Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) 69/15; 0 05 О 27/О 51) 5 ЕТЕНИЯ ПИ НИЕ ИЗО КОМУ С А ЕТЕЛЬСТВ структорское ого объединеВ,И.Вв, Н.Мельн об анов урае .Е.М и одство вини- М НИИТЭ 3.01,89. КОГО УПРАВ- ЕНИЯ ВИНИ- ЛЕНА Изоб ции хим может бы нефтехим равления Цель службы кавтоматизароцессов и мической и ости для упнилацетата, ение срока Сущност мером его выСхема ре себя теплооб газовой смес тата на основ в который и ступающая и странство р ь иэобретени полнения и ч ализации сп менник 1 для и, реактор 2 с е этилена, и одается пита э барабана в еактора, и у прия поясняется ертежом.особа включает в подогрева пароинтеза винилацеаровой барабан 3, тельная вода, помежтрубное прозел 4 выделения ОСУДА Р СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Бояджан В.К. и др, Произлацетата на основе этиленаХИМ, 1987, с. 32.Авторское свидетельствоМ 1604816, кл. С 07 С 69/15,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЛАЦЕТАТА НА ОСНОВЕ ЭТИ ретение относится к икотехнологических и ть использовано в хи ической промышленн процессом синтеза ви изобретения - увели атализатора,(57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, может быть использовано для управления синтезом винилацетата в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и позволяет увеличить срок службы катализатора. Способ включает в себя регулирование температуры парогазовой смеси на входе в узел синтеза в зависимости от объема винилацетата, определяемого по измеренным значениям расхода винилацетата - сырца и содержания винилацетата в нем, локальное регулирование давления пара в паровом барабане реактора синтеза, регулирование давления пара в зависимости от температуры в межтрубном пространстве реактора, измеряемой в начале, середине и конце его реакционной зоны и от температуры парогазовой смеси на входе в узел синтеза, 1 ил. винилацетата - сырца. На вход реактора поступает реакционная парогазовая смесь, температура которой измеряется датчиком 5 и регулируется регулятором 6 и регулирующим клапаном 7, Температура в начале, середине и конце зоны реакции измеряется соответственно датчиками 8, 9 и 1 О температуры, Давление пара в паровом барабане измеряется датчиком 11 и регулируется регулятором 12 и регулирующим клапаном 13, Расход винилацетата - сырца из узла его выделения измеряется датчиком 14, Состав потока винилацетата - сырца на входе узла 4 измеряется датчиком 15 или задается с помощью ручного задатчика 16 по результа-. там лабораторного анализа. Переключение осуществляется с помощью ключа 17.Информация от датчиков 5, 8, 9, 10, 11, 14, ключа 17 поступает на входы блока 18, который рассчитывает задания регуляторам 6 и 12,Рассчитанные блоком 18 значения управляющих воздействий по давлению пара в барабане 3 и температуре парогазовой смеси на входе в реактор 2 поступают с его выхода в камеры заданий соответственно регуляторов 12 и 6,Управление по данному способу осуществляется следующим образом.Процесс синтеза винилацетата является экзотермическим. Отвод теплотц реакции и поддержание температурного режима в реакторе осуществляется путем испарения воды в межтрубном пространстве реактора 2. Парожидкостная смесь из межтрубного прострагнства реактора 2 поступает в паровой барабан 3, откуда вода подается обратно в межтрубное пространство реактора 2, а пар отводится для технологических нужд.Задание регулятору 6 температуры парогазовой смеси блок 18 рассчитывают, как и в прототипе, по формуле:Тй = ТЦ 1 + К 1 (Яе е ) ++ К 2 Я= Яе ) + КЗ(2 ЯеЯе Яе ), (1) где Тй- значение уставки регулятору 6 на прошлом Ишаге, оС, на первом шаге управления(И=1) величинаТйпринимается равной измеренному датчиком 5 значению температуры смеси Тй/й= То ="Т 1(2),Т 1 - значение температуры, измеренное датчиком 5, на 1 шаге, С,яей 2, яей яей - соответственно рассчитанные на М, й 1, М шагах значения съема винилацетата, г/лЯе - заданное на Ч шаге значение съема, г/л,ч,К 1, К 2, Кз - коэффициенты настройки дискретного ПЧД-регулятора величины съема винилацетата.Съем винилацетата определяется, как и в прототипе, на каждом шаге по формуле:Сь г/л ч, (3)10 14 179где- шаг измерения и управления, равнцй МММЧк - объем катализатора, равный 24000 л.,146 - расход винилацетата - сырца на выходе из узла 4, измеряемый датчиком 14 нашаге, кг/ч,С - содержание винилацетата в потоке винилацетата в . сырца, измеряемое или датчиком.15, или задаваемое эадатчиком 16по результатам лабораторного анализа нашаге измерения, мас Эта информацияпоступает в блок 18 от ключа 17,5 Рассчитанное значение задания регулятору 6 температуры проверяется затем на. величину максимального шага ЛТмакс, ЕслиТй - Тй1Л Тмакс, тО ТйТй+ ЛТмакс, (4)10 где ЛТмакс=0,5-1,0 С.Затем величина Тй проверяется намаксимально и минимально возможныезначения Тмакс и Тмин,Если ТйТмин, то задание принимает 15 ся равнымТй = ТминЕсли ТйТмакс, то задание принимаетсяравным (5)Тй = Тмакс(6)20 где Тмин = 145 С, Тмакс =200 С.Блок 18 на основании информации, поступающей от датчиков 5, 8, 9, 10, 11, а такжена основе информации о рассчитанном значении Тй, рассчитывают задание регулято 25 ру 12 давления пара, Расчет ведется поформуле:Рй = Рй- " К 4(Ей - Ей-+ К 5 Ег++ Кв ( - Тй + 2Тй 1 Тй 2)Р)30 где Рй - задание регулятору 12 давленияпара на текущем М шаге, кгс/см;Рй- задание регулятору 12 давленияпара в прошлом чшаге, кгс/см, прич = 1;35 в качестве величины Рй.1 принимается измеренное датчиком 11 значение давленияпара т,е, при М = 1, Рй= Рй;где Рй - измеренное на ч шаге датчиком1111 значение давления пара кгс/см;40 Тй - рассчитанное на М шаге значениеВтемпературы в зоне 9 оеакции 1 оеактора 2,Тй =(98 Т 4+ 99 Тй+ 910 Тй)К 7, (9)где вТй, Тй, "Тй - значения температуры,измеренные соответственно датчиками 8, 9,45 10, нач шаге,С;К 7 - безразмерный коэффициент, выбираемый экспериментально в пределах1,005-1,2 и зависящий от конструктивныхособенностей и материала трубок реактора;9 в, 99, 91 о - весовые коэффициенты. значения которых зависят от температуры парогазовой смеси на входе в реактор,измеряемой датчиком 5 на М шаге,Если 5 Тй - 160 С, то 98 = - , 99 =91 о =о 2 13 61.62 199= - 910 = -3 6если 5 Ти 180 С,тодв= - ,99 = - ,910 = -о 1 1 26 6 3Т - значение температуры парогазовой смеси, измеренное датчиком 5 на Йшаге, С,Ев - значение ошибки регулирования,рассчитанное на М шаге по формуле:Еи= Ти- Ти, (11)где Тй - заданное значение температуры вреакционной зоне реактора 2, С, равноезаданию регулятора 6 температуры, рассчитанному пр формулам (1 К 6)Ти = Ти (12)К 4, КБ, Кб - коэффициенты настройкицифрового ПИД-регулятора температуры взоне реакции синтеза винилацетата,Вычисленное значение Рн проверяется затем на ограничения Рилакс = 5,3 кгс/см2и Рмин = 2,4 кгс/см,гЕсли РмРмас, то задание принимаетсяравным Рн = Рилакс. Если РиРнии, тозадание принимается равным Ри = Рмин.Рассчитанные блоком 18 значения уставок регуляторам 6 и 12 температуры и давления поступают с выхода блока 18 вкамеры задания этих регуляторов.Данный способ автоматического управления позволяет надежно застабилизировать температуру в реакционной зонереактора и поддерживать ее равной температуре парогазовой смеси на входе в реактор, а, следовательно, позволяет болеекачественно, чем в прототипе, регулироватьвеличину съема винилацетата,.увеличивается также в срок службы дорогостоящего катализатора синтеза винилацетата. Все. это позволяет снизитьсебестоимость 1 т винилацетата,Пример реализации способа.К 1= 025, Кг = 056, Кз = 012, К 4 = 013,К 5 0.15, Кб = 0,08 К 7 = 1,085 98 - 99 = -1 26 3191 о = -6Величина ЛТмакс принята равной 0,5 С.Значение уставки регулятору 6 температуры на 1 ч шаге, рассчитанное по формулам (1)-(6) будет равноТи " 166-0,25(269-270) + 0,56(270-270) ф 0,12(2,269-272-270) 166-0,73 С,Так как величина шага 0,730,5 ОС, то шаг принимается равным - 0,5 С. Тогда Ти = 166-0,5 С = 165,5 С. Полученное значение уставки удовлетворяет граничным значениям Тмин145 С и Тмакс = 200 С поэтому остается без изменений, т,е. окончательное знач" 1-. ":-юравно Тв = 165,5" С,Рассчитанные на Й, Ии М шагахзначениях температуры в зоне реакции со 5 ответственно равны:й 1 2 1Ти-г = ( - 152,9 + - 154,6+ - 143,8)х636х 1,085 =167,3 Св 1, 2, 110 63 6Тм=( -153,8+ - 156,3+ - 154,6)хх 1,085 = 168,8 Св 1, 2,Тм = ( - 152 + - 156,3 + - 155,5)х16 3615 х 1,085=168,7 С.Тогда на й шаге значение уставки регулятору 12 давления пара в паровом барабане равно:Р = 3,84 + 0,13 165,5 - 168,7 - (166 -20 168 8 + О 3 (165 5 - 168,7) + 0,08 (-168,7 ++2.168,8-167,3) = 3,84 + О 13(-0,4)+ 0,15(- 3,2) + О,О 8,1,6 = 3,44 кгс/см .Рассчитанное значение Ри остаетсябез изменений, так оно входит в границы25 Рмин = 2,4 кгс/см .гРмакс = 5,3 кгс/см, т,е. окончательноегзначение уставки регулятору 12 равно Тв ==3,44 кгс/см .В таблице приведены эксперименталь 30 но полученные данные при управлении процессом получения вин ила цетата попредлагаемому способу.Коэффициенты настройки дискретныхрегуляторов съема винилацетата и темпера 35 туры в зоне реакции, а также весовые коэффициенты были выбраны равными.Экономический эффект достигается засчет снижения себестоимости 1 т винилацетата в результате увеличения срока службы40 дорогостоящего катализатора. Время работы катализатора увеличивается в среднемна 300-400 ч, в результате чего себестоимость винилацетата уменьшается с 732руб/т до 700-715 руб/т,45 Формула изобретенияСпособ автоматического управленияпроцессом получения винилацетата на основе этилена, включающий регулированиетемпературы парогазовой смеси на входе в50 реактор синтеза изменением подачи пара втеплообменник в зависимости от заданныхмаксимального и минимального значенийэтой температуры, максимальной величинышага управления и от съема винилацетата,55 определяемого по измеренным значениямрасхода винилацетата-сырца и содержаниявинилацетата в нем, регулирование давления пара в паровом барабане реактора синтеза изменением количества выводимого избарабана пара и измерение профиля температуры в межтрубном пространстве реакто1685918 Знвче д рапоегодлине,отл ича ющийся тем, что, с целью увеличения срока службы катализатора, давление пара в паровом барабане реактора синтеза ре гул ирук)т в зависимости от измеренного профиля температуры в межтрубном пространстве реактора по его длине и температуре парогазовой смеси нэ входе в реактор синтеза,51685918 ЬИа нов Редактор Н.Козлова рект ороль Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3572 ВНИИПСоставитель Г.ОгаджТехред М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45