SU1423554A1 - Способ управлени процессом азеотропной осушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к спосрбу управлени  процессом азеотропной. сушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука. Способ позвол ет повысить точность стабилизации влаги в углеводородной шихте и снизить расход тепла с паром дл  получени  тонны каучука (с 5,18 Гкал до 905,09 Гкал). Это достигаетс  тем, что измер ют температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и давление паровой фазы в верхней части ректификационной колонны, измен ют заданное соотношение расхода-конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну в зависимости от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, определ ют значени  верхнего и нижнего ограничений на температуру углеводородной шихты в куберектификационной колонны и температуры углеводородной шихты в кубе этой колонны, при этом дополнительно корректируют соотношение расходов пара в кип тильник ректификационной колонны и углеводородной пгахты в эту колонну В зависимости от температур углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны, если последн   выше верхнего или ниже нижнего ограничени , а также в зависимости от уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны, если уровень зьте заданного значени , а соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну ниже заданного значени  или наоборот - уровень ниже заданного значени , а последнее соотношение вьш1е заданного значени . (Л 4 Is9 сл ел Oiib

Description

Изобретение относитс  к автоматизации технологических процессов получени  синтетических каучуков и может быть использовано в химихГеской и нефтехимической промышленности.

Цель изобретени  - пойыиение точности стабилизации концентрации влаги в углеводородной шихте, выводимой из куба колонны, и снижение затрат на получение тонны каучука.

На фиг.1 представлена система, реализующа  способ; на фиг.2 - зависимость заданного значени  соотно- П1ени  расходов конденсата и уг- леводородной шихты на ректификационную колонну от расхода углеводородно шихты и примером использовани  способа в производстве каучука СКИ-3.

Система содержит ректификационную колонну 1, кип тильник 2 ректификационной колонны 1, конденсатор 3, отстойник 4, сборник 5 конденсата, уп- равл ю1да  вычислительна  машина (УВМ) 6, датчик 7 расхода углеводородной шихты, датчик 8 расхода пара, датчик 9 расхода флегмы, датчик 10 расхода дистилл та, датчик 11 уровн  в сборнике 5 конденсата, датчик 12 /ровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1, датчик 13 температуры углеводородной шихты 3 кубе ректификационной колонны 1, датчик 14 давлени  в верхней части ректификационной колонны 1, регул тор 15 расхода пара, регул тор 16 расхода флегмы, регул тор 17 уровн  сборнике 5 конденсата, регул тор l8 уровн  углеводородной шихты в ку Ье ректификационной колонны 1, пре- (Ьбразователш 19-27

Способ управлени  процессом азео- Гропной осушки углеводородной шихты йроизводстве синтет тческого каучука осуществл ют следующим образом.

Углеводородную шихты подают в рек фификационную колонну 1, где происходит ее азеотропна  осушка. В кип тильник 2 этой колонны подают пар. Парова  фаза из ректификационной ко- Лонны 1 поступает в конденсатор 3, (Образовавшийс  конденсат из которого подаетс  в отстойник 4 конденсата. Нижней части отстойника 4 конденсата йтбирают воду.

Конденсат из верхней части отстой Ника 4 конденсата подают в сборник 5 конденсата. Из этого сборника часть конденсата подают в качестве флегмы

иг

0

0

5

5

0

5

0

в ректификационную колонну 1, а остальную его часть (дистилл т) направл ют на-дальнейшую переработку дл  отгона легколетучих углеводородов. Осушенную углеводородную шихту откачивают из куба ректификационной ко понны 1, подвергают дальнейшей очистке , захолахиванию и подают на полимеризацию .

На входы УВМ 6 подают сигналы от датчика 7 расхода углеводородной шихты, датчика 8 расхода пара, датчика 9 расхода флегмы, датчика 10 расхода дистилл та, датчика 11 уровн  в сборнике 5 конденсата, датчика 12 уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1, датчика 13 температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 j датчика 14 давлени  в верхней части ректификационной колонны 1.

Дл  регулировани  расхода пара в кип тильник 2, расхода флегмы, уровн  в сборнике 5 конденсата и уровн  в кубе ректификационной колонны 1 используют регул тор 15 расхода .пара , регул тор 16 расхода флегмы, регул тор 17 уровн  в сборнике конденсата , регул тор 18 уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1.

Дл  ввода информации в УВМ 6 используют преобразователи 19-26, а дл  выдачи с УВМ 6 управл ющего воздействи  регул тору 15 расхода пара- преобразователь 27.

По информации от датчика 9 расхода флегмы и датчика 11 уровн  в сборнике конденсата определ ют расход конденсата:

lMiul Mliz. ut

(1)

где РФ - значение расхода флегмы , кг-ч;

П, - значение уровн  в сборнике 5 конденсата, %;

а - посто нный коэффициент, завис щий от размеров сборника 5 конденсата и плотности конденсата, кг/%;

ut - дискретность опроса датчика 11 уровн , ч; i - номер временного шага, с которым происходит опрос датчиков и расчет управл ющего воздействи .

Определ ют соотношение расхода конденсата и расхода шихты в ректификационную колонну 1

С5кы)

S

k jji

F.; /РШ;

(2)

где - посто нна  времени усредн ющего фильтра, ч. Усредненное заданное соотношение кшii 5 ограниченное с помощью нели- неГпшго звена типа

насыщение.

где

Fyj - расход шихты в ректификационную колонну 1,- кг-ч. Определ ют соотношение расходов пара в кип тильник 2 и углеводородной шихты в ректификационную колон- ну 1 (К„):

(3)

где Р„ - расход пара в кип тильнике , кг/ч.

В зависимости от расхода шихты на ректификационную колонну 1 вычисл - I ют заданное значение соотношени  расхода конденсата и расхода шихты в ректификационную колонну 1 (Зцц,):

кшъ

моке ммн 5кы ,-, . , ч //S

V t.l. f 1.1 } ,

.(

ХШr-WOKC рАЛИМ

мин

де , ,S

ы

,vqKC кш

Ш(

ы

макс ш

минимальное и максимальное значени  соотношени  расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректифика-. ционную колонну 1, мае. л,

расход углеводородной шихты, при кото

принимает минимальное и максимальное значение, кг/ч.

По результатам проверки способа рекомендованы следуюш;ие значени  указанных величин:

миммакс

0,15 мае .дол., Si мае.дол.

глн Акакс

F 40000.кг/ч, Гц 130000 кг/ч.

Дл  каждого конкретного случа  эти значени  могут быть уточнены.

Дл  обеспечени  плавно го изменени  расхода пара найденное заданное соотношение S, усредн ют:

°e7; K t

, о - f--) . S.,,;,

(5)

-Klili

ИНН

; .s.is

мин

макс , . tS,.. (Ь)

кш

1,Ы)(

мич

Q с: i ; ku)

ICU)

кш i

; S

макс kui

(7) (8)

Таким образом, заданное значение соотношени  S, измен ют в зависи- мости ,от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 по закону, представленному на фиг.2. Причем, при снижении расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 заданное соотношение Зкшз увеличивают, так как при снижении нагрузки режим работы колонны 1 становитс  менее оптимальным. Кроме того, при снижении расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 уменьшаютс  также расходы флегмы и дистилл та. Это приводит к увеличению погрешности при определении текущего соотношени  расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 кы исключить в этой ситуации возможность превьштени  максимально допустимого значени  концентрации влаги в осушенной углеводородной шихте необходимо увеличить заданное значение соотношени  , что и предусматривает данный способ.

Определ ют температуру кипени  углеводородной шихты (,)

KVini 9 ( i

(9)

где P - давление паровой фазы в верхней части ректификационной колонны 1,кг/см , а, а, - посто нные коэффициенты, . полученные на основании анализа экспериментальных данных.

Определение температуры кипени  углеводородной шихты по формуле (9) осуществл етс  с определенной ошиб- крй, что обусловлено линеаризацией реальной зависимости f (Р) , погрешностью измерени  и изменением в определенных пределах концентрации компонентов в исходной углево51423554

fl-бродной шихте. Поэтому заданное йачение температуры углеводоропной Шиты в кубе ректификационной колон- Ш f определ ют в зависимости от Йсчетного значени  температуры ки- углеводородной шихты (по фор- 9) и текущего значени  темпера- углеводородной шихты:

ратуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 , €,

Т,и5.з; ,,Торг,,5.г; ..e, (13)

Ч .е. .e

Torp.H - 2uT,,T,,+M,T,,p.

(14) (15)

ТкуЕ.; ,; ,s,3i -&Tj Vp,B (16) Torp.H , T.C(S,3; -AT Т„,р.н(17)

i-orp-a

- Z&T,, T;,,

p.j; - л Torp.b

(18)

де uT,

Т

Огр.ц c

р.и

коэффициент, использу- емый дл  установки и изменени  допустимой зоны изменени  температуры углеводородной шихты в кубе ректифи-. кационной колонны .макс куб . MVH -

верхнее и нижнее ограничени  на рассчитьгеа- емые максимально и минимально допустимые значени  температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной

колонны 1, Значени  величин Т

С.

OГp. В . К

hT устанавливают при отладке системы и, в случае необходимости, могу быть скорректированы оператором-технологом с дисплейного модул .

Определ ют рассогласование между текущим и заданным значени ми соотношени  расхода конденсата и расхода .углеводородной шихты на ректификационную колонну 1 (f):

В

-рассогласование между текущим значением температуры углеводородной шихты

в кубе ректификационной колонны 1 и расчетным значением температуры кипени  углеводородной шихты , °С,

-сглаженное значение ука-ч

Т„

xyS

занного рассогласовани , С, заданное значение температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1,€.

Далее определ етс  максимально и минимально допустимые значени  температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1:

(14) (15)

,

p.j; - л Torp.b

(18)

КЦ)1

- S

кшЗ

(19)

где ,,,- заданное значение соотношени  расхода конденсата и расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну 1, мае.дол. Определ ют рассогласование между допустимым и текущим значени ми температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной коло нны 1 ( ) :

.WHH Т , Т; .MHH (20)

Cj; Тки5.макс - Т , Т; ТццЕ. 1ИОК.С (21)

О, .MHH

ТкуБ .

(22)

Определ ют рассогласование между текущим и заданным значени ми уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 (,):

55

3}

(23)

где Ну| H-j - текущее и заданное значение уровн  углеводородной шшсты в кубе

7U2355A

ректификационной колонны 1, %.

Определ ют заданное соотношение расходов пара в кип тильник 2 и уг- , леводородной шихты в ректификацион-. ную колонну t ( )

К

лиг;

. ((е,; «) Кпыа. + 2.Киче,;л

A()v(e,;

0)A(;iO)

tK«,e,,.ut,(26)

(e,(,)v(e,)A()(27)

К

nuio

начальное значение соотношени  расходов пара в кип тильник 2 ректификационной колонны и углеводородной шихты в ректификационную колонну 1,мас.д.

П1 V

Kuit u bt

Klt

К.

nшг

ПШ 3

ПШ

30

-настроечные параметрыJ 25

-дискретность расче та, ч;

-заданное значение соотношени  расходов пара в кип тильник 2 ректификационной колонны 1 и углеводородной шихты в ректификационную колонну 2,; вычисленное в зависимости от начального-значени  соотношени  лшо текущего значени  соотношени  , мае.д.,

-заданное значение соотношени  расходов пара в кип тильник 2 ректификационной колонны 1 и углеводород- дс ной шихты в ректификационную колонну 1, скорректированное в зависимости от температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны,

мае.д.

-заданное значение со-отношени  расходов па ра в кип тильник 2 ректификационной колонны 1 и углеводо- родной шихты в ректи35

40

50

55

пшз; пшо , ,

,

424)

ut + к

}1

§iylZ§i.yi J

it

V

,;

+ 11 к

i,

(25)

20

0

5

с

5

0

0

5

фикационную колонну скорректированное в зависимости от уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1, мае.д. Коррекци  соотношени  расходов пара в кип тильник 2 ректификационной колонны 1 ц углеводородной шихты в эту колонну в зависимости- от температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 дает возможность повысить точность и надежность системы за счет использовани  дополнительной информации (температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1),

Коррекци  указанного соотношени  в за висимости от уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 дает возможность повысить точность стабилизации уровн  в кубе ректификационной колонны 1 в тех случа х, когда это позвол ет значение основного регулируемого параметра - соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну 1. Услови , при которых така  коррекци  возможна и осуществл етс  представлена с помощью выражений (26) и (27). Повышение точности стабилизации уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны 1 положительно сказываетс  на протекание процесса азе- отропной осушки углеводородной шихты и, таким образом, способствует достижению основной цели данного способа управлени ..

Максимально допустимое значение соотношени  расходов пара в кип тильник 2 и углеводородной шихты в ректификационную колонну 1 (к

,)

определ етс  в зависимости от верхнего предела измерени  расхода пара

а, 1ЛК S имакс И текущего значени  расхода

углеводородной тихты в ректификацн- онную колонну 1 :

Шк

К

П Шс

F /F И такс bji

(2Й)

ч-

ризации и дает возможность умен расход катализатора дл  получен одной тонны каучука и приблизит максимально допустимому значени центрацию полимера в полимериза Последнее привело к уменьшению чества возвратной фракции и, сл тельно, к снижению расхода тепл

Заданное значение соотношени  10 Р - РЯЦИЮ возвратной фракции, ограничиваетс  с помощью нелинейного звена типа упор

ыз,

,

к - . к Kf, fc К

к- г

1 nuj-5i-i

йК nызi v пыЗ 1

ьк,

«-

+лк„„,. к

КГГ (29)15

ПЫ Э1

ПШ

,мин

nUJ

(30)

макс--(t макс

Кпш , fi nui-,; Заданное значение расхода пара в кип тильник 2 ректификационной колонны 1 определ ют следующим образом:

пз1

v . . Р

Ui

(32)

При управлении процессом азеотроп ной осушки углеводородной шихты по данному способу точность стабилизаци концентрации влаги в углеводородной шихте повысилась по сравнению с из- вестным способом. При том. максимална  концентраци  влаги в осушенной углеводородной шихте не превышает 0,0006 мае Л.

Расход тепла с паром дл  цолуче- ни  одной тонны каучука снизилс  с 5,18 Гкал до 5,,09 Гкал, а расход катализатора на процесс полимеризации Д.ПЯ получени  одной тонны каучука снизилс  с 8,)6 кг до 8,33 кг.

Снижение расхода тепла с паром произопшо. за счет уменьшени  расхода пара на процесс азеотропной осушки углеводородной шихты и снижени  расхода пара на регенерацию возвратной фракции. Уменьшение расхода пара на процесс азеотрспной осушки углеводородной шихты достигнутоJ в основном , за счет снижени  заданного значени  соотношени  расхода конде} сата и расхода шихты на ректификационную колонну 1 при увеличении расхода углеводородной шихты. Снижение расхода- пара на регенерацию возвратной фракции достигнуто за счет повышени  точности стабилизации концентрации вл.аги в шихте, что обеспечивает стабильное протекание процесса полиме

ризации и дает возможность уменьшить расход катализатора дл  получени  одной тонны каучука и приблизить к максимально допустимому значению концентрацию полимера в полимеризаторе. Последнее привело к уменьшению количества возвратной фракции и, следовательно , к снижению расхода тепла на

5

0

5

30 35 40

50 55

45

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  процессом азеотропной осушки углеводородной шихты в производстве синтетического каучука путем стабилизации уровн  в сборнике конденсата, изменением расхода флегмы в ректификационную колонну, стабилизации уровн  углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны изменением расхода углеводородной шихты из куба ректификационной колонны, определени  расхода конденсата в зависимости от расхода флегмы в ректификационную колонну и скорости изменени  уровн  в сборнике конденсата, стабилизации соотношени  расходов пара в кип тильник ректификационной колонны и углеводородной шихты в эту колонну изменением расхода пара в кип тильник ректификационной колонны и коррекции этого соотнош ени  в зависимости от соотношени  расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, отличающи.йс  тем, что, с целью повьшени  точности стабилизации концентрации влаги в углеводородной шихте, вьгеодимой из куба колонны , и снижени  затрат на получение тонны каучука, измер ют температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны и давление па- ровой фазы в верхней части ректификационной колонны, измен ют заданное соотношение расхода конденсата и расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну в зависимости от расхода углеводородной шихты в ректификационную колонну, определ ют значени  верхнего и нижнего ограничений на температуру углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны в зависимости от давлени  паровой фазы в верхней части ректификационной колонны и температуры углеводородной шихты в кубе этой колонны, при этом дополнительно корректируют соотноше H2355i

   ние расходов пара в кип тильник ректификационной колонны и углеводородной шихты в эту колонну в зависимости от температуры углеводородной шихты в кубе ректификационной колонны, если последн   выше верхнего или ниже нижнего ограничени , а также в зависимости от уровн  углеводбродной шихты в кубе

   Углеводородной

   tffi/xrrra

   I 2

   ректификационной колонны, если уровень выше заданного значени , а соотношение расхода конденсата i расхода углеводородной шихты на ректификационную колонну ниже заданного значени  или наоборот - уровень ниже заданного значени , а последнее соотношение вьшге заданного значени ,

   Вода

   Фиг. 1

   мин

   ЯШ