SU929204A1 - Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor - Google Patents

Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor Download PDF

Info

Publication number
SU929204A1
SU929204A1 SU802992225A SU2992225A SU929204A1 SU 929204 A1 SU929204 A1 SU 929204A1 SU 802992225 A SU802992225 A SU 802992225A SU 2992225 A SU2992225 A SU 2992225A SU 929204 A1 SU929204 A1 SU 929204A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
reactor
isopropyl alcohol
ratio
temperature
air
Prior art date
Application number
SU802992225A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сергеевич Волков
Александр Павлович Млинник
Владимир Петрович Гуменчук
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8644
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8644 filed Critical Предприятие П/Я В-8644
Priority to SU802992225A priority Critical patent/SU929204A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU929204A1 publication Critical patent/SU929204A1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Изобретение относитс  к способам управлени  работой реакторов и может примен тьс  в процессах химической и нефтехимической промышленности. Известен способ регулировани  газожидкостных реакторов, в котором стабилизируютс  расходы исходных реагентов 1 Однако данный способ не обеспечивает требуемого выхода целевого продукта, так как в нем не предусмотрено регулирование температурного режима реактора. Известен также способ автоматическое го управлени  работой реакторов, в котором с целью увеличени  выхода целевого продукта регулируют соотношение расхо дов ксмпонентов с коррекцией по темперв .туре смеси на выходе из реактора 2. Однако при использовании этого способа , например дл  управлени  работой ; реактора окислени  изопрошшового е ирта (ИПС) кислородом воздуха, ие обеспечиваетс  поддержание необходимой концентрации целевого продукта (перекиси |водорода) в реакционной массе при изменени х нагрузки на реактор по ИПС, так как при этом требуетс  перестройка температурного режима. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  способ автс матического управлени  реактором окиолени  изсшропипового спирта путем регу лировани  температуры в зоне реакшт посредством изменени  подачи греюшего пара в рубашку реактора с коррек1гаей по степени конверсии кислорода, котора  определ етс  по концентрации кислорода в отход щих газах 3. Однако известный способ не обеспечивает поддержание оптимальных уело-ВИЙ получени  перекиси водорода, кото- . рым соответствуют определенные ко| центраци  целевого продукта в реакпво исА массе н солективвость процесса. Пр  изменении нагрузки ва реактор не обеспечиваетс  необходима  точность тюддержани  ковпеитрашп целевого продукта гвачнтелыюго запаздывани  по каналу степень коиверага - теьшература ннм 392 ней секции реактора ,, которое особенно велико дл  секционного реактора. С увеличений концентрации перекиси водорода в реакционной массе увеличиваетс  разло жение продукта и снижаетс  селективност продукта, а уменьшение концентрации при водит к увеличению затрат на выделение товарного продукта на последующих ста-ди х . При изменении нагрузки мен етс  врем  пребывани  реагентов в реакторе и дл  поддержани  требуемой концентрааии целевого продукта необходима перестройка температурного режима, при этом вследствие изменени  соотношени  между основной и побочной реакци ми дл  сохранени  прежней селективности процесса требуетс  также изменить соотношение исходных расходов газ-жидкость. Цель изобретени  - повышение точноо ти стабилизации концентрации перекиси водорода в реакционной массе и селективности процесса, соответствующих опти мальным услови м при изменени х нагруз ки на реактор. Поставленна  цель достигаетс  тем, что температуру в нижней секции реактора корректируют по расходу изопропилово го спирта, а соотношение расходов воздуха и изопропилового спирта корректируют по суммарному значению температур на каждой секции и концентрации кислорода на входе и выходе из реактора. На чертеже представлена схема, реали зующа  предложенный способ управлени  четырехсекционным реактором получени  перекиси водорода окислением иЗопропилового спирта. Схема включает в себ  четырехсекди- онный реактор 1 окислени  ИПС, датчики 2 - 6 соответственно температур в каждой секции, расхода ИПС, расхода воздуха, обогащенного кислородом, коа- иентрации кислорода в воздухе и отход щих газах, регул торы 7 и 8 соответственио температуры нижней секции реактора и соотношени  расходов воздуха и ИПС, функциональный блок 9, вычислительное устройство 10 и сумматор 11. Воздух поступает в нижнюю секцию реакtopa 1 и, барботиру  через слой жидкооти , выходит сверху, свежий ИПС подаетс  в верхнюю секцию, а реакционна  масса отбираетс  из нижней секции. Сигнал от датчика 3 расхода ИПС поступает в функциональный блок 9, в котором формируетс  заданное значение регул тору 7 температуры нижней сек4 ни реактора, пропорциональное нагрузке на реактор, например, по формуле TioiA aj,,(l) где G - расход ИПС, MV4; йд, а - коэффициенты. Сигнал от датчика 3 расхода ИПС па аплельно поступает в вычислительное стройство 10 и регул тор 8 соотношени  расходов, куда также поступает сиг- нал от датчика 4 расхода воздуха. Регул тор 8 изменением расхода воздуха поддерживает заданное соотношение расходов воздуха и ИПС, которое формируетс  в вычислительном устройстве 1О расчетным путем на основании поступивших в него сИгналов от датчиков 3, 5 и 6 расхода ИПС, содержани  кислорода в воздухе и абгазах, а также выходного сигнала сумматора 11, вход которого соединен с датчиками 2 температур на каждой секции реактора . Сигналы от датчиков 2 температуры на каждой секции реактора поступают в сумматор 11, где происходит их суммирование с учетом весовых коэффициентов согласно соотношени  T.to.,T,, где N - число секций реактора; весовые коэффициенты , температура на i -ой секции реактора. Выходной сигнал от сумматора 11 поступает в вычислительное устройство 10 вместе с сигналами от датчиков 5 и 6 кислорода в воздухе ив отход щих газах. На основании указанных сигналов в вычислительном устройстве 10 расчетным путем определ етс  соотношени  расходов ИПС и воздуха, необходимое дл  обеспечени  заданной селективности процесса по формуле ,С., (э) отношение расхода воздуха к расходу ИПС оЬ,. bj ai Ъл - эмпирические коэффициенты , вч - измерение концентратгаи кислорода в воздухе и отход щих газах, об. %. Выходной .сигнал с вычислительного устройства, пропорциональный соотношению расходов воздуха и ИПС поступает .в ка меру задани  генератора 8 соотношени , который реализует это соотношение изме нением расхода воздуха в реактор. Коэффициенты c od и b, определиютс  дл  конкретного аппарата по экспериментальным данным. Дл  четырехсек-. ционного реактора окислени  ИПС они имеют, например, значени  а о 111,,86. ,327(..222 (.183 Ъ -531,82, Ъ, 8,82 b -47,08, .21. ,45 По предложенному способу управл ют секционным реактором таким образом, что при Изменении нагрузки на. него (рао хода ИПС) корректируют температуру на нижней секции реактора по расходу ИПС а соотношение расходов воздуха и ИПС корректируют по величине суммарного си нала от датчиков температур на каждой секции реактора, а таКже по концентраци м кислорода в воздухе и в отход щих газах так, чтобы обеспечить поддержание оптимальных условий процесса, которым соответствуют определенна  концент раци  перекиси водорода на выходе реактора и селективность. В качестве примера рассмотрим один из технологических режимов промышленного четырехсекционного реактора окислени  изопропилового спирта. Сигнал пропорциональный нагрузке на реактор по ИПС равной 2,8 поступает в функциональный блок 9, который согласно (1) формирует задание регул тору температуры первой секции реактора равное 119,6 С. Температуры на других секци х в этом режиме имеют ел дуюшие значени  ,, Т.,128,, 7 129,82 С. В вычислительном устройстве Ю по формулам (2) и (3) рассчитываетс  дл  данной нагрузки и содержани  кислорода в воздухе, подаваемого в реактор, ра&ного 22,5 об. % значение соотношени , расходов воздуха и ИПС равное 485. Регул тор 8 соотношени  в соответствии с этим значением устан авливает расход воздуха в реактор равный 1367 . В этом режиме содержание кислорода в абгазах равно 5,05 об. %, что соответствует значению определ емому по (2), а концентраци  перекиси водорода в реак ционной массе 9,2 вес. %. Селективность процесса, определ ема  как процентное отношение кислорода, прошедшего на о разование перекиси водорода к общему количеству израсходованного кислорода, равна 91%. При увеличении нагрузки на реактор по ИПС до 3,4 в функциональном блоке 9 рассчитываетс  новое задание регул тору температуры нижней секции реактора 121 ., а в вычисли тельном устройстве 1О определ етс  новое значение соотношени  расходов воздуха и ИПС 5О6,5. Регул тор 8, отрабатыва  заданное значение, устанавливает новый расход воздуха 1722 . В пв« реходном режиме отношение расхбдов во духа и ИПС сохран етс  посто нным благодар  взаимной кшшенсации факторов, св занных с ростом температур и содержанием кислорода в абгазах согласно О). В новом установившемс  режиме тек пера туры на секци х имеют следук цие значени ,°С: ,32, ,76; ,О7, ,25. Соответст - вуюшее им отношение расходов воздуха и ИПС будет равно 5О6,5 при содержании кислорода в абгазах 7 об. %. Это позвол ет в новом режиме поддерживать концентрацию перекиси водорода в реакционной массе 9,2 вес. % при селективности процесса 91%, что обеспечивает увеличение выхода целового продукта при увеличении нагрузки на реактор. Если бы при новой нагрузке на реактор 3,4 температурный режим не изменилс , то концентраци  перекиси водорода упала бы до 7,58 вес.%. В то же врем , если бы при новой нагрузке и новс температурном режима осталось прежним отношение расходов воздуха к ИПС равное 484,6, то концентраци  кислорода в абгазах упала бы до 4,1 об. %, а селакти ность снизилась бы до 87%. Результаты были получаны при эксперимантальной проварке предлагаемого способа на опытном реактора окислани  ИПС. Ф о р м у л а иэобратани  Способ .автоматического управлени  секционным реактором окислени  изопроп лового спирта путам регулировани  температуры нижнай секции реактора и соотношени  расходов воздуха и изопропилового спирта, отличающийс  тем, что, с пепью повышени  точности стабилизации коипентрации перекиси водорода в раакыионной массе и селектив норти процесса, тампаратуру в нижней секции раактора ксчррактируют по расходу вэопропилового спирта, а соотношение. хоаов возпуха и иэопропипового спирта корректируют по суммарному значению температур на каждой секцнн и концент рации, кислорода на входе и выходе из реактора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 048 1.Шипскн Ф. Регулирование химикотехнологических процессов. Хими , 1974, с. 112-114. 2.Авторское свидетельство СССР № 381379, кл. В О1 J 1/ОО, 1979. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2755493, кл. В О1 3 19/ОО, 1979.The invention relates to methods for controlling the operation of reactors and can be used in processes of the chemical and petrochemical industry. The known method of regulating gas-liquid reactors, in which the costs of the initial reagents are stabilized. However, this method does not provide the desired yield of the target product, since it does not provide for the regulation of the temperature regime of the reactor. There is also known a method of automatic control of reactor operation, in which the ratio of costs of the components with correction of the mixture temperature at the outlet of reactor 2 is controlled to increase the yield of the target product. However, when using this method, for example, to control operation; of the isoproshany e yrt oxidation reactor (IPA) with atmospheric oxygen, and the necessary concentration of the target product (hydrogen peroxide |) in the reaction mass is maintained at changes in the reactor load according to the IPA, as this requires a reorganization of the temperature regime. The closest technical solution to the invention is a method for automatically controlling an oxidation alcohol from a reactor by adjusting the temperature in the reaction zone by changing the supply of hot steam to the jacket of the reactor with a correction for the degree of oxygen conversion, which is determined by the oxygen concentration in the exhaust gases 3. However, the known method does not ensure the maintenance of the optimal amount of hydrogen peroxide production, which -. eye match certain co | concentration of the target product in the reaction mass and solvent process. When the load on the reactor is changed, the accuracy of the backflighting of the target product is not ensured in the channel latency through the channel, the degree of co-operation - the temperature of the reactor section 392 of the reactor section, which is especially high for a sectional reactor. As the concentration of hydrogen peroxide in the reaction mass increases, the decomposition of the product increases and the selectivity of the product decreases, while a decrease in concentration leads to an increase in the cost of isolating the marketable product at subsequent stages. When the load changes, the residence time of the reactants in the reactor changes, and to maintain the desired concentration of the target product, temperature adjustment is necessary, and due to a change in the ratio between the main and side reactions, to maintain the previous selectivity of the process, the ratio of the initial gas-liquid flow rates is also required. The purpose of the invention is to improve the accuracy of stabilization of the concentration of hydrogen peroxide in the reaction mass and the selectivity of the process, corresponding to optimal conditions with changes in the load on the reactor. The goal is achieved by adjusting the temperature in the lower section of the reactor according to the consumption of isopropyl alcohol, and the ratio of the flow of air and isopropyl alcohol is adjusted according to the total temperature value at each section and the oxygen concentration at the inlet and outlet of the reactor. The drawing shows a scheme realizing the proposed method for controlling a four-section reactor for producing hydrogen peroxide by oxidation of isopropyl alcohol. The scheme includes a four-second IPS oxidation reactor 1, sensors 2–6, respectively, temperatures in each section, consumption of an IPA, consumption of air enriched with oxygen, co-concentration of oxygen in the air and exhaust gases, regulators 7 and 8 corresponding to the lower temperature sections of the reactor and the ratio of air flow and the IPA, functional block 9, computing device 10 and the adder 11. Air enters the lower section of the reaction 1 and, bubbling through a layer of liquid, comes out from above, fresh IPA is fed to the upper section, and the reaction mass is taken from the lower section. The signal from sensor 3 of the IPA flow enters the functional block 9, in which a predetermined value is formed for the controller 7 of the lower section temperature of the reactor proportional to the load on the reactor, for example, by the formula TioiA aj ,, (l) where G is the consumption of the IPA, MV4; ID, and - coefficients. The signal from sensor 3 of the IPA flow rate is applied to the computing device 10 and the ratio controller 8 of the flow ratio, which also receives the signal from the sensor 4 of the air flow. The regulator 8 by changing the air flow rate maintains a predetermined ratio of air flow to the air-conditioning system, which is calculated in the computing device 1O on the basis of the signals received from sensors 3, 5 and 6 of the air flow rate of the air-conditioning system, the oxygen content in the air and exhaust gases, and the output signal of the adder 11, the inlet of which is connected to sensors 2 of temperatures on each section of the reactor. The signals from the temperature sensors 2 on each section of the reactor enter the adder 11, where they are summed up taking into account the weighting factors according to the ratio T.to., T ,, where N is the number of sections of the reactor; weights, temperature on the i-th section of the reactor. The output signal from the adder 11 enters the computing device 10 along with the signals from the oxygen sensors 5 and 6 in the air and in the exhaust gases. On the basis of the indicated signals in the computing device 10, the ratio of the costs of the IHE and air necessary to ensure the specified selectivity of the process according to the formula, C., (e) the ratio of the air flow to the flow rate of the IHS, is determined by calculation. bj ai Ьл - empirical coefficients, HF - measurement of oxygen concentrates in the air and exhaust gases, vol. % The output signal from the computing device, proportional to the ratio of air flow and the IPA, enters a ratio generator setpoint 8, which realizes this ratio by changing the air flow into the reactor. The coefficients c od and b, are determined for a specific apparatus by experimental data. For fours -. For example, they have values of 111, 86. , 327 (.. 222 (.183 b -531.82, b, 8.82 b -47.08, .21., 45). According to the proposed method, the sectional reactor is controlled in such a way that when the temperature of the lower section of the reactor is adjusted by the flow of the IPA, and the ratio of the flow of air and the IPA is adjusted by the total signal from the temperature sensors on each section of the reactor and also by the oxygen concentrations in the air and in the exhaust gases so as to maintain optimal process conditions to which a certain peroxide concentration corresponds As an example, consider one of the technological modes of an industrial four-section reactor for the oxidation of isopropyl alcohol. The signal proportional to the reactor load through the IPS equal to 2.8 enters the functional unit 9, which according to (1) forms the task to control the temperature controller first sections of the reactor equal to 119.6 ° C. Temperatures on the other sections in this mode have the following values, T., 128 ,, 7,129.82 ° C. In a computing device, Yu, using formulas (2) and (3), is calculated for load oxygen content in the air fed to the reactor, 22.5% vol. The% value of the ratio, air flow and IPA equal to 485. The regulator 8 ratios in accordance with this value sets the air flow to the reactor equal to 1367. In this mode, the oxygen content in exhaust gases is 5.05 vol. %, which corresponds to the value determined by (2), and the hydrogen peroxide concentration in the reaction mass is 9.2 wt. % The selectivity of the process, defined as the percentage of oxygen passed to the formation of hydrogen peroxide to the total amount of oxygen consumed, is 91%. With an increase in the load on the reactor according to the IPA to 3.4 in the functional block 9, a new reference to the temperature controller of the lower section of the reactor 121 is calculated, and in the calculating device 1O a new value of the ratio of air flow to the IPS 5O6.5 is determined. The regulator 8, working on the setpoint, sets a new air flow 1722. In the PV regime, the ratio of the flow rates to the spirit and IPA is kept constant due to the mutual sensation of factors associated with an increase in temperature and oxygen content in exhaust gases according to O). In the new steady-state mode, the flows on the sections are following, ° C:, 32,, 76; , O7,, 25. Corresponding to them, the ratio of air and IPA flow rates will be 5О6.5 with oxygen content in exhaust gases of 7 vol. % This allows the new regime to maintain the concentration of hydrogen peroxide in the reaction mass of 9.2 wt. % with a process selectivity of 91%, which provides an increase in the yield of the whole product with an increase in the load on the reactor. If, with a new reactor load of 3.4, the temperature regime did not change, the concentration of hydrogen peroxide would drop to 7.58 wt.%. At the same time, if under the new load and novs temperature regime remained the ratio of air flow to the IPA equal to 484.6, then the oxygen concentration in exhaust gases would fall to 4.1 vol. %, and selektivnost would be reduced to 87%. The results were obtained with experimental welding of the proposed method on an experimental IPS oxidation reactor. Method of automatic control of a sectional reactor for the oxidation of isopropyl alcohol by controlling the temperature of the lower section of the reactor and the ratio of the flow rates of air and isopropyl alcohol, characterized in that with increasing the accuracy of the stabilization of the concentration of hydrogen peroxide in the reaction mass and selectivity The northeast of the process, the tamp equipment in the lower section of the reactor, is treated according to the flow rate of veopropyl alcohol, and the ratio is. The airs of air and propionic alcohol are adjusted by the total temperature value at each section and concentration, oxygen at the inlet and outlet of the reactor. Sources of information taken into account in the examination 048 1.Shipskn F. Regulation of chemical-technological processes. Chemistry, 1974, p. 112-114. 2. USSR author's certificate number 381379, cl. In O1 J 1 / OO, 1979. 3. USSR author's certificate in application No. 2755493, cl. O1 3 19 / GS, 1979.

Claims (1)

Ф о р м у ла изобретенияClaim Способ .автоматического управления секционным реактором окисления изопропилового спирта путем регулирования температуры нижней секции реактора и соотношения расходов воздуха и изопропилового спирта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации концентрации перекиси водоррда в реакционной массе и селективности процесса, температуру в нижней секции реактора корректируют по расходуMethod of automatic control of a sectional reactor for the oxidation of isopropyl alcohol by controlling the temperature of the lower section of the reactor and the ratio of air to isopropyl alcohol consumption, characterized in that, in order to improve the stabilization accuracy of the concentration of hydrogen peroxide in the reaction mass and the selectivity of the process, the temperature in the lower section of the reactor is adjusted according to expense 7 929204 θ изопропилового спирта, а соотношение.расходов воздуха и изопропилового спирта корректируют по суммарному значению температур на каждой секции и концентрации кислорода на входе и выходе из реактора.7 929204 θ of isopropyl alcohol, and the ratio of air consumption and isopropyl alcohol is adjusted by the total temperature at each section and the oxygen concentration at the inlet and outlet of the reactor.
SU802992225A 1980-10-10 1980-10-10 Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor SU929204A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802992225A SU929204A1 (en) 1980-10-10 1980-10-10 Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802992225A SU929204A1 (en) 1980-10-10 1980-10-10 Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU929204A1 true SU929204A1 (en) 1982-05-23

Family

ID=20921630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802992225A SU929204A1 (en) 1980-10-10 1980-10-10 Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU929204A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU710522A3 (en) Method of conversion process control in consecutively joined reactors
SU929204A1 (en) Method of automatic control of isopropyl alcohol oxidation reactor
SU1491868A1 (en) Method of automatic control of the process of hydrogenation of acetylene hydrocarbons
SU804617A1 (en) Method of automatic control of reactor for liquid-phase isopropanol oxidation
SU969698A1 (en) Method for automatically controlling oxidation process
SU706101A1 (en) Method of automatic control of continuous action reactor operation
SU713867A1 (en) Method of caprolactam production process control
SU747506A1 (en) Method of desorption process control
RU2091297C1 (en) Method of control of process for reducing oxygen-containing sulfur dioxides
SU916382A1 (en) Method of automatic control of sodium perborate synthesis process
SU564296A1 (en) Method for automatic control of ammophos production process
SU785312A1 (en) Method of control of ethylsilicate production process
SU887575A1 (en) Method of butadiene polymerization process control in solution
SU1693025A1 (en) Method of control of catalytic reforming process
SU1775390A1 (en) Method for controlling hydroformylation of propylene
SU981306A1 (en) Method for automatically controlling exothermal reaction of hydrogenation of acetylene compounds
SU683766A1 (en) System for automatic control of recirculation production process
SU587136A1 (en) Device for automatic control of process of liquid-phase oxidation of cyclohexane in a reactor
SU994462A1 (en) Method for automatically controlling oxidation in semicontinuous reactor
SU858859A1 (en) Recirculation technological process control system
SU1174421A1 (en) Method of controlling two-step reactor of dehydrogenating hydrocarbon raw material
SU967950A1 (en) Method of automatic control of calcium borate sedimentation process
SU520328A1 (en) Method for automatic control of carbon monoxide conversion process
RU2073639C1 (en) Method of operating contact apparatus in sulfuric acid production
SU1217860A1 (en) Method of controlling process of styrene chlormetaxylating