсу,4 Й,Н 1у, х - табличные значения плотнности и теплопроводности водорода;х - средняя величина близких по значению теплопроводностей чистых углеводородных компонентов контактного газа,40 у, х - плотность и теплопроводность контактногогаза 1а, Ь, с, й - коэффициенты.Кроме того, в блок 18 вводят в ви 45 де справочной информации значениеконцентрации изобутана в сырье, общеедавление системы, константы скоростиобразования изобутилена и продуктовкрекинга, постоянный коэффициент,50 константы, доля активных центров,началу регенерации не успевших дезактивироваться в реакции, парциальноедавление кислорода в газах регенерации, время регенерации, коэффициентпропорциональности уравнения скоростиобразования активных центров, предэкспоненциальные множители уравненияскорости образования активных центров, адсорбции, скорости регенерации,35 катализатор возвращается в реактор 2.Температура регенерированного катализатора измеряется датчиком 10 ирегулируется с помощью регулятора 11 5 и исполнительного механизма 12, установленного на линии подачи топливногогаза в регенератор, Расход катализатора измеряется датчиком 13 и стабилизируется регулятором 14 и исполни тельным механизмом 15. Задания регуляторам 11 и 14 устанавливаются с выхода вычислительного блока 18,Плотность и коэффициент теплопроводности реакции измеряются датчиками16 и 17 плотности и теплопроводности.В вычислительный блок 18 поступает с датчиков информация о температуре сырья и катализатора, расходесырья и катализатора, циркулирующего 20 в системе, плотности и коэффициентетеплопроводности продукта реакции ив нем определяется величина конверсии(К), плотность (,) контактного газа беэ учета Н, селективность (Б) 25 процесса и выход (Кх 8) целевогопродукта по следующим уравнениям:55 энергия активации, универсальная газовая постоянная, теплота адсорбции и энергия активации регенерации.После ввода указанной информации в вычислительный блок 1.8 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 й выхода целевого компонента К - Б,в вычислительном блоке 18 производится сравнение измеренных значений К и оь Б с оптимальными величинамии К Б 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 функции ,25 р (ф )2+Ц)Б)2 где теоретические значения конверсииКи выхода изобутилена (АБ) определяются по выражениям, в которых учтены условия регенерации катализато. ра: Д Ы а(1 - ЮФ)г ) -+К Рха К (1 -Кг)1 А 1 +Ф,ф1 -1 о,1-А д (о Б) ь а (1 - 0 7) 1 - Ч"х ---1-3где 4 - конверсия изобутана;о.Б - выход целевого продукта,а - концентрация изобутана в сырье,вес катализатора, поступающего в реакторф,молярный расход изобутана,поступающего в реактор;общее давление системы,константа равновесия; константы скорости образования изобутилена и продуктовкрекинга; Мо) Жс)- доля активных центров на катализаторе в момент времени А - постоянный коэо)фициент. При этом-Ергде а, Ь,с, Й, е - константы,Т - температура реакции;К - константа адсорбционногоравновесия;Ч) - доля активных центров, кначалу регенерации.не успевших дезактивироватьсяв реакции;Р - парциальное давление кисо,лорода в газах регенерации,- время регенерации;К - коэфо)ициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров,оф Ро фК - предэкспоненциальный многожитель уравнения скоростиобразования активных центров, адсорбции и регенерации,Е - энергия активации;К - универсальная газоваяпостоянная;81558 5 12О - теплота адсорбции,Е - энергия активации регенейрации,Т - температура регенерации,К - константа скорости регеРнерации,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 линияхподачи топливного. газа, сырья и катализатора.Использование предлагаемого способа управления позволяет повысить производительность процесса дегидрирования изобутана,по измеренному значению плотностиконтактного газа, величины селективности по измеренным значениям плотности и теплопроводности контактногогаза и величины выхода целевого продукта по рассчитанным величинам конверсии и селективности, регулированиятемпературы сырья на входе реакторав зависимости от рассчитанных вели 1 б чин конверсии и выхода целевого продукта изменением подачи топлива впечь, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения производительности процесса, дополнительно из 1 меряют температуру и расход регенерированного катализатора, регулируютподачу сырья на входе печи, скоростьциркуляции катализатора и топлива врегенераторе в зависимости от темпе"2 п ратуры сырья на входе реактора, величин конверсии и выхода целевого про"дукта, температуры и расхода регенерированного катализатора и расходасырья на входе печи, а подачу топлива25 в печь дополнительнокорректируют взависимости от расхода сырья на входе печи, температуры и расхода регенерированного катализатора,Формула изобретенияСпособ 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.ОгаджановТехред Л.Олейник КорректорТ.Колб Редактор Н.Гунько Заказ 7204/19 Тираж 371 Подписное ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская каб., д. 4/5