SU1685918A1 - Способ автоматического управлени процессом получени винилацетата на основе этилена - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации технологических процессов, может быть использовано дл  управлени  синтезом винилацетата в химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности и позвол ет увеличить срок службы катализатора. Способ включает в себ  регулирование температуры парогазовой смеси на входе в узел синтеза в зависимости от объема винилацетата, определ емого по измеренным значени м расхода винилацетата - сырца и содержани  винилацетата в нем, локальное регулирование давлени  пара в паровом барабане реактора синтеза, регулирование давлени  пара в зависимости от температуры в межтрубном пространстве реактора, измер емой в начале, середине и конце его реакционной зоны и от температуры парогазовой смеси на входе в узел синтеза 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к автоматизации химикотехнологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности дл  управлени  процессом синтеза винилацетата.

Цель изобретени  - увеличение срока службы катализатора.

Сущность изобретени  по сн етс  примером его выполнени  и чертежом.

Схема реализации способа включает в себ  теплообменник 1 дл  подогрева парогазовой смеси, реактор 2 синтеза винилацетата на основе этилена, паровой барабан 3, в который подаетс  питательна  вода, поступающа  из барабана в межтрубное пространство реактора, и узел 4 выделени 

винилацетата - сырца. На вход реактора поступает реакционна  парогазова  смесь, температура которой измер етс  датчиком 5 и регулируетс  регул тором 6 и регулирующим клапаном 7. Температура в начале, середине и конце зоны реакции измер етс  соответственно датчиками 8, 9 и 10 температуры . Давление пара в паровом барабане измер етс  датчиком 11 и регулируетс  регул тором 12 и регулирующим клапаном 13 Расход винилацетата - сырца из узла его выделени  измер етс  датчиком 14. Состав потока винилацетата - сырца на входе узла 4 измер етс  датчиком 15 или задаетс  с помощью ручного задатчика 16 по результатам лабораторного анализа. Переключение осуществл етс  с помощью ключа 17

о

00 СП Ч)

00

Информаци  от датчиков 5, 8, 9, 10, 11, 14, ключа 17 поступает на входы блока 18, который рассчитывает задани  регул торам 6и 12.

Рассчитанные блоком 18 значени  управл ющих воздействий по давлению пара в барабане 3 и температуре парогазовой смеси на входе в реактор 2 поступают с его выхода в камеры заданий соответственно регул торов 12 и 6.

Управление по данному способу осуществл етс  следующим образом.

Процесс синтеза винилацетата  вл етс  экзотермическим. Отвод теплоты реакции и поддержание температурного режима в реакторе осуществл етс  путем испарени  воды в межтрубном пространстве реактора 2. Парожидкостна  смесь из межтрубного пространства реактора 2 поступает в паровой барабан 3, откуда вода подаетс  обратно в межтрубное пространство реактора 2, а пар отводитс  дл  технологических нужд.

Задание регул тору 6 температуры парогазовой смеси блок 18 рассчитывают, как и в прототипе, по формуле:

Ты - Ты/ + Ki ( - Sr-N) +

+ K2{SF -SEVK3(2SEN - Stf- - SEN),(1)

где TN 1 - значение уставки регул тору 6 на прошлом N-1 шаге, °С, на первом шаге управлени  (N 1) величина TN-I принимаетс  равной измеренному датчиком 5 значению температуры смеси Тм-Г/М-1 Т0 JTi (2). TI - значение температуры, измеренное датчиком 5, на 1 шаге. °С.

SE

N-2

SENЛ SEN - соответственно рассчитанные на N-2, N-1, N шагах значени  винилацетата, г/л.ч.

SF. N заданное на N шаге значение съема, г/л.ч,

Ki, «2, Кз - коэффициенты настройки дискретного ПЧД-регул тора величины съема винипацетата.

Съем винилацетата определ етс , как и в прототипе, на каждом шаге по формуле:

10 иг

ту Ь| Vk

17Ci. г/л- ч, (3)

где I - шаг измерени  и управлени , равный N-2, N-1, N;

УК - объем катализатора, равный 24000л.,

14Gi - расход винилацетата - сырца на выходе из узла 4, измер емый датчиком 14 на I шаге, кг/ч.

17Ci - содержание винилацетата в потоке винилацетата - сырца, измер емое или

датчиком 15, или задаваемое задатчиком 16 по результатам лабораторного анализа на I шаге измерени , мас.%. Эта информаци  поступает в блок 18 от ключа 17. Рассчитанное значение задани  регул тору 6 температуры провер етс  затем на величину максимального шага . Если

( ДТмакс.тоТм Тм-1 + ДТмакс,(4)

0 где ДТма,(с 0,5- 1,0°С. t

Затем величина TN провер етс  на максимально и минимально возможные значени  Т макс и Тмин.

Если TN Тмин, то задание принимает- 5 с  равным

TN Тмин.

Если TN Тмакс, то задание принимаетс  равным (5)

TN - Тмакс .(6)

0 где Тмин 145°С, Тмакс 200°С.

Блок 18 на основании информации, поступающей от датчиков 5, 8,9,10,11, а также на основе информации о рассчитанном значении TN , рассчитывают задание регул то- 5 ру 12 давлени  пара. Расчет ведетс  по формуле:

PN PN-I -I- MEN - EN-I) + KsEw + + Кб (- TN + 2 RTw-i -R

го ,

0 где PN - задание регул тору 12 давлени  пара на текущем N шаге, кгс/см ;

PN-I задание регул тору 12 давлени  пара в прошлом N-1 шаге, кгс/см , при N 1;

5 в качестве величины Рм-1 принимаетс  измеренное датчиком 11 значение давлени  пара, т.е. при N 1, PN-I 11Рм; где PN измеренное на N шаге датчиком 11 значение давлени  пара кгс/см2;

0TN - рассчитанное на N шаге значение

температуры в зоне реакции реактора 2,

ЈTN ( + 99 TN + ) К, (9) где TN. 9TN, N - значени  температуры, измеренные соответственно датчиками 8,9,

5 10, naN шаге, °С;

безразмерный коэффициент, выбираемый экспериментально в пределах 1,005-1.2 и завис щий от конструктивных особенностей и материала трубок реактора;

0ge, gg, 910 весовые коэффициенты, значени  которых завис т от температуры парогазовой смеси на входе в реактор, измер емой датчиком 5 на N шаге,

:Ј 160°С, то 1

5

Тм-2).

21

ge g . дэ g . g ю

(Ю)

если 160°С °TN 180°С, то да 99-§ .9io 4

если N 180°С, то ge , gg , дю

ь N663

Т - значение температуры парогазовой смеси, измеренное датчиком 5 на N шаге, °С.

EN - значение ошибки регулировани , рассчитанное на N шаге по формуле:

EN - RTN - TN.(11)

где - заданное значение температуры в реакционной зоне реактора 2, °С. равное заданию регул тора 6 температуры . рассчитанному по формулам (1Н6)

RTN TN (12)

К-4, KS, Кб коэффициенты настройки цифрового ПИД-регул тора температуры в зоне реакции синтеза винилацетата.

Вычисленное значение PN провер етс  затем на ограничени  Рмакс 5,3 кгс/см2 и Рмим 2,4 кгс/см2.

Если PN 4Рмакс, то задание принимаетс  равным PN Рмакс. Если PN 4 Рмин, то задание принимаетс  равным PN Рмин.

Рассчитанные блоком 18 значени  уставок регул торам 6 и 12 температуры и давлени  поступают с выхода блока 18 в камеры задани  этих регул торов.

Данный способ автоматического управлени  позвол ет надежно эастабилизиро- вать температуру в реакционной зоне реактора и поддерживать ее равной температуре парогазовой смеси на входе в реактор , а, следовательно, позвол ет более качественно, чем в прототипе, регулировать величину съема винилацетата.

Увеличиваетс  также в срок службы дорогосто щего катализатора синтеза винилацетата . Все это позвол ет снизить себестоимость 1 т винилацетата.

Пример реализации способа.

Ki 0,25, К2 0,56, Кз 0,12, М 0,13,

К5- 0,15, Кб 0,08 Ку 1

1,08598-., оо

910

6

Величина ДТмакс прин та равной 0,5°С.

Значение уставки регул тору 6 температуры на N шаге, рассчитанное по формулам (1Н6) будет равно

TN - 166-0,25(269-270) + 0,56(270-270) 0,12(2,269-272-270)- 166-0,73°С. Так как величина шага 10,731 0,5°С, то шаг принимаетс  равным - 0,5°С. Тогда TN 166-0,5°С 165,5°С. Полученное значение устаа/и удовлетвор ет граничным значени м Тчин - 145°С и Тмакс 200°С, поэтому остаетс  без изменений, т.е. окончательное 3(.аи . . , - 1 равно TN 165,5°С

Рассчитанные на N-2, N-1 и N значени х температуры в оне реакции со- 5 ответственно равны.

RTN-2 4 152.9 + 1 154.6 - 143.8)х оJо

х1,085 167,3°С

ш RTN-1 4 153,8 + |- 156,3 + - 154,6)х 1U6Jи

х1,085 168,8°С

RTN (i 152+J- 156.3 + - 155,5)х 63о

5 х1,085 168,7°С.

Тогда на N шаге значение уставки регул тору 12 давлени  пара в паровом барабане равно:

Р 3,84 + 0.13 165,5 - 168,7 - (166

0 -168,8)+ 0,3(165,5 -168,7) +0,08 (-168,7 + 2.168,8-167,3) - 3,84 +013(-0,4)+ 0.15(- 3,2) + 0,08.1,6 3,44 кгс/см2.

Рассчитанное значение PN остаетс  без изменений, так оно входит в границы

5 Рмин 2,4 кгс/см2.

Рмакс 5,3 кгс/см2, т.е. окончательное значение уставки регул тору 12 равно TN -- 3,44 кгс/см .

В таблице приведены эксперименталь0 но полученные данные при управлении про цессом получени  винилацегата по предлагаемому способу.

Коэффициенты настройки дискретных регул торов сьема винилацетата и темпера5 туры в зоне реакции, а также весовые коэффициенты были выбраны равными.

Экономический эффект достигаетс  за счет снижени  себестоимости 1 т винилацетата в результате увеличени  срока службы

0 дорогосто щего катализатора. Врем  рабо ты катализатора увеличиваетс  в среднем на 300-400 ч, в результате чего себестоимость винилацетата уменьшаетс  с 73 руб/т до 700-715 руб/т.

Claims (1)

1. 5Формула изобретени 

   Способ автоматического управлени  процессом получени  винилацетата на основе этилена, включающий регулирование температуры парогазовой смеси на входе в

   0 реактор синтеза изменением подачи пара в теплообменник в зависимости от заданных максимального и минимального значений этой температуры, максимальной величины шага управлени  и от сьема винилацетата.

   5 определ емого по измеренным значени м расхода винилацетата-сырца и содержани  винилацетата в нем, регулирование давлени  пара в паровом барабане реактора синтеза изменением количества выводимого из барабана пара и измерение профил  температуры в межтрубном пространстве реактоpa no его длине, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока службы катализатора , давление пара в паровом барабане реактора синтеза регулируют в зависимости от измеренного профил  тем-

   пературы в межтрубном пространстве реактора по его длине и температуре парогазовой смеси на входе в реактор синтеза .

   Реакционна  смесь

   Конденсат

   Пар

   Цитат дода

   ВАЦ-сырец