Способ автоматического управления процессом синтеза малеинового ангидрида

 

И тическ чения ляет с быть и мьшшен ния бл на осн с изме золо-в бенмт-8аз8уиноя ewe воздух

Изобретение относится к автомат тическому управлению процессом получения малеинового/ангидрида, позволяет снизить расход бензола и может быть использовано в химической промьшшенности. На каяодом шаге управления блоками 3,4 и 5 идентификации на основании информации, получаемой с измерителя (И) 11 температуры бен-: золо-воздушной смеси на входе кон (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 59 4 С 07 С 57/.145 G 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4060520/24-26 (22) 03. 03. 86 (46) 07.08.87,Бюл. )f 29 (71) Калининское специальное проектно-конструкторское бюро средств управления (72) В.И.Иванов, В.Б.Смирнов и В.Н.Кружков (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 684522, кл.G 05 D 27/00, 1977..

Авторское свидетельство СССР

Ф 929204, кл. В 0.1 1 19/00, 1980. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ»

НИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА МАЛЕИНОВОГО

АНГИЦРИДА (57) Изобретение относится к автома-. тическому управлению процессом получения малеинового ангидрида, позволяет снизить расход бензола и может быть использовано в химической промышленности. На каждом шаге управления блоками 3, 4 и 5 идентификации на основании информации, получаемой с измерителя (И) 11 температуры бен»; золо-воздушной смеси на входе кон1 твктного аппарата, И 12 температуры солевой бани контактного аппарата, И 13 расхода бензола в испаритель и И 14, 15 и 16 температурного профиля, осуществляется уточнение коэффициентов уравнений, описывающих

328346 значение температур в контрольных точках реактора, блоками 9 и 10 определяется расчетное значение расхода бензола,при котором прогнозируемое значение температуры в контрольной точке аппарата равно заданному. 1 ил., 10

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промьппленности при автоматизации процессов, ведущихся в аппаратах с неподвижным слоем катализатора, в частности процесса получения малеинового ангидрида.

Целью изобретения является снижение расхода бензола.

На чертеже представлена блок-схема системы автоматического управления процессом синтеза малеинового ангидрида, реализующая предлагаемый способ.

Система управления содержит испаритель 1 бензола, контактный аппарат

2, блоки 3 — 5 идентификации, регуляторы 6 - 8, блоки 9 и 10 реализации моделей процесса, измеритель 11 температуры бензоло-воздушной смеси на входе контаткного аппарата, измеритель 12 температуры солевой бани контактного аппарата, измеритель 13 расхода бензола в испаритель и измерители 14 - 16 температурного профиля в контактном аппарате.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздух поступает в испаритель 1 бензола образуя бензоло-воздушную смесь с соотношением воздуха и бензола не ниже 35/1, которая направляется в контактный аппарат 2, где происходит образование малеинового ангидрида путем каталитического окисления бензола кислородом воздуха.

Реакция окисления экзотермическая и ведется при температуре расплава солей в реакторе, осуществляющих съем тепла, 370-420 С.

Контактный аппарат представляет собой вертикальный трубчатый реактор, в трубки которого засыпан катализа-

45 тор КН-256. Съем тепла в аппарате осуществляется расплавом нитрит-нитратных солей, которым заполнено межтрубное пространство. Отвод тепла от расплава солей осуществляется парогенератором, смонтированным в цент ральной части аппарата, а образовавшийся пар направляется в конденсатное отделение. Для выравнивания температур по слою катализатора контактный аппарат выполнен в виде большого количества очень узких трубок, охлаждаемых снаружи теплоносителем.

Для уменьшения расхода сырья, необходим такой температурный режим в каждой точке, при котором скорость прямой реакции была бы максимальна при ограничениях скорости побочных реакций. Это означает, что температура в различных точках по высоте аппарата должна быть близкой к некоторой оптимальной величине при минимальной дисперсии, Нежелательно превьппение температурой некоторого граничного значения, так как увеличивается скорость необратимых реакций разложения бензола и малеинового ангидрида, при этом необходимо слишком большое количество каналов управления, поэтому необходимо поддержи- . вать температуры в наиболее активных зонах в некоторых пределах около оптимального значения, не допуская превьппения ею граничного значения.

Чтобы исключить отрицательное влияние случайных входных переменных необходимо управлять по возмущению, т.е. "вперед". Для осуществления прогноза необходимы математические модели объекта, связывающие входные и выходные переменные объекты. Поскольку реактор синтеза представляет собой нестационарный объект, в первую очередь из-за старения и перио3 1328346 4 дической замены катализатора, то и воздушной смеси, расплава солей в модели объекта должны быть нестацио- аппарате, а также расход бензола. нарными, учитывающими активность ка- Можно выделить три зоны аппарата, тализатора. Построение таких моделей. где реакция идет наиболее интенсив-. достигается при использовании адап- 5 но, т.е. температуры достигают мактивных принципов идентификации. Адап- симальных значений и резко меняются тивная корректировка математических при изменении входных переменных. моделей позволяет следить за измене- Это пятая, шестая, седьмая точки по ниями параметров объекта, в частнос- существующей нумерации точек контроти за старением катализатора. 10 ля температуры катализатора по верПо данным исследований наиболее тикали аппарата. Для них имеют мессущественными параметрами, влияющими то уравнения, достаточно точно описына температурный режим процесса, яв- .вающие поведение температур в этих ляются температуры входящей бензоло- точках:

У (n) = K, X, (II-2) +K, Х (II-2)+ К Х (П-2) +К, У (II-2);

У (n) = K„X„(II-2 + К, Х (П-2) +К„Х,(П-2)+ К„,Y (Ï-2);

К„Х,(п-г)+ KÄV (П-2), 1 кение коэффициентов К;. соответствую1) щих уравнений описанной выше системы, Y>(n) = К„Х,(П-2)+ К„Х (П-2)+

Х (и) Аналогичньм образом приемлемость полученного управления проверяется по модели для пятой точки контроля температуры.

X = Х + з з

К где Y, - соответствующее граничное значение температуры;

У< {П+2) — прогноз температуры.

В противном случае управляющее . воздействие не изменяется. где Х, — температура бензоло-воздушной смеси;

Х вЂ” температура солевой бани

z аппарата;

Х - расход бензола;

П - дискретное время; у - температура в i-й точке;

К вЂ” коэффициент.

1)

Уравнения учитывают динамические характеристики участвующих каналов.

На каждом шаге блоками 3,4 и 5 идентификации осуществляется уточгде Y - заданное значение темпера ад туры.

Управляющим каналом является рас- 40 ход бензола, как наименее инерцион ный параметр.

По полученному значению управляю- . щего воздействия осуществляется прог ноз температуры в шестой точке конт 45 роля температуры моделью 9 по урав- нению для шестой точки. При выходе прогноза за граничное значение осуществляется коррекция управляющего воздействия так, что температура не 50 превышает граничной:

По оптимальному одношаговому алгоритму идентификации с использованием данных, полученных с измерителей

11-16. Регулятором 6 осуществляется расчет значения управляющего воздей.ствия так, что прогнозируемое значение температуры в седьмой точке через два такта равно заданному, т.е. по формуле:!

Функции блоков 3 - 10 могут быть ,реализованы с помощью вычислительного устройства.

Преимуществом данной системы является большая точность регулирования температурного режима процесса.

По предварительной оценке на основе моделирования по экспериментальным данным использование системы управления позволит уменьшить значе» ние средне-квадратичного отклонения (СКО) до 0,35 0, где 6 - существующее значение СКО.

Использование данного способа для автоматического управления периодическим процессом синтеза малеиновога ангидрида по сравнению с известными

Составитель Т. Голеншина

Редактор Н.Гунько Техред М.Ходанич

Корректор Л,Бескид

Заказ 3450/27 Тираж 371

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 1328346 б повысит качество управления, эа счет ч а ю шийся тем, что, с целью чего обеспечивается снижение расхо- снижения расхода бензола, дополни да бензола. на 1,5Х, тельно измеряют температуру бензоло воздушной смеси на входе контактноФ о р м у.л а и э о б р е т е н и s 5 го аппарата, по измеренным значениям расхода бенэола и температур бен

Способ автоматического управления эоло воздушной смеси на входе конпроцессом синтеза малеинового ангид- тактного аппарата, солевой бани априда, путем измерения и регулирова- парата и температуре в контрольной ния подачи воздуха и бензола s ис- 10 точке аппарата определяют расчетное паритель контактного аппарата, тем- значение расхода бенздла, при котопературы солевой бани контактного ром прогноэируемое значение темперааппарата изменением подачи в него туры в контрольной точке аппарата конденсата и измерения температурно..- равно заданному, и стабилизируют го профиля в аппарате, о т л и - 1 расчетное значение расхода бенэола.