Способ управления процессом получения кетена

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 55 С 07 С 49/88, С 27/О ИЕ ИЗОБРЕТЕН ОПИ В осуществляется методом пиролиза ацетона путем регулирования температуры пирогаза на выходе из печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза, подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель и поддержания уровня в сырьевой емкости воздействием на подачу свежего ацетона. Для решения поставленной задачи дополнительно регулируют давление в кубе колЬнны подачей пара в теплообменник с коррекцией по перепаду давлений на выходах из колонны-испарителя и печи. регулируют уровень в кубе изменением подачи суммарного ацетона, регулируют отбор кубового остатка в зависимости от температуры в кубе и корректируют температуру пирогаза на выходе из печи в зависимости от давления паров ацетона на выходе из колонны-испарителя, 1 ил,тно-конструкторское но-производственновтоматика".Голев, В,Н.Денисов, оконь и Н,П.Утробин ьство СССР20, 1978.ьство СССР20, 1975,ЕНИЯ ПРОЦЕССО сится к пиролизным ь использовано в хиской промышленноить выход целевого ргозатраты. Способ рециркуляципарения.Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом пиролиза в трубчатой печи, реализованный с помощью устройства автоматического управления. Способ предусматривает регулирование температуры пирогаза на выходе из печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза. подачи сырья и пара.в печь, коррекцию подачи пара в зависимости от состава пирогаза, его температуры и расхода сырья,Способ не предусматривает выбора режима процесса с учетом испарения сырья и не учитывает возможную его рециркуляцию, В результате при получении кетена не доГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 23.04,92. Бюл. М 15 (71) Воронежское опы бюро автоматики Науч го объединения "Хима (72) В. Р,Тучи нский, А.Д 8.В.Потемин, В, Н. Ряб (53) 66-012 - 52(088.8) (56) Авторское свидете М 713903, кл. С 10 С 9Авторское свидете М. 590329, кл. С 10 0 9/ (54) СПОСОБ УПРАВЛ ПОЛУЧЕНИЯ КЕТЕНА (57) Изобретение отно установкам, может быт мической, нефтехимиче сти и позволяет увели продукта и снизить эн Изобретение относится к области автоматизации пиролизных установок и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности,Известен способ управления тепловым режимом пиролизной печи, предусматривающий регулирование температуры продуктов пиролиза на выходе из печи с коррекцией по содержанию ацетилена в продуктах пиролиза и регулирование температуры реакционной смеси на выходе из конвекционной секции пирозмеевика с коррекцией по составу продуктов пиролиза.Однако при получении кетена не обеспечивается высокий выход целевого продукта и низкие энергозатраты, так как способ не учитывает специфику процесса, влияние и сырья (ацетона) и стадии ис- Я СОстигается достаточно высокий выход целевого продукта и достаточно низкие энергоэатраты.Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта и снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом получения кетена путем пиролиза ацетона, включающему регулирование температуры пирогаза на выходе печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза на выходе печи, регулирование уровня ацетона в сырьевой емкости изменением подачи в нее свежего ацетона, регулирование подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, подачу пара в куб колонны и отбор кубового остатка, дополнительно измеряют давление пирогаза на выходе печи и паров ацетона на выходе колонны-испарителя, температуру, давление и уровень в кубе колонны, регулируют давление в кубе колонны изменением подачи пара в него с коррекцией по перепаду давления на выходах печи и колонны-испарителя, регулируют уровень в кубе колонны изменением подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, регулируют температуру в кубе колонны изменением отбора кубового остатка, а подачутопливного газа в печь дополнительно корректируют в зависимости от давления паров ацетона на выходе колонны-испарителя,На чертеже изображена принципиальная схема системы управления для осуществления предлагаемого способа.Процесс получения кетена осуществляют в пиролизной печи 1, куда поступают пары ацетона из колонны-испарителя 2, Основная реакция при пиролизе ацетона идет с образованием кетена и метана СНз С СНзСН 2=С=О + СН 4. (1)11ОКроме того, идут побочные реакции разложения ацетона и кетена с образованием легких углеводородов, углерода (сажи) и других и родуктов. Величина кон версии ацетона не более 20 О.Испарение ацетона осуществляется за счет тепла, подаваемого с паром в куб 3 колонны 2. Пирогаз из печи 1 через сажеотбойник 4 подается на установку 5 конденсации, где отделяется непрореагировавший ацетон, возвращаемый в виде рецикла через сырьевую емкость 6 на колонну 2.Система управления процессом включает регулятор 7 уровня в сырьевой емкости 6, регулятор 8 подачи суммарного ацетона вколонну 2, регулятор 9 давления в кубе 3, датчик - хроматограф 10 состава пирогаза, датчик 11 температуры пирогаза на выходе из печи, датчик 12 температуры в кубе 3, 5 датчик 13 уровня в кубе, датчики 14 и 15 давления на выходе соответственно из колонны 2 и печи 1, клапан 16 отбора кубового остатка и клапан 17 подачи топливного газа в печь. На схеме показаны также реализо ванные в микропроцессорном контроллере 18 функциональные блоки 19 - 23,Способ осуществляется следующим образом.С помощью регулятора 7 поддерживают 15 уровень в емкости 6 воздействием на подачу свежего ацетона, с помощью регулятора 8 регулируют подачу жидкого ацетона из емкости 6 в колонну 2, а с помощью регулятора 9 - давление в кубе 3 подачей пара в тепло обменник.С помощью функционального регулирующего блока 22, реализованного в контроллере 18, по замеру от датчика 11 регулируют температуру пирогаза воздействием на кла пан 17,С помощью функционального блока 19 корректируют задание регулятору 8, например, по следующему закону; 30 6. + К 1 (Ьн - Ь), ЕСЛИ ЬЬ Озад (зо, если Ьн ЬЬв, (2)Оо - К 1(П- Пв), 6 СЛИ Ь) Ьв,где 6 о - номинальное значение расхода аце тона на колонну 2;и - текущее значение уровня в кубе 3, измеряемое с помощью датчика 13;Ьн, Ьв - соответственно нижнее и верхнее задаваемые значения уровня в кубе. 40 С помощью блока 20 регулируют температуру в кубе колонны воздействием на клапан 16, например, по следующему закону:/К 2 (тк ткпред) 6 СПИ 1 кткпред, (3) 45 0, еСли СкТкпред, где тк - текущее значение температуры в кубе, измеряемое с помощью датчика 12;тк.пред - предельное значение темпера туры в кубе.Формирование управляющего воздействия (3) осуществляется с учетом того фактора, что температура кипения кубового продукта повышается при накоплении тяже лого кубового остатка.С помощью блока 23 корректируют задание регулятору 9, например, по следующему закону:Рэад = Ро + КЗ (Р 2 Р 1) (4)35 40 45 50 55 где Р 1, Р 2 - текущее значение давления, измеряемое с помощью соответственно датчиков 14 и 15,Воздействие (4) учитывает степень сажеотложений в пиролизных змеевиках и последующей аппаратуре,С помощью блока 21 корректируют задание регулирующему блоку 22, например, по следующему закону;Тзад = Е 1 + -2, (5) где Е 1 - ПИ-составля ющая, оп ределяемая по отклонению фактического значения концентрации кетена от задания я = Сзад - С (С - концентрация кетена, измеряемая с помощью датчика 10);(6) ГДЕ Р 1 пред - ЗаДаВаЕМОЕ ПРЕДЕЛЬНОЕ ЗНаЧЕ- ние давления паров ацетона на выходе из колонны 2,Составляющая Е 2 выражения (5) является воздействием по возмущению и учитывает фактор снижения конверсии ацетона при увеличении давления в змеевиках. Составляющая Л 1 является воздействием по отклонению,Настроечные коэффициенты К 1 - К 4 подбирают непосредственно на обьекте.П р и м е р, Рассмотрим реакцию системы на одно из основных возмущений - сажеотложение в пиролизных змеевиках и последующей аппаратуре,Исходный технологический режим: подача суммарного ацетона 3800 кг/ч; давление в кубе колонны 108 кПа; давление на выходе из колонны 107 кПа; давление на выходе из печи 64 кПа; температура пирогаза на выходе из печи 642"С; концентрация кетена в пиргазе 7,2%.В результате возмущения (такое возмущение обычно происходит плавно и не вызывает резких колебаний технологического режима) снижается давление на выходе из печи на 12 кПа. Блок 23 по формуле (4) рассчитывает новое значение задания регулятору 9 с учетом значений констант Р, = 80, Кз = 0,65, т,е. Рзад = 116 кПа,Увеличение давления в кубе и, соответственно, на выходе печи приводит к снижению конверсии и уменьшению концентрации кетена (величина максимального уменьшения в течение переходного процесса составляет 0,5%), Блок 21 корректирует температуру пиролиза. причем составляющая Е 2 определяется с учетом значений констант Рпред = 110, К 4 = 0,47, т.е, Е 2 = 2,8 С, За счет регулирующей составляющей 21 блок 21 доводит окончательно температуру 5 10 15 20 25 30 до такого значения, при котором обеспечивается заданная концентрация кетена в пирогазе.В результате переходного процесса устанавливается следующий технологический режим: подача суммарного ацетона 3800 кг/ч; давление в кубе колонны 116 кПа; давление на выходе из колонны 115 кПа; давление на выходе из печи 69 кПа; температура пирогаза на выходе из печи 646 С; концентрация кетена в пирогазе 7,1%.Таким образом, регулирование давления в кубе с коррекцией по перепаду обеспечивает компенсацию отклонений технологического режима ввиду сажеотложений. Регулирование температуры в кубе колонны в зависимости от отбора кубового остатка позволяет своевременно удалять тяжелый остаток, предотвращая его накопление в кубе колонны. Коррекция температурного режима пиролиза по возмущению - давлению паров ацетона на выходе из колонны - позволяет улучшить качество регулирования состава пирогаза,В результате использование предлагаемого способа управления позволяет увеличить выход целевого продукта (кетена) и поддерживать энергозатраты на минимальном уровне,Формула изобретения Способ управления процессом получения кетена путем пиролиза ацетона, включающий регулировайие температуры пирогаза на выходе печи воздействием на подачу топливного газа в печь с коррекцией по составу пирогаза на выходе печи, регулирование уровня ацетона в сырьевой емкости изменением подачи в нее свежего ацетона, регулирование подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, подачи пара в куб колонны и отбора кубового остатка, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и снижения энергозатрат, дополнительно измеряют давление пирогаза на выходе печи и паров ацетона на выходе колонны-испарителя, температуру, давление и уровень в кубе колонны, регулируют давление в кубе колонны изменением подачи пара в него с коррекцией по перепаду давления на выходах печи и колонны-испарителя, регулируют уровень в кубе колонны изменением подачи суммарного ацетона в колонну-испаритель, регулируют температуру в кубе колонны изменением отбора кубового остатка, а подачу топливного газа в печь дополнительно корректируют в зависимости от давления паров ацетона на выходе колонны-испарителя,1728220 5 эктор В,Петр з 1377 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4(5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 01 Составитель В,Ту Техред М.Морген нскиил Корректор Н.Рев