Способ управления работой химического реактора непрерывного действия

 

Изобретение относится к способу управления работой химических каталитических реакторов непрерывного действия, может быть использовано.в химической промьшшенности, в частности для управления процессом синтеза тиотреххлористого фосфора, и позволяет увеличить производительность реактора. Способ предусматривает расчет текущего значения активности катализатора по измеренным значениям уровня реакционной массы в реакторе , температуры верха отбойной колонны и содержания треххлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны , определение разности между заданным и текущим значениями активности канатализатора, сравнение этой вычисленной разности с допустимым значением и увеличение температуры в реакторе и уменьшение подачи серы и треххлористого фбсфора в реактор при превьшении вычисленной разности активностей катализатора допустимого значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU,„, 14562

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4141551/23-26 (22) 28. 10.86 (46) 07.02.89. Бюл. № 5 (71) Азербайджанское научно-производственное объединение "Нефтегазавтомат" (72) M.È.Ìàìåäîâ, Г.Э.Рахберли и З.И.Гаджиев (53) 660.12-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 415032, кл. В 01 J 19/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

¹ 776644771166, кл. В 01 J 19/00, 1978. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ХШИЧЕСКОГО РЕАКТОРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к способу управления работой химических каталитических реакторов непрерывного действия, может быть использовано.s

Изобретение относится к управлению работой химических реакторов непрерывного действия, где реакция происходит в присутствии катализатора, и может быть использовано в химической промышленности, в частности для управления процессом синтеза тиотреххлористого фосфора (ТТХФ).

Цель изобретения — увеличение про,изводительности реактора.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации способа.

Система управления включает реактор 1, отбойную колонну 2, датчики

3 и 4 расхода, датчики 5 и б температдц 4 В 01 J 19/00, G 05 D 27/00 химической промьппленности, в частности для управления процессом синтеза тиотреххлористого фосфора, и позволяет увеличить производительность реактора. Способ предусматривает расчет текущего значения активности катализатора по измеренным значениям уровня реакционной массы в реакторе, температуры верха отбойной колонны и содержания треххлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны, определение разности между заданным и текущим значениями активности канатализатора, сравнение этой вычисленной разности с допустимым значением и увеличение температуры в реакторе и уменьшение подачи серы и треххлористого фбсфора в реактор при превьппении вычисленной разности активностей катализатора допустимого значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

2 1, 3Ъ туры, датчик 7 уровня, анализатор 8 © состава, регуляторы 9-11, управляющий вычислительный комттлекс 12, исполнительные механизмы 13-15.

5 Способ осуществляется следующим образом.

Процесс синтеза тиотреххлористого .фосфора (ТТХФ) осуществляется в реакторе 1 путем взаимодействия серы с

10 треххлористым фосфором (ТХФ) в присутствии катализатора. Реакционные газы из реактора 1 поступают в отбойную колонну 2, откуда после отделения от уносимых ими примесей очищенный ТТХФ отводится в качестве целе145б215 у = a,t + а Н + а С + а4, (1) где t — температура верха отбойной колонны;

Н вЂ” уровень реакционной массы в .реакторе;

С вЂ” содержание треххлористого фос фосфора первой смеси;

a — коэффициенты модели, определяемые экспериментальным путем (i = 1,3), рассчитывают значение активности катализатора, соответствующее на текущий момент времени.

Вычислительное значение сравнивается с заданным у (со значением, соответствующим активности свежего кат 9 тализатора). В случае, если у у, з определяется их разность Ьу = у — у и запоминается текущее значение активности катализатора.

Пересчет управляющих воздействий осуществляется при нарушении условия:

9 т

S =У У .1ОО г. у Ь

В зависимости от Ьу корректируют расход серы С и ТХФ, С „, подаI вае в реактор 1 и температуру tp. в последнем. Для этой цели используют следующие зависимости:

С =С вЂ” ЬС

5 (2) вого продукта. Процесс синтеза ТТХФ

,энДотермический, т.е. для взаимодей, :ствия серы с ТХФ необходимо дополнительное тепло, которое создается.за счет обогрева реактора 1 дымовыми газами, образующимися в результате сжигания природного газа.

В процессе работы реактора вследствие отравления каталиэаторными яда« ,ми или механического уноса катализа, тора снижается активность последне, го, что характеризуется повьппением уровня реакционной массы в реакторе 1 за счет накопления серы, и как следствие, устойчивым падением (снижением) температуры верха отбойной колонны 2 и повьппением содержания

; ИХФ в паровой смеси.

Информация об этих параметрах от соответствующих датчиков 6-8 поступает на вход управляющего вычислительного комплекса (УВК) 12, где согласно математической модели

1 т«я 1 з 7

Э

+ gtp, где ЬСз(п) = ЬСз(п — 1) + b,hy, (n) = 6tp (n — 1) + Ь Ь у заданное значение отношения расхода серы к расходу ТХФ;

С э, G — соответственно заданное т«р значение расхода серы и

ТХФ;

Ь вЂ” коэффициенты модели

1 % определяемые экспериментальным путем (i

1,2);

Ar (n-1), ?О

Ьп (n-1) — приращения расхода серы и температуры в реакторе на (п-1)-м шаге управления соответственно °

С выхода УВК 12 сигнал, пропорциональные вычисленным по уравнению (2) значениям расхода серы, ТХФ и температуры в реакторе 1, в качестве уставки поступают в камеру "Задание регуляторов 9-11„ в камеру "Пере30 менное которых от датчиков 3-5

1! поступает сигнал, пропорциональный текущему значению соответственно расхода серы, ТХФ и температуры в ректоре 1. В регуляторах эти сигналы

3-": сравниваются, в результате их отличия в последних возникает рассогласование, для компенсации которого они вырабатывают регулирующее воздействие, сигнал о котором с выхода соответствующих регуляторов поступает на исполнительные механизмы

13-15, установленные на линии подачи серы, ТХФ и природного газа. Исполнительные механизмы, меняя подачу

45 соответствующих потоков, обеспечивают необходимые, при изменившейся активности катализатора условия протекания процесса. !

В процессе работы реактора в результате отравления катализаторными ядами или механического уноса катализатор теряет активность, что отрицательно сказывается на интенсив55 ности процесса, и как следствие, приводит к нарушению баланса взаимодеиствия компонентов и увеличению концентрации серы в реакционной массе.

Естественно, введение процесса в

1456215

Активность

Вре про

° ге акт

pat

Темпе тура реахт о ре, Расход серм

0з> л/ч ссогла ванне ау анн всход хф ачен тивн катали затора

У

/ч кат зато

УЗ

4 5

2 3

0. 0 0 0,0

0,656 0,656

0,654

0,649

О, 651

0,646

0,632

0 140 800 135 6 140 800 135

12 140 800, 135

24 140 800 135

30 140 800 135 0,002

0,007

0,005

0,30

0,07

0,76

0>010 1,52

140 800

0,97 0,97 0,21 0>21

3,66

0,44

135

1,42

-0,009

-0>009

-0>015

-0 ° 011

0,632

139 793, 3 135, 2

1,42

0,641

2,37

1,74

72 этих условиях при тех же расходах серы и ТХФ еще более усугубляет положение и ускоряет падение активности катализатора, приводит к захлебыванию реактора эа счет интенсивного увеличения концентрации серы в реакционной массе и повышение уровня последнего, что, в конечном итоге, приводит к преждевременной остановке реактора, т.е. к сокращению пробега последнего.

Предлагаемый способ позволяет оперативно оценить состояние катализатора и обеспечить протекание процесса с учетом меняющейся активности последнего, тем самым предотвращает захлебывание и преждевременное отключение реактора, и позволяет увеличить пробег реактора.

В таблице приведены результаты расчетов по предлагаемому способу управления. формула и з о б р е т е н и я

1. Способ управления работой химического реактора непрерывного действия, например, реактора синтеза тиотреххлористого фосфора, с установленной на его выходе отбойной колонной, включающий регулирование температуры в реакторе изменением подачи в него теплоносителя, регулирование подачи серы и треххлористого фосфора в реактор и измерение уров139 . 794,3 135,2 0,641

139 794,3 135,2 0,647

139 794,3 135,2 0,643 ня реакционной массы в реакторе, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности Реактора, дополнительно измеряют температуру верха отбойной колонны и содержание трехлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны, по измеренным значениям уровня реакционной массы в реакторе, температуры верха отбойной колонны и содержания треххлористого фосфора в паровой фазе отбойной колонны рассчитывают текущее значение активности катализа15 тора, вычисляют разность между заданным и текущим значениями активности катализатора, сравнивают эту вычисленную разность с допустимым значением разности и при превышении

20 вычисленной разности активностей катализатора допустимого значения увеличивают температуру в реакторе и уменьшают подачу серы и треххлористого фосфора в реактор пропорцио25 нально вычисленной разности активностей катализатора.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве заданЗр ного значения активности катализатора на первом шаге управления принимают активность свежего катализатора, а на последующих шагах управления — рассчитанное на предыдущем ша35 .

re управления значение активности катализатора.

1456215

f ° 2 Э

78 139

84 139

96 139

f02 139

0,94

0>644

794, 3 135,.2

1,89

1,42

0,72

1,69 0,16 0,37

2,85

О 614

5,37

0,8!

2,08

1>30

0 65

-0,004

-Ю>002

0>33

0,65

0,004, 090!4

0,001

2,28

174 . 135

771,4 136, 1

0,17

О, 600

0,598

О,ЭЭ

180

192 1Э5

5,33

1,06

4 58

0 53

0,565

0,56!

0>011 . 94

5,1t

0>029

0,539 -0,016

2,97

-О, 012

2 ° 23

1>67

f38>0

270

1,29

0,532

720,6

126> 1 !

26,1

1>86

276

0 93

l 67

0,02

312

3 71

-0,019

0>519

3>66

0,002 О 39

0,19

0,001

0,19

0,526

f 35

2>70

0,19

3,37

794,3 135,2 0,638

794,Э 135,2 0,623

794,3 135,2 0,6!4

108 !37 Э 784,5 135,6 0,647 !

20 137 Э 784 5 135 6 О 619

l26 137>3 784>5 135эб 0>333

132 137,3. 784,5 135,6 0,622

144 . 137,2 784,5 135,6 0,618

150 137>3 784>5 -135>6 0>616

156 131,3 784,5,135,6 0,6 fO

168 137>3 784>5 135>б 0>600

135 771,4 136, 1 0,602

771,4 !36,! 0,568

198 131 ° 5 751 >4 136>9 0 ° 574

204 Э! >5 751,4 36,9 0,594

2t6 1Э1,5 751,4 136,9

222 f31>5 752,4 l36>9

228 131,5 751,4 136,9 О>557

240 131,5 751 4 136,9 0,539

246 . 126в! 720>6 138>0 0«555 252 t26,! 720,6 138,0 0,551

126 ° 1 720>6 !ЭВ>0 0>548

720,6 138,0 0,549!

26 > 1 720 ° 6 1 38 е 0 0 > Эф5

294 126 t 720 6 138 О 0>544

300 t26, 1 720,6 138,0 0,548

126,1 720,6 138,0 0,519

318 119,9 685,0 139> 2 0> 538

324 119,9 685,0 139,2 О ° 517

336 119,9 685,0 139,2 0>518

342 119,9 685,0 .139>2 0,520

348 ll9>9 685,0 139,2

360 119,9 685,0 139,2 0,505

366 113, 1 646,4 140,5 0,506

372 113, 1 646,4 140,5 О>488

-0,006

-0,0!2 . 0,009

0,0!8

-0,033

"0,005

-0,019

-0,008

-0,00 2

0,032

0,568 -0,006

-0,0 26

0,003

0,007

-0,009

0,007

-0,010

-0,006

-0,005

-0,009

-0,001

-О,ОО7

0,0!4

О>505 -0,001

0«Ot7!

Ьааа»ааааа таьлицм

9 10 11 12

0,56 2,25 0, 12 0,49

1 ° 29 Э,54 0 28 0 77

1>86 540 025 102

О 81 6 21 0,18 t,2,.

0,56 6,77 О,!2 !>32

0,68 7,45 О,t5 f>47

1456215

Предо>!вен»е таб»»цм

f г J >

4 5

-0,022 4,51

0,488

0,48 7,93 О, !1 l,5Ь

2,46

3,99

0>476

0,477

0,21

408 97>6 558 ° 0 !43 ° 6

5,25

0,501

4!4 97,6 558,0 143,6

0,21

0,89, 8,82, 0,19, 1,77

4,62

2 ° 64

0,454

0,44

0,6 9,42 О, 13 1>9

3,30 !

3,42

0,015

-0,015

462 79,4 454>0 147,3

0,454

0,439

384 105,6 603>7 142,0 0,510

390 105,6 603>7 142,0 0,476

396 97>6 558>0 143,6 0>495

420 97>6 558,0 143>6 0,475

432 97,6 558,0 143,6 0>454

438 88,8 508,0 145,4 0,466

444 88>8 508,0 145,4 0,456

456 88,8 508,0 145 4 0>439 б 7 8 9 10 1! 12

0,012

-0,019

-0,001

-0,025

0,00!

0,022

-0,012

-0,002