Способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое

Союз Советских Сааалистических Расау 6 лнкпо делам изобретений е открытий(45) Дата опубликования описания 07.05.82с Научно-исследовательский и проектный институт," по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности Жае.Изобретение относится к области управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленностях.Известен способ автоматического управления реактором с кипящим слоем путем изменения подачи контактной-массы в реакционную зону в зависимости от уровня кипящего слоя с коррекцией по скорости изменения температуры в реакционной зоне выгрузки в отрабоганной массе в зависимости от амплитуды и частоты пульсации температуры 11.Известен способ автоматического управления реактором с кипящим слоем путем изменения подачи теплоносителя с коррекцией плотности кипящего слоя 2.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое, состоящий в регулировании расходов сырья и катализатора и температуры в реакторе в зависимости от отношения концентрации нафтенов и концентрации парафинов в сырье 31.Недостаток известного способа состоит в том, что управление температурным режимом реактора осуществляется по температуре, изменяемой в одной точке реактора. Это не обеспечивает оптимального температурного профиля по высоте псевдоожиженного слоя и ограничивает число управляющих воздействий, используемых дляоптимизации процесса, что, в свою оче.редь, препятствует достижению максимальной концентрации целевого продукта навыходе из реактора,С целью стабилизации выхода целевогопродукта за счет повышения точности регулирования предлагается способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое, согласно которому дополнительно измеряют температуру окружающей среды, определяют оптимальныцпрофиль распределения температуры повысоте псевдоожижен ного слоя, исходяиз заданной нагрузки на реактор по20 сырью, состава сырья и количества циркулирующего в системе катализатора, и стабилизируют указанный профиль воздействием на температуры сырья и температурукатализатора,25 На чертеже показана принципиальнаясхема управления процессом дегидрирования изобутана в изобутилен в псевдоожиженном слое катализатора,Способ осуществляется следующим об 30 разом.В реактор 1 с псевдоожиженным слоем катализатора по трубопроводу 2 поступает сырье (изобутановая фракция). Подогрев сырья осуществляется в печи 3 за счет сжигания топлива, подаваемого по трубопроводу 4, Состав сырья анализируется с помощью хромотографа 5, температура сырья на входе в реактор измеряется термопарой 6. Расход сырья в реактор (нагрузка) измеряется диафрагмой 7 и стабилизируется с помощью регулятора 8 и исполнительного механизма 9. Задание регулятору 8 изменяют вручную, например, в зависимости от планового задания. Продукты реакции выводятся из реактора 1 по линии 10. Катализатор из реактора по линии 11 поступает в пневмотранспорт 12 и направляется в регенератор 13 для восстановления. В регенераторе 13, куда по линии 14 подается топливо, происходит удаление с поверхности катализатора частиц кокса. Восстановленный (регенерированный) катализатор по линии 15 возвращается в реактор 1, а дымовые газы из регенератора отводятся по трубопроводу 16. Температура регенерированного катализатора измеряется термопарой 17 и регулируется с помощью регулятора 18 и исполнительного механизма 19, установленного на линии подачи топлива в регенератор. Регулирование температуры сырья осуществляется регулятором 20 и исполнительным механизмом 21, установленным на линии подачи топлива в печь 3. На реакторе установлены пробоотборные устройства 22, позволяющие измерять профиль концентрации по высоте псевдоожиженного слоя. Температура псевдоожиженного слоя и окружающей среды измеряется термопарами 23 и 24. Расход катализатора измеряется датчиком 25.В вычислительный блок 26 поступает информация о температуре сырья и катализатора, расходе сырья и катализатора, циркулирующего в системе, концентрации 1-того компонента на входе, выходе и по высоте реактора, температуре окружающей среды и псевдоожиженного слоя. Кроме того, в него вводятся в виде справочной информации тепловой эффект 1-той реакции, размеры реактора, скорость этой реакции, степень дезактивации, теплоты образования компонентов, коэффициенты тепло- отдачи, прочность слоя, диаметры твердых частиц катализатора, теплопроводность изоляционного материала. После ввода вышеуказанной информации в вычислительный блок 26 он производит расчет текущего значения температурного профиля псевдоожиженного слоя по выражениям:АТг 1Тп.с Токр.ср у- КзС + Л 4( Тк Тг)расход газа и циркулирующего катализатора а;температура псевдоожижен н о г о слоя, окружающей среды, катализатора и газа соответственно;объем реактора; точки отбора по высоте реактора; концентрация -того компонента;высота псевдоожиженного слоя;, коэффициенты пропорциональнос т и, соответств е н н о равные где5 гвв, ак Токр,ср, 7 к, Тг 10 15 К 1 К 2 Кз К 4 20 у Бвк.п.р1 о. 1 - +Х - + - а Л,. а,. К,=С,; К,= - ЦЛ; К 4 - аl в(1 - а)а 35 40 где Л 4 - теплопроводность изоляционного материала;Я - теплота образования компонентов;5 - площадь поперечного сечения;Сьг - теплоемкость газа;- объемная скорость;Явп,п,р - внешняя поверхность реактора;а; - коэффициент теплоотдачи отпсевдоожиженного слоя;о 4 - толщина изоляционного ма териала;а - коэффициент теплоотдачи вокружающем пространстве;е - порозность слоя;а, - коэффициент теплоотдачи 50 между твердыми частицамии газом;У - степень дезактивации катализатора,Найденкое текущее распределение темпе ратурного профиля по высоте псевдоожиженного слоя в вычислительном блоке 26 сравнивается с заданным значением (оптимальным) соответствующей максимальной концентрации изобутилена на выходе 50 из реактора, Полученные расчетные значения температуры газа и температуры катализатора передаются в виде задания регуляторам 20 и 18, которые управляют исполнительными механизмами 19 и 21, ус тановленными соответственно на линияхподачи топливного газа в регенератор 13 и пе 11 ь 3.Экономический эффект от внедрения данного способа составляет 990 тыс. руб. в год. Формула изобретения с Тп.с - Токр.ср1/ 2 д,Т, 1 агап/1 - КС, +К,(Т, - Т); 41 Тк 1 Тп.с Токр.срЙ 0 Л 11 г 2 4 к г Способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое катализатора путем измерения температур и расходов сырья и катализатора, температуры псевдоожиженного слоя в реакторе и концентрации компонентов в сырье, от,личающийся тем, что, с целью стабилизации выхода целевого продукта за счет повышения точности регулирования, дополнительно измеряют температуру окружающей среды, определяют профиль распределения температуры в реакторе по следующим формулам где Кь К 2, К 2, К 4 - коэффициенты пропорциональности;агак - расход сырья (газа) и катализато ра;Т,.Т ТТскр.ср - температуры псевдоожиженнн о г ослоя, катализатора, газа и окру О жающей средысоответственно;/ - высота псевдоожиженного слоя;Р - объем реактора;15 и - точка отбора повысоте реактора;С; - концентр а ц и я1-того компонента,20 и стабилизируют его воздействием на температуры сырья и катализатора. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:25 1. Авторское свидетельство СССР497044, кл. В 01 Л 8/24, 1973.2, Авторское свидетельство СССР415037, кл. В 01 Л 8/24, 1972.3. Авторское свидетельство СССР30 487104, кл. С 10 б 11/00, 1970.. Багиро орр кор И. Осиновсн даиор ип, Харьк, фил. пред. Патент Заказ 405/329НПО Поиск Составитель Т. Чулков ехред И Заболотнова Изд. Ье 137 Тираж 577 Подписноесударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5