Способ управления процессом алкилирования бензола этиленом

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕН ЕИЛИРОВАНИЯ БЕН ЗОЛА (57) Изобретение отн нию процессом алкили этиленом и может быт ИЯ ПРОЦЕССОИ АЛТИЛЕНОГ 1сится к управле ования бензолаиспользовано ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРКф 552326, кл. С 07 С 3/50, 1975Авторское свидетельство СССРУ 1264543, кл. С 07 В 37/00, 1984. в химической и нефтехимической промышленности при автоматизации процесса получения этилбензола. Цельюизобретения является снижение расхода сырья и катализатора и уменьшениевыхода полиэтилбензолов. Схема управления содержит датчики (Д) 13-19расходов основного и дополнительногопотоков этилена, бензола, свежего катализатора, хлористого этила, азота инесконденсировавшихся газов, Д 20-22температуры, Д 23 концентрации этилена в несконденсировавшихся газах,Д 24 и 25 давления, микропроцессор(Г 1) 32, регуляторы (Р) 33-38 и регулирующие органы 39-44. При отклонениитемпературы процесса (Д 20) М 32 последовательно выдает задание Р 38, 37,34 и 35. 1 з,п.ф-лы, 1 ил, 1 табл.Изобретение относится к областиуправления процессом алкилированиябензола этиленом и может быть использовано в химической и нефтехими 5ческой промышленности при автоматизации процесса получения этилбензола,являющегося исходным продуктом дляпроизводства стирола.Целью изобретения является снижение расхода сырья и катализатора иуменьшение выхода полиэтилбензолов.йа чертежике представлена схема, реалиэующая предлагаемый способ управЛеиия". 15Схема содержит алкилатор 1, конденсатор 2, линии 3-10 соответственно подачи отработанного катализаторногокомплекса, свежего катализаторногокомплекса,. полиалкилбензолов, бензола,20хлористого этила, основного потокаэтилена, дополнительного потока этилена, азота, линию 11 отвода алкилата,линию 12 отвода несконденсировавшихсяГаэов, датчики 13-19 соответственно 25расходов основного потока этилена,дополнительного потока этилена,бенэола, свежего катализатора, хлористого этила, азота и несконденсировавшихся газов, датчики 20-22 соответственно температуры процессав нижней части алкилатора, нес,конденсировавшихся газов общего потока этилена, датчик 23 конденсации этиленав несконденсировавшихся газах, датчики 24 и 25 давления верха алкилатораи основного потока этилена, вторичные приборы 26 - 31, микропроцессор32, локальные регуляторы 33 - 38,регулирующие органы 39 - 44.Способ осуществляется следующимобразом.С помощью датчика 23 и датчиков13,14,19 - 22,24,25, регуляторов 36и 37 (вторичные приборы и преобраэователи на схеме не показаны), вторичных приборов 26 - 31 соответственноинформация о ходе процесса алкилирования передается в микропроцессор 32,в который предварительно вводят ограничения на давление верха алкилатора,давление основного потока этилена,температуру процесса в нижней частиалкилатора и относительные потериэтилена соответственно в пределах0,16-0,18 и 0,34-0,36 М 11 а, 129-130 С,0,10-0,153. При температуре процессав нижней части алкилатора, измеряемойдатчиком 20 и вторичным прибором 27,выше заданного значения микропроцессор 32 последовательно по четыремканалам управления выдает коррекциюсначала регулятору 38 на уменьшениерасхода азота, затем регулятору 37 науменьшение расхода дополнительногопотока этилена в среднюю часть алкилатора, далее регулятору 34 на уменьшение расхода свежего катализаторногокомплекса и регулятору 35 на умень-шение расхода хлористого этила, Каждый последующий канал управления сра"батывает после того, как предыдущийвыйдет на ограничение, накладываемоена процесс алкилирования. При этомвключение последующих каналов управления прерывается как только температура процесса в нижней части алкилатора выйдет за заданное значение.Необходимость применения каждогоиз каналов управления определяетсяв соответствии с алгоритмом компенсации завышения температуры процесса:уменьшают расход азота в линии 10 путем открытия клапана 44, сравниваютфактическое давление верха алкилатора 1, измеряемого датчиком 24 и вторичным прибором 30 с заданным значением и при достижении заданного значения давления, например 0,16 МПа,прекращают уменьшение расхода азота(клапан 44 остается в определенномположении), сравнивают фактическуютемпературу процесса в нижней частиалкилатора (Т), измеряемую датчиком20 и вторичным прибором 27, с заданной (Т )При условии Т=Ткорректирующиесигналы с микропроцессора на изменение расходов этилена по дополнительному потоку в линии 9, свежего катализаторного комплекса в линии 4 и хлористого этила в линии 7 на регуляторы 37, 34 и 35 не подают,При условии Т)Т подают коррректирующий сигнал с микропроцессора 32 на регулятор 37 и уменьшают расход этилена по дополнительному потоку в линии 9 закрытием клапана 43, сравнивают фактическое давление этилена по основному потоку в линии 8, измеряемое датчиком 25 и вторичным прибором 31, с заданным значением и при достижении заданного значения давления, например 0,36 М 11 а, прекращают уменьшение расхода этилена по дополнительному потоку (клапан 43 остает074При условии ТсТ 4 подают корректирующий сигнаЛ с микропроцессора 32на регулятор 37 и увеличивают расходэтилена по дополнительному потоку открытием клапана 43,Сравнивают фактическое давлениеэтилена по основному потоку с заданным значением и при досТижении заданного значения давления,-например0,34 ИПа, прекращают увеличение расхода этилена по дополнительному потоку (клапан 43 остается в определенном положении).Сравнивают Т с Тэа фЕсли Т=Т, корректирующие сигналы с микропроцессора на изменениерасходов свежего каталиэаторногокомплекса и хлористого этила на регуляторы 34 и 35 не подают.Если Т(Т , подают корректирующий сигнал с микропроцессора на регулятор 34 и увеличивают расход свежего катализаторного комплекса открытием клапана 40 до предельной нормы,например до 1,25 нормы расхода.Снова сравнивают Т с Тад.Если Т=Т , корректирующий сигнал с микропроцессора на изменениерасхода хлористого этила (регулятор 35) не дают.Если ТсТ , подают корректирующий сигнал с микропроцессора на регулятор 35 и увеличивают расход хлористого этила открытием клапана 41до выполнения условия Т-Т =0,05+о0,01 С. При выполнении этого условия прекращают увеличение расходахлористого этила (клапан 4 1 остаетсяв определенном положении).В процессе алкилирования микропроцессор 32 до получаемой информациис датчиков 13,14,19,21-25, локальныхрегуляторов 36 и 37 и вторичных приборов 26,28 - 31 непрерывно вычисляет величину относительных потерь эти,лена по формуле: 30При температуре процесса в нижней части алкилатора ниже заданного значения микропроцессор 32 производит включение клапанов управления в том,же порядке и выдает коррекцию сначала регулятору 38 на увеличение расхода азота, а затем регулятору 37 на увеличение дополнительного потока этилена в среднюю часть алкилатора, далее регулятору 34 на увеличение расхода 4 О свежего катализаторного комплекса и регулятору 35 на увеличение расхода хлористого этила. В этом случае включение каналов управленя осуществляется по алгоритму: увеличивают расход 45 азота в линии 10 путем открытия клапана 44, сравнивают фактическое давление верха алкилатора с заданным значением и при достижении заданного значения давления, например 0,18 ИПа, прекращают увеличение расхода азота (клапан 44 остается в определенном положении), сравнивают Т и Тэр,При условии Т=Тъад корректирующие сигналы с микропроцессора на изменение расхода этилена по дополнительному потоку, свежего катализаторного комплекса и хлористого этила на регу" ляторы 37, 34 и 35 не подают. г Р г с4528 ся в определенном положении), Сравнивают Т с Т рд .Если Т=Т , корректирующие сигналы с микропроцессора на изменение расходов свежего катализаторного комплекса и хлористого этила на регуляторы 34 и 35 не подают,Если Т)Т а, подают корректирующий сигнал с микропроцессора на регу лятор 34 и уменьшают расход свежего катализаторного комплекса в линии 4 закрытием клапана 40 до предельной нормы, например до 0,8 нормы расходаСнова сравнивают Т с Тэад . 15Если Т=Тзад, корректирующии сигнал с микропроцессора на изменение расхода хлористого этила (регулятор 35) не подают.Если Т)Т , подают корректирующий 20 сигнал с микропроцессора на регулятор 35 и уменьшают расход хлористого этила в линии 7 закрытием клапана 41 до тех пор, пока не будет выполняться условие Т-Т 4 =0,05+0,01 С, если это 25 условие выполняется, прекращают уменьшение расхода хлористого этила (клапан 41 остается в определенном положении). ггде С и С - соответственно массовые расходы общего потока этилена и этилена в несконденсировавшихся газах, кг/ч;Чэ и Чг - объемные расходы общего потока этилена и не 14528сконденсировавшихсягазов, и/ч Р и Р - давление основного по-.тока этилена и верхаалкилатора, н/м Т и Т - температура общего потока этилена и несконденсировавшихся га"зов, К; 10С - концентрация этиленав несконденсировавшихся газах, кг/кг,К - газовая постоянная,кДж/К.15Если Фактическая величина относительных потерь этилена больше заданного значения, то микропроцессор 32выдает коррекцию локальному регулятору 36 на уменьшение расхода основного потока этилена посредством регулирующего органа 43, что приводит куменьшению температуры алкилинованияв реакционной зоне. Если величинаотносительных потерь этилена меньше 25заданного значения, микропроцессор32 выдает коррекцию локальному регулятору 36 на увеличение температурыалкилирования. Таким образом, в отливчие от известного способа в предлагаемом обеспечивается стабилизациявеличины относительньгх потееь этиленапутем коррекции температуры процессав нижней части алкилатора воздействием на расход этилена в алкилатор по35основному потоку.Предлагаемый способ управленияпроцессом алкилирования бензола этиПеном по сравнению с известным позволяет снизить расход катализаторногоомплекса и хлористого этила, уменьает давление процесса, а следоваельно, температуру алкилированиялагодаря организации двух потоковэтилена (основного в нижнюю частьалкилатора и дополнительного в среднюю часть алкилатора), повышает точйость и надежность управления, обеспечивает снижение относительных потерь этилена, повышает выход этилбензола за счет уменьшения скорости смоЛообразования в зоне реакции, снижаетзнергозатраты на процесс позволяетстабилизировать гидродинамический режйм, благодаря чему снижает выходполиэтилбензолов и повышает удельную производительность.1Основные показатели процесса алкилирования как по известному, так 0 6 и по предлагаемому способам управления представлены в таблице,Внедрение предлагаемого способауправления позволяет повысить производительность процесса на 8%, увеличить на 14 мас.% содержание этилбензолов в алкилате, снизить расходкатализаторного комплекса на 10% ирасход хлористого этила на 5%, уменьшить на 2,0 кг/т этилбензола выходполиэтилбензолов, снизить относительные потери этилена на 1,07%,Формула изобретения1. Способ управления процессом алкилирования бензола зтиленом, включающий регулирование подачи свежего и отработанного катализаторного комплексов, бензола, полиалкилбензолов, хлористого этила и этилена в алкилатор, азота в линию отвода из алкилатора несконденсировавшихся газов, измерения температуры в нижней части алкилатора и давления в верхней части алкилатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода сырья и катализатора и уменьшения выхода полиэтилбензолов, подачу этилена в алкилатор осуществляют двумя потоками - основным и дополнительным, при этом основной поток этилена подают в нижнюю часть алкилатора в заданном соотношении с подачей бензола, а дополнительный поток подают в среднюю часть алкилатора, измеряют давление основного потока этилена, концентрацию этилена в несконденсировавшихся газах, сравнивают измеренное значение температуры в нижней части алкилатора с заданным значением и при превышении измеренного значения температуры в нижней части алкилатора заданного значения уменьшают подачу азота, сравнивают измеренное значение давления в верхней час 1 алкилатора с заданным значением и при дбстижении измеренного значения давления в верхней части алкилатора заданного значения прекращают уменьшение подачи азота и уменьшают подачу дополнительного потока этилена, сравнивают измеренное значение давления основного потока этилена с заданным значением и при достижении измеренного значения давления основного потока этилена заданного значения прекраща7 14 ют уменьшение подачи дополнительного потока этилена и уменьшают подачу свежего катализаторного комплекса и хлористого этила, а при измеренном значении температуры в нижней части алкилатора ниже заданного значения увеличивают подачу азота и при достижении измеренного значения давления в верхней части алкила,тора заданного значения прекращают увеличение подачи азота и увеличивают подачу дополнительного потока этилена, при достижении измеренного значения давления основного потока этилена заданного значения прекраща" ют увеличение подачи дополнительного потока этилена и увеличивают подачу свежего катализаторного комплекса и хлористого этила 52807 Параметры способа известному предлагаемому 63,0 68,0 6,6 4,5+0,3 килатора в среднюю часть ал- килатора 2)0+0)3 Избыточное давлениеэтилена, ИПа 0,34-0,36 0,45 Расход свежего катализаторного комплекса, мз/ч 0)95+0)1 1,05 15,0 15,0 77 т 1 75,0 полиэтиленбенэолов 5,4 5,6+0,05 возвратного бенэола 13,3г 14,2 Расход бензола в алкилатор, т/ч Расход этилена, т/ч: в нижнюю часть алКонцентрация хлоридааломиния) мас.Х Расход, т/ч:отработанного катализаторного ком- плекса 2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дополнительноизмеряют температуру и расход несконденсировавшихся газов, температуруосновного потока этилена, по расхо"дам основного и дополнительного потоков этилена, несконденсировавшихсягазов, температурам основного потока 10 этилена и несконденсировавшихся газов, давлениям основного потока этилена и в верхней части алкилатора иконцентрации этилена в несконденсировавшихся газах вычисляют величину 15 относительных потерь этилена и стабилизируют вычисленную величину относительных потерь этилена путем изменения температуры в нижней части алкилатора, воздействием на подачу основ- .20 ного потока этилена.10 1452807 Продолжение таблицы Ййранетрй 3 способа Расход хлористогоэтила, л/ч 120 114125 Температура алкилироования, С 128-130 12510,2 Избыточное давлениеверха алкилатора, МПа 0,16-0,18 0,17 й 0,01 Расход азота в процесснм/ч 25,0 18+10Содержание этилбензола в алкилате,мас.З 37,0 38,4 4,1 3,4 2,8 2,2 Выход этилбенэола с1 мз редакционного объема, кг ,500 543 Относительные потери этилена, Е О,13 1,2 Расход бензола на 1 т этилбензола, кг;на выходе из алкилатора 1210 1200 754,7 после разделения 761,0 265,0 266,0 ВНИИПИ Заказ 7132/16 Тираж 352 Подписное Произв.-полигр. цр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Содержание полиэтиленбензолов в алкилате,мас.Х Расход катализаторногокомплекса, кг/т этилбенэола Расход этилена на 1 тэтилбензола послеразделения, кг Показатели оо способумюафю Ю Физвестному предлагаемомуеаЮ ЮЮ