Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 16 16 А 15, 6 05 О 27/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТеТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2(56) Бояджан В.К, и др, Производство винилацетата на основе этилена. МНИИТЭХИМ, 1987, с, 30,Авторское свидетельство СССРМ 1604816, кл, С 07 С 69/15, 1989.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛАЦЕТАТА НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНА Изобретение относится к области автоматического управления химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессом синтеза винилацетата,Целью изобретения является пов ние производительности процесса.На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.Схема реализации способа включает в себя испаритель 1 уксусной кислоты и отделитель 2 кислоты, входящий в узел подготовки парогазовой смеси, выпарной аппарат 3 для отпарки загрязненной кислоты с кипятильником 4. В теплообменнике 5 осущест(57) Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет повысить производительность процесса по целевому продукту, Способ заключается в регулировании расхода уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от молярного отношения этилена к уксусной кислоте, определяемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа, очищенной уксусной кислоты и уксусной кислоты на очистку и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусной кислоты из узла подготовки смеси в выпарной аппарат в зависимости от с температуры паров кислоты в выпарном аппарате и стабилизируют в нем давление с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реакторе. 1 ил,яют подогрев парогазовои смеси, подаваемой в реактор синтеза винилацетата.Расход циркуляционного газа в испаритель 1 и содержание в нем этилена измеряется соответственно датчиками 6 и 7. Расход очищенной уксусной кислоты в испаритель 1 измеряется датчиком 8 и регулируется регулятором 9 и регулиоующим клапаном 10, Расход загрязненной кислоты в выпарной аппарат 3 измеряется датчиком 11 и регулируется регулятором 12 и регулируюгцим клапаном 13. Давление паров кислоты в аппарате 3 измеряется датчиком 14 и регулируется регулятором 15 и регулирующим клапаном 16, температура кипящей кислоты измеряется датчиком 17, а температура па 1678816рогазовой смеси на входе в реактор синтеза измеряется датчиком 18,Информация от датчиков 6, 7, 8, 11, 14, 17, 18 поступает на входы блока 19 расчета заданий регуляторам 9, 12 и 15. Рассчитанные блоком 19 значения управляющих воздействий поступает с его выхода в камеры заданий соответственно регуляторов 9 и 12 расхода уксусной кислоты и регулятора 15 давления.Управление по предлагаемому способу осуществляют следующим образом,Расчет уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты в испэритель 1 осуществляется блоком 19 так же, как и в прототипе по формуле9 г= 9 гед -+ К 1 (ци- цн)+ + Кг(-м), (1) где 9 г е д- значение задания регулятору 9 расхода нэ прошлом К - 1 шаге, кг/ч; на первом шаге (М = 1) 9 гч 1 равно измеренному датчиком 8 значению расхода 8 р 19 еи/и=8 р 1, (2) где д, фи - молярное соотношение этилена и уксусной кислоты, рассчитанное соответственно на текущем Й и на прошлом Й - 1 шаге, моль/моль;К 1, Кг - параметры настройки дискретного ПИ-регулятора молярного соотношения;ц - заданное молярное соотношение, моль/моль,Молярное отношение этилена к уксусной кислоте на шаге определяется по формуле6 р 7 с Рук100 22,4 Яг - 11 рКэ где - шаг измерения и управления, равный й,й;6 г - расход циркуляционного газа в испаритель 1 узла подготовки парогазовой смеси, измеряемый датчиком 6 нашаге, нм /ч;7 г 1 - содержание этилена в циркуляционном газе, измеряемое датчиком 7 нашаге, об. ф;рук- вес одного моля уксусной кислоты, равный 60 кгlмоль;8 г - расход очищенной уксусной кислоты в испаритель 1 измеряемый датчиком 8 на шаге измерения, кг/ч;11 г 1- расход части загрязненной высококипящими углеводородами и полимерами уксусной кислоты иэ отделителя 2 в выпарной аппарат 3, кг/ч;22,4 - обьем, занимаемый 1 молем газа при нормальных условиях, нм /моль;з Кэ - коэффициент, отражающий среднее содержание уксусной кислоты в потоке загрязненной кислоты, равный,0,94 - 0,95.Рассчитанное по формуле (1) значение 5 9 рэч проверяется далее на ограничения9 Гцакси 9 Гмин, Если 9 с ед9 рмин, то 9 р епринимается равным 9 р, Если 9 г э ч9 г, то 9 рпринимается рав ным 9 гмакс 9 Гмакс = 28500 кг/ч, 9 ци=23000 кг/ч.Стабилизация давления паров кислотыв выпарном аппарате 3 осуществляется с помощью дополнительно вводимого регулирующего контура, состоящего иэ датчика 14, регулятора 15 и регулирующего клапана 16.Эадание регулятору 15 блрк 19 вырабатывает с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реактор синтеза, которая измеря ется датчиком 18, При значениях этой температуры в пределах 145 - 180 С задание регулятору 15 давления выбирается из диапазона 15 реч = 1,6 - 2,1 кгс/см, При значегниях температуры выше 180 С задание регулятора 15 выбирается из диапазона 15 рж = 2,1 - 2,6 кгс/см .гРасчет уставки регулятору 12 расходазагрязненной уксусной кислоты осуществляется по формуле25 12 р = 12 р ч - 1 + К 4 хх (17 тч - 17 т ч - )++ К 5 (17 тд -17 тжч ) (4)где 12 г- 1 - значение уставки регулятору 15 на прошлом йшаге, кг/ч; на первом шаге управления (й = 1) величина 12 г - 1 принимается равной измеренному датчиком 11 значению расхода:35 12 гы - 1/Ю=11 Г 1 (5)1 ти, 17 т и - 1 -зйэчениетемпературызагрязненной кислоты, измеренное датчиком 17 соответственно на М и Мшагах 40измерения и регулирования, С;17 тэ - заданное на И шаге значениетемпературы кипения загрязненной кислоты в выпарном аппарате, С; определяется исходя из заданного содержания высококипящих и полимеров в загрязненной уксусной кислоте.При значениях температуры парогазовой смеси на входе в реактор, измеряемой датчиком 18, в пределах 145-180 С задание 17 т принимается равным 132-135 ОС.При значениях температуры, измеряемой датчиком 18, в пределах 180-200 С, задание 17 ти принимается равным 136-140 С.Определенное по формуле (4) значениеуставки проверяется далее на ограничения12 рмакс= 4100 кг/ч и 12 сми= 3000 кг/ч. Если величина уставки выходит за граничное значение, то она принимается равной соответствующему граничному значению 12 смакс или 12 минРассчитанные блоком 19 значения уставок регуляторам 9, 12, 15 поступают с выхода блока 19 в камеры задания этих регуляторов.Повышение температуры, измеряемой датчиком 17, выше заданного значения информирует о том, что содержание. вредных примесей в кислоте повысилось, следовательно, расход кислоты на очистку увеличивается до тех пор, пока 17 тю не станет равной заданию 17 тч . Стабилизация давления в аппарате 3 позволяет не учитывать его влияние на температуру кипения кислоты в аппарате.Данный епособ автоматического управления позволяет надежно застабилизировать содержание высококипящих углеводородов и полимеров в уксусной кислоте на заданном оптимальном уровне, обеспечивающем максимально допустимую производительность установки по винилацетату.8 таблице приведены экспериментально полученные данные при управлении процессом получения винилацетата поданному способу.Коэффициенты К 1, К 2, Кз, К 4 и К 5 были выбраны равными; К 1 =55: К 2=42; Кз=0,94; К 4 = 12,6; К 5 = 18,3.Значение уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты, расчитанное по формуле (1), будет равно:9 ги =26000+55(4,1 - 3,9)+ + 42 (4 - 3,9) = 26015 кг/ч.Так как это значение удовлетворяет граничным значениям 9 гмак; - 28500 кг/ч и 9 гми кг/ч, то окончательное значение уставки 9 р ч = 26015 кг/ч,Значение уставки регулятору 15 давления паров кислоты взято равным 15 р = =1,8 кгс/см, так как температура парогазовой смеси на входе в реактор равна 165 С,Значение уставки регулятору расхода загрязненной уксусной кислоты в выпарной аппарат, рассчитанное по формуле(4), будет равно:12 рвц = 3140 - 12,6 (1 35-132) ++18,3 (135 - 133) = 3214,4 кг/ч.Так как эта величина (12 ги) = =3214,4 кг/ч удовлетворяет граничным значениям 12 гмакс = 4100 кг/ч и 12 гмин= =3000 кг/ч, то окончательное значение уставки 12 р=- 3214,4 кг/ч.Экспериментальная проверка предлагаемого способа автоматического управле 1 Г ния процессом получения винилацетата на основе этилена показала его высокую эффективность и работоспособность, Экономический эффект получается за счет исключения загрязнения катализатора синтеза винилацетата и поддержания за счет этого его высокой активности. Это позволяет увеличить средний съем винилацетата с 270 г/лч (при известном способе управления) до 275 - 278 г/лч. 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена, включающий регулирование расхода очищенной уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от заданных максимального и минимального значений этого расхода и молярного отношения этилена к уксусной кислоте на входе этого узла, вычисляемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа и очищенной уксусной кислоты и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусной кислоты, поступающей из узла подготовки парогазовой смеси в выпарной аппарат и измерение температуры парогазовой смеси на входе реактора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса по целевому продукту, дополнительно измеряют температуру и давление паров кислоты в выпарном аппарате, вычисляют малярное соотношение этилена к уксусной кислоте на входе узла подготовки парогазовой смеси с учетом величины расхода уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют давление паров кислоты в выпарном аппарате в зависимости от температуры парогазовой смеси на входе реактора. а расход уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют в зависимости от температуры паров кислоты.Заданное значение параметра 4,1 3,9 4,0 26000 Расчет по формуле132 135 133 165 Составитель Г. Огаджановактор А, Зробок Техред М,Моргентал Корректор Т. Мал каз 3182 Тираж 248 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб.4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. У д, ул,Гагарина, 101 Молярное отношение этилена к уксусной кислоте,моль/моль Задание регулятора 9 очищеннойкислоты, кг/ч Задание регулятору 12 загрязненной кислоты, кг/ч Температура кипящей кислоты в выпарном аппарате3, С Температура парогазовой смеси на входе в еакто, С Значение параметра по шагам измерения