Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена

 

Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет повысить производительность процесса по целевому продукту. Способ заключается в регулировании расхода уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от молярного отношения этилена к уксусной кислоте, определяемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа, очищенной уксусной кислоты и уксусной кислоты на очистку и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусНой кислоты из узла подготовки смеси в выпарной аппарат в зависимости от температуры паров кислоты в выпарном аппарате и стабилизируют в нем давление с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реакторе.1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4756892/26 (22) 09.11.89 (46) 23.09,91. Бюл. ¹ 35

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) В.А,Курицын, Е,И.Пеганов, В.И.Воробьев, П.П,Шенфельд, Г,И.Арапова, В.Г.Кураев, Н.М.Тараскин, С.Е.Мельников и В.Н.Колесников (53) 66.012 — 52 (088.8) (56) Бояджан В.К. и др. Производство винилацетата на основе этилена. М„НИИТЭХИМ, 1987, с, 30.

Авторское свидетельство СССР № 1604816, кл, С 07 С 69/15, 1989. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛАЦЕТАТА НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНА

Изобретение относится к области автоматического управления химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессом синтеза винилацетата.

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

Схема реализации способа включает в себя испаритель 1 уксусной кислоты и отделитель 2 кислоты, входящий в узел подготовки парогазовой смеси, выпарной аппарат 3 для отпарки загрязненной кислоты с кипятильником 4. В теплообмен нике 5 осущест„„S U „„1678816 А1 (51)5 С 07 С 69/15, G 05 D 27/00 (57) Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет повысить производительность процесса по целевому продукту, Способ заключается в регулировании расхода уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от молярного отношения этилена к уксусной кислоте, определяемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа, очищенной уксусной кислоты и уксусной кислоты на очистку и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусной кислоты из узла подготовки смеси в выпарной аппарат в зависимости от температуры паров кислоты в выпарном аппарате и стабилизируют в нем давление с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реакторе. 1 ил, вляют подогрев парогазовой смеси, подаваемой в реактор синтеза винилацетата.

Расход циркуляционного газа в испаритель 1 и содержание в нем этилена измеряется соответственно датчиками б и 7. Расход очищенной уксусной кислоты в испаритель

1 измеряется датчиком 8 и регулируется регулятором 9 и регулиоующим клапаном 10.

Расход загрязненной кислоты в выпарной аппарат 3 измеряется датчиком l 1 и регулируется регулятором 12 и регулирующим клапаном 13. Давление паров кислоты в аппарате 3 измеряется датчиком l4 и регулируется регулятором 15 и регулирующим клапаном 16, температура кипящей кислоты измеряется датчиком 17, а температура па1678816 рогазовой смеси на входе s реактор синтеза измеряется датчиком 18, Информация от датчиков 6, 7, 8, 11, 14, 17, 18 поступает на входы блока 19 расчета заданий регуляторам 9, 12 и 15. Рассчитанные блоком 19 значения управляющих воздействий поступает с его выхода в камеры заданий соответственно регуляторов 9 и 12 расхода уксусной кислоты и регулятора 15 давления.

Управление по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Расчет уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты в испэритель

1 осуществляется блоком 19 так же, как и в прототипе по формуле

9F*= 9Г*д- + K> (ЦИ-1 -ty)+

+ Кг (г к - м ), (1) где 9 г кк 1 — значение задания регулятору 9 расхода нэ прошлом N — 1 шаге, кг/ч; на первом шаге (N = 1) 9 г* ч 1 равно измеренному датчиком 8 значению расхода

8F)

9р*и-1/N-<=8F1, (2) где /tv. фи — молярное соотношение этилена и уксусной кислоты, рассчитанное соответственно на текущем N и на прошлом N—

1 шаге, моль/моль;

К1, Кг — параметры настройки дискретного ПИ-регулятора молярного соотношения; ц* — заданное молярное соотношение, моль/моль, Молярное отношение этилена к уксусной кислоте на шаге определяется по формуле

6F 7С Рук

100 22,4 BF) — 11р Кэ где i —. шаг измерения и управления, равный

N-1, N;

6F — расход циркуляционного газа в испаритель 1 узла подготовки парогазовой смеси, измеряемый датчиком 6 на i шаге, нм /ч;

7г1 — содержание этилена в циркуляционном газе, измеряемое датчиком 7 на i шаге, об. g,; рук- вес одного моля уксусной кислоты, равный 60 кгlмоль;

8F1 — расход очищенной уксусной кислоты в испаритель 1 измеряемый датчиком 8 на! шаге измерения, кг/ч;

11F - расход части загрязненной высококипящими углеводородами и полимерами уксусной кислоты иэ отделителя 2 в выпарной аппарат 3, кг/ч;

22,4 — обьем, занимаемый 1 молем газа при нормальных условиях, нм /моль; з

Кэ — коэффициент, отражающий среднее содержание уксусной кислоты в потоке загрязненной кислоты, равный,0,94 — 0,95.

Рассчитанное по формуле (1) значение

5 9F* r проверяется далее на ограничения

9емакси 9емии Если 9 F + g 9Гмии ° то

9 F e N принимается равным 9FMw Если

9F* ч >9F„«c, то 9F* ч принимается рав10 Н>М 9 макс 9 макс = 28500 кг/ч 9 мин

=23000 кг/ч.

Стабилизация давления паров кислоты в выпарном аппарате 3 осуществляется с помощью дополнительно вводимого регулирующего контура, состоящего иэ датчика 14, регулятора 15 и регулирующего клапана 16.

Эадание регулятору 15 блрк 19 вырабатывает с учетом температуры парогазовой смеси на входе в реактор синтеза, которая измеря20 ется датчиком 18. При значениях этой температуры в пределах 145 — 180 С задание регулятору 15 давления выбирается из диапазона 15F*N = 1,6 — 2,1 кгс/см, При значег ниях температуры выше 180 С задание регулятора 15 выбирается из диапазона

15р:к = 2,1 — 2,6 кгс/см . г

Расчет уставки регулятору 12 расхода загрязненной уксусной кислоты осуществляется по формуле

25 12р* = 12г к ч — 1 + К4 х х (17тм — 17т q — )+

+ K5 (17т ч -17T4g ) (4) где 12р к 1 — значение уставки регулятору 15 на прошлом N-1 шаге, кг/ч; на первом шаге управления (N = 1) величина

12р*N — q принимается равной измеренному датчиком 11 значению расхода:

35 12F*g — )/й= q =11 Fi (5)

1?т ч, 17т q 1 -зйэчениетемпературы загрязненной кислоты, измеренное датчиком 17 соответственно на N u N-1 шагах

40 измерения и регулирования, С;

17т* — заданное на N шаге значение температуры кипения загрязненной кислоты в выпарном аппарате, С; определяется исходя из заданного содержания высококипящих и полимеров в загрязненной уксусной кислоте.

При значениях температуры парогазовой смеси на входе в реактор, измеряемой датчиком 18, в пределах l45-180 С задание

17т*м принимается равным 132-135 С.

При значениях температуры, измеряемой датчиком 18, в пределах 180-200 С, задание 17т*м принимается равным

136-140 С..

Определенное по формуле (4) значение уставки проверяется далее на ограничения

1678816

12рм,кс= 4100 кг/ч и 12F»„= 3000 кг/ч. Если величина уставки выходит за граничное значение, то она принимается равной соответствующему граничному значению

12г.макс MAM 12 "мин

Рассчитанные блоком 19 значения уставок регуляторам 9, 12, 15 поступают с выхода блока 19 в камеры задания этих регуляторов.

Повышение температуры, измеряемой датчиком 17, выше заданного значения информирует о том, что содержание. вредных примесей в кислоте повысилось, следовательно, расход кислоты на очистку увеличивается до тех пор, пока 17тд не станет равной заданию 17т* ч . Стабилизация давления в аппарате 3 позволяет не учитывать его влияние на температуру кипения кислоты в аппарате.

Данный епособ автоматического управления позволяет надежно застабилизировать содержание высококипящих углеводородов и полимеров в уксусной кислоте на заданном оптимальном уровне, обеспечивающем максимально допустимую производительность установки по винилацетату.

8 таблице приведены экспериментально полученные данные при управлении процессом получения винилацетата поданному способу.

Коэффициенты К1, К2, Кз, К4 и К5 были выбраны равными: К1 =55; К2=42; Кз=0,94;

K4 = 12,6; Кь = 18,3.

Значение уставки регулятору 9 расхода очищенной уксусной кислоты, расчитанное по формуле (1), будет равно:

9 F * g = 26000 + 55 (4,1 — 3,9) +

+ 42 (4 — 3,9) = 26015 кг/ч.

Так как это значение удовлетворяет граничным значениям 9рм,кс= 28500 кг/ч и

9F 23000 кг/ч, то окончательное значение уставки 9 р * ч = 26015 кг/ч.

Значение уставки регулятору 15 давления паров кислоты взято равным 15F =

=1,8 кгс/см, так как температура парогазовой смеси на входе в реактор равна 165 С.

Значение уставки регулятору расхода загрязненной уксусной кислоты в выпарной аппарат, рассчитанное по формуле(4), будет равно:

12F*q = 3140 — 12,6 (135-132) +

+18,3 (135 — 133) = 3214,4 кг/ч.

Так как эта величина (12г*д) ==3214,4 кг/ч удовлетворяет граничным значениям 12FMGKc = 4100 кг/ч и 12F»Д==3000 кг/ч, то окончательное значение уставки 12F4 =- 3214,4 кг/ч.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа автоматического управлеt ния процессом получения винилацетата на основе этилена показала его высокую эффективность и работоспособность, Экономический эффект получается за счет исключения загрязнения катализатора синтеза винилацетата и поддержания за счет этого его высокой активности. Это позволяет увеличить средний съем винилацетата с

270 г/л ч (при известном способе управления) до 275 — 278 г/л ч.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения винилацетата на основе этилена, включающий регулирование расхода очищенной уксусной кислоты в узел подготовки парогазовой смеси в зависимости от заданных максимального и минимального значений этого расхода и молярного отношения этилена к уксусной кислоте на входе этого узла, вычисляемого по измеренным значениям расходов циркуляционного газа и очищенной уксусной кислоты и содержанию этилена в циркуляционном газе, регулирование расхода уксусной кислоты, поступающей из узла подготовки парогазовой смеси в выпарной аппарат и измерение температуры парогазовой смеси на входе реактора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности процесса по целевому продукту, дополнительно измеряют температуру и давление паров кислоты в выпарном аппарате, вычисляют малярное соотношение этилена к уксусной кислоте на входе узла подготовки парогазовой смеси с учетом величины расхода уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют давление паров кислоты в выпарном аппарате в зависимости от температуры парогазовой смеси на входе реактора. а расход уксусной кислоты, поступающей в выпарной аппарат, регулируют в зависимости от температуры паров кислоты.

1678816

Наименование параметра

Значение параметра по шагам измерения

Заданное значение параметра

4,1

3,9

4,0

26000

Расчет по формуле (1) 3140

Расчет по формуле (4) 132

135

133

165

Редактор А. Зробок

Заказ 3182 Тираж 248 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Молярное отношение этилена к уксусной кислоте, моль/моль

Задание регулятора 9 очищенной кислоты, кг/ч

Задание регулятору 12 загрязненной кислоты, кг/ч

Температура кипящей кислоты в выпарном аппарате

3, С

Температура парогазовой смеси на входе в еакто, С

Составитель Г. Огаджанов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец