Способ автоматического управления процессом получения формальдегида

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНЕСПУБЛИН 1606506 С 05 0 27/00 51)5 С 07 С 4 ОПИС БРЕТЕН 4623492/ 20,12.88 15.11.90 ВОлгоград рское бю обьедине(21) (22) (46) (71) Вюл. Р 42 ское специ о Научно-п ия "Нефтехи ое констводствентоматируктногока" Пед рфе мов нко,икова,н, В. Н. Л. Р. П Е. И. ХрН.В. ство СССР1, 1967.ССР1979. во С04,кое кл ся к способа процессом Изобретение ои а частности к ессом синтеза жет быть исполпромьшшенностиальдегида ката танол зобр одит ния является повыш ности процессатеплоносителя,ведена принципиции способа,ние прои снижениеНа че расхода ртеже пр а реализ ная с ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯЦПИ ГКНТ СССРОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ, ССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИ 57) Изобретение относ втоматического управл относится к автоматитвенных процессов, в собу управления проформальдегида, и мозовано в химической в производстве Формитическим окислением получения формальдегида каталитическим окислением метанола, может бытьиспользовано в химической промышленности, позволяет повысить производительность процесса и снизить знергозатраты на испарение спиртоводнойсмеси. Цель достигается тем, что вспособе, включающем регулирование соотношения расхода воды и метанола в смеситель изменением расхода воды скоррекцией по плотности смеси, регулирование уровня смеси в спиртоиспарителе изменением расхода метанола всмеситель, стабилизацию расхода воздуха в спиртоиспаритель, регулирование расхода теплоносителя в спиртоиспаритель в зависимости от температуры в реакторе, измеряют влажностьатмосферного воздуха, подаваемого вспиртоиспаритель, и дополнительнокорректируют по ней расход воды всмеситель. 1 ил. Схема содержит смеситель 1 для получения смеси метанола с водой в соотношении, поддерживаемом контуром стабилизации, включающим датчик 2 расхода метанола, датчик 3 расхода воды, датчик 4 плотности спиртоводной смеси, регулятор 5 плотности с за датчиком 6, сумматор 7, регулятор 8 соотношения метанол - вода, клапан 9 на линии подачи воды, спиртоиспарител 10 со встроенным тепиообменником, кон тур стабилизации расхода воздуха в спиртоиспаритель, включающий датчик11 расхода воздуха, регулятор 12 расхода воздуха с датчиком 13 и клапан14 на линии подачи воздуха и каналдополнительной коррекции расхода водыв смеситель, включающий датчик 15влажности воздуха, выдающий непрерывный сигнал на сумматор 7, контур регулирования уровня спиртоводной смеси вспиртоиспарителе, включающий датчик16 уровня, регулятор 17 уровня с задатчиком 18, клапан 19 на линии подачи метанола в смеситель, контур регулирования температуры в реакторе 20,включающий датчик 2 температуры, регулятор 22 температуры с задатчиком23 и клапан 24 на линии подачи пара вспиртоиспаритель. Схема содержит также блок 25 умножения, блок 26 деленияи блок 27 умножения.ЮСпособ осуществляют следующим образом.Спиртоводную смесь, приготовленнуюв смесителе 1, и поток атмосферноговоздуха, расход которого задают и25стабилизируют контуром, содержащимдатчик 11 расхода, регулятор 12 расхода с датчиком 13 и клапан 14 на линии подачи воздуха, подают в спиртоиспарителье 30Сигналы, пропорциональные расходуи влажности воздуха, подаются на блок25 умножения, чем определяется весовой расход воды, поступающей с воздухом. Выходной сигнал блока 25 умножения поступает на блок 26 деления, навторой вход которого поступает сигнал, пропорциональный расходу метанола с датчика 2. С целью проведенияшкалы соотношения воды, поступающейс воздухом (расход метанола к шкалеплотномера), выходной сигнал блока26 деления умножается на постоянныйкоэффициент в блоке 27, после чегопоступает на сумматор 7, на второй 45вход которого подается сигнал с эадатчика 6.Выходной сигнал сумматора 7 подается на задание регулятору 5 в качествепеременной, в котором появляется сигнал, пропорциональный плотности, сдатчика 4.Выходной сигнал регулятора 5 является заданием блока 8 соотношения,на входы которого подаются сигналы,пропорциональные расходам воды и метаиола, а выходной сигнал подается на ,кпапан 9, управляющий расходом воды на приготовление спиртоводной смеси. Смесь подогревают паром в трубном пространстве встроенного в спиртоиспаритель 10 теплообменника. Пары смеси образуют с атмосферным воздухом реакционную смесь для каталитического реактора 20. Управление подачей теплоносителя в спиртоиспаритель в зависимости от текущего и заданного значений температур в реакторе осуществляют посредством контура, включающего датчик 21 температуры, регулятор 22 температуры с эадатчиком 23 и клапан 24 на линии подачи пара.Уровень смеси в спиртоиспарителе регулируют датчиком 16 уровня, регу лятором 17 уровня с задатчиком 18, воздействующими на клапан 19 на линии подачи метанола в смесительеП р и м е р. Данные о параметрах технологического процесса окисления метанола и о сигналах контрольно-измерительных приборов взяты иэ технологического регламента цеха производства формалина Волжского завода СК.Данные о сезонных изменениях влажности воздуха взяты из результатов наблюдения Гидрометобсерватории г. Волгограда.1. Шкала измерителя расхода воздуха: 0-10000 нм /ч.2. Шкала измерителя расхода метанола: 0-10 тн/ч.3. Шкала измерителя расхода водыО"2,5 м /ч.4, Шкала плотномера 70-80 масаХвода иетанола или и соотношениях -метанол0,25-0,428 (этому же значению равна шкала блока 8 соотношения)5. Иинимальная влажность в .январе,2 г/нм, максимальная влажность - в июне, 20 г/нм . Отсюда необходимая шкала измерителя влажности 0-20 г/нмф, а шкала блока умножения 250-0,2 т/ч.6. Коэффициент блока 27 умножения (масштабирующий) определим, как соотношение шкалы блока 26 деления к шкале плотномера 4О 02 = ОеО 2 0,1 0,428-0,25 0,178 ф7. Шкалу блока 26 деления определим из соотношения шкалы блока 25 умножения к шкале измерителя 2 расхода, метанола:0 2 м/ч10 т ч5 1606506 6Типовой (нормативный) режим рабо- В результате действия регуляторовнмЭ5 и 6 показания плотномера 4 устанав 1) расход воздуха 7000 - ; ливаются на уровне 44,5 Х с точностьючо 8ч ф2) расход метанола .7,0 тн/ч; 5 д ф зависящеи от величин Ки К .При изменении влажности воздуха до4) концентрация метанола 75 ф 20 г/нмэ Хб = 100 Х, Х70 Х, Хт5) исходную влажность воздуха при Хв = 11 Х, т,е. задание на ре 10 г/нм . гулятор 5 изменяется на 11 Х.1 О чы: Виртуальная структура алгоблоков "Ремиконта Р" позволяет объединить выполнение некоторых перечисленных операций в одном алгоблоке.В районах, отличающихся от Нижнего Поволжья более влажным климатом, эффект применения предлагаемого способа будет больше.За время опытной проверки при управлении процессом по способу-прото 15 20 операция -ф Х,Х щ 35 Х = Ха. 0 01 Х В блоке деления 26 выполняется операцияВ блоке 27 умножения на масштабирующий коэффициент выполняется опе- рация К Хт0,1150 Х 5,5 Хв. В сумматоре 7 выполняется опера- ция Х 4-Х 44 5 Х Х Таким образом, задание на регулятор 5 изменяется на 5,5 Х.В регуляторе 5 выполняется опера- ция(Х 4 Х 9) К = Х 10мемДя реализации способа используют регулирующий микропроцессорный конт;роллер "Ремиконт Р", на цифровой индиКатор которого значения параметров и выхода отдельных алгоблоков вью. водятся в Х от шкалы.В соответствии с этим расчеты произведем в Х;Параметры:1) расход воздуха 70 Х - Х, 2) расход метанола 70 Х - Х,;3) расход воды 80 Х - Х,;4) концентрация метанола 50 Х - Х 4, 5) влажность воздуха 50 Х - Х.В блоке 25 умножения выполняется 25 30 35 40 4 50 типу средний расход воздуха в спиртоиспаритель составлял 10000 м /ч, средний расход воды в смеситель 3500 кг/ч. При этом пробег катализатора длился 6 мес, знергозатраты составили 5,9 Гкал/т, выпуск формальдегида составил - 60000 т/год.При управлении процессом по предлагаемому способу учитывали наличие влаги в воздухе, подаваемом на процесс получения формальдегида, для чего использовали хроматограф типа "Нефтехим СКЭП", усредненное показание поторого составляло 11 г/м .По сигналу хроматографа посредством сумматора 7 (типа ПФ 1, 1), и регулятора 8 соотношений (типа ПРЗ, 23) корректировали расход воды в смеси- тель. Средняя величина расхода воздуха при этом составляла как и в способе-прототипе - 10000 м /ч, средний расход воды 3390 кг/ч, т.е. на 110 кг/ч меньше.Пробег катализатора длился 8 мес. энергозатраты, составляли 5,83 Гкал/т, выпуск формальдегида составил 60360 т/год.При управлении процессом как базовым, так и предложенным способом, прочие усредненные режимные параметры оставались неизменными: температу(100- - Х) К, = Х, Х Хгде Х- сигнал, управляющий расходом воды,ра в реакторе 670 1 2 С, уровень в испарителе 70 + 5/, плотность спирто- водной смеси - 70 + 2 Х, расход метанола в смеситель - 7 + 0,1 т/ч.В качестве датчика плотности использовали датчик типа 1 ПКДБ. Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет оптимизироЪ7 1606506 8 Составитель Г, Огаджановзоренко Техред И.Ходанич Корректор С. Шевкун,едактор э 35 ираж 34 писно ВНИЙПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г.уж а,10 ул. Гаг Про вать производственный процесс за счетповышения производительности процесса окисления (на 360 т/год), увеличения срока службы катализатора (на2 мес.), снижения энергозатрат на испарение спиртоводной смеси (на70 Икал/т). Формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения Зормальдегида, включающий регулирование соотношения расходов воды и метанола в смесителе 15 изменением подачи воды с коррекцией по плотности смеси, регулирование подачи воздуха в спиртоиспаритель, стабилизацию уровня смеси в спиртоиспарителе изменением подачи метанола в смеситель и температуры в реакторе изменением расхода теплоносителя в спиртоиспаритель, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения производительности процесса и снижения расходатеплоносителя, дополнительно измеряютвлажность воздуха, по измеренным значениям расхода воздуха и его влажности определяют расход воды, поступающей с воздухом, вычисляют соотношениерасхода воды, поступающей с воздухом,и расхода метанола, и дополнительнокорректируют подачу воды пропорционально вычисленному соотношению расходов.