Система автоматического управленияпроизводством стирола

 

Союз Советских

Социалистических

Респубиин

<»> 801015

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-sy (22) ЗаЯвлено 1103.79 (21) 2735259/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (53)М. Кл.

С 07 С 15/10

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти Й

Опубликовано 300181, Бюллетень № 4 (53) УДК 66.012-52 (088.8) Дата опубликования описания 300181 (72) Авторы изобретения

Л.А. Орехов, И.П.

Н.P. Бобровнкк к В.Г. (71) Заявитель (5 4 ) С ИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВОМ СТИРОЛА

Изобретение относится к устройст вам для автоматического управления производством стирола и может быть использовано в химической к нефтехи— мичелу кой промышленности.

Известно устройство для автоматического управленкя рецкркуляционным технологическим процессом, включающее . блок регулирования расхода суммарного потока сырья, блок регулирования содержания целевого продукта в реакционной смеси после реакто.ра, блоки регулирования содержания побочных продуктов в выходных технологических потоках, блоки сравнения, логические блоки ИЛИ и блок оптимизации (1).

Известна также система автоматического управления производством стирола на установке, включающей трубчатую печь для подогрева пара, реактор дегидрирования и первую, вторую и третью ректификационные колонны, связанные трубопроводом возвратного !сырья с реактором дегидрирования, содержащая контур регулирования расхода суммарного потока этилбензола в реактор дегкдрирования, состоящий из датчика расхода, регулятора и исполнительного механизма контур регулирования содержания сткрола з контактном газе дегидркровани". состоящкй из датчика к регулятора концентрацкк, контуры регулирования состава дксткллата в первой, второй к третьей колоннах, состоящие из датчиков состава, регуляторов и исполнительных механизмов подачи флегмы в колонны, контуры регулирования состава кубового продукта первой, второй и третьей колонны, состоящие из датчиков концентрации, регуляторов и исполнительных механизглов подачи пара в колонны, датчик расхо15 да этклбензола возврата и блок расчета оптимальных режимов, первый выход которого соединен с регулятором расхода суммарного потока этиленбензола, второй выход подключен к ре20 гулятору концентрации стирола в контактном газе дегидрирования, третий, четвертый и пятый выходы связаны с регуляторами состава кубового продукта первой, второй и третьей колонн

25 (2) .

Недостатком известных устройств являются большие энергозатраты и потери основных продуктов стирола и этклбен зола, что приводит к увели30 ченкю расходных коэффициентов.

801015

Цель изобретения — уменьшение энергозатрат. и снижение потерь стирола и этилбеизола., Поставленная цель достигается тем, что система дополнительно содержит контур регулирования температуры в реакторе, состоящий из датчика, регулятора и исполнительного механизма подачи топлива в трубчатую печь, датчики расхода флегмы в первую вторую и третью колонны, датчики расхода пара в трубчатую печь и в первую, вторую и третью колонны, датчик расхода кубового продукта третьей колонны, датчики расхода питания первой, второй и третьей колонны, датчики расхода дистиллата первой, второй и третьей колонн, датчик состава суммарного потока этилбензола, блок определения уровня старения катализатора, блоки определения разделительной способности первой, второй и третьей колонн и командный блок, причем выход регулятора концентрации стирола в контактном газе дегидрирования подключен ко входу регулятора температуры в реакторе, первый, второй, третий и четвертый входы блока определения уровня старения катализатора соединены, соответственно, с датчиками расхода пара и топлива в печь, „!ac †. хода суммарного потока этилбензола и расхода питания первой колонны, пятый и шестой входы блока определения уровня старения катализатора подключены, соответственно, к датчикам состава суммарного потока этилбензола и концентрации стирола в контактном газе, седьмой вход блока определения уровня старения катализатора связан с датчиком температуры в реакторе, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блоков определения разделительной способности колони подключены, соответственно, к датчикам расхода питания, пара, флеге, дистиллата, состава дистиллата и кубового продукта соответствующих колонн„седьмой и BocbMoA входи первого блока определения разделительной способности первой колонны соединены, соответственно, с датчиками концентрации стирола в контактном газе и расхода питания второй колонны, седьмой, восьмой и девятый входы второго блока определения разделительной способности второй колонны связаны, соответственно, с датчиками концентрации кубового продукта первой колонны, расходов дистиллата и питания третьей колонны, седьмой и восьмой входы третьего. блока определения разделительной способности третьей колонны подключены, соответственно, к датчикам концентрации кубового продукта второй колонны и расхода кубового продукта третьей колонны, 40

58

65 выходы блоков определения уровня старения катализатора и разделительной способности колонн соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока расчета оптимальных режимов, пятый и шестой входы которого подключены соответственно, к датчику состава суммарного потока

,этилбензола и выходу командного блока, соединенному своим входом с датчиком расхода кубового продукта третьей колонны, шестой, седьмой и восьмой выходы блока расчета оптимальных режимов соединены, соответственно, с регуляторами состава .дистиллата первой, второй и третьей колонн.

Влияние стабилизируемых параметров на производство: содержание стирола в контактном газе определяет производительность и потери основного продукта; содержание бензола в кубе первой колонны — его содержание в дистиллате второй колонны и дополнительные энергозатраты; содержание этилбензола в дистиллате первой колонны — потери дорогостоящего сырьЯ содержание этилбензола в кубе второй колонны — энергозатраты по второй и третьей колонне; содержание стирола в дистиллате второй колонны (этилбензол возвратный) потери основного продукта; содержание этилбензола в кубе третьей колонны — качество основного продукта (стирола-сырца); содержание стирола в дистиллате третьей колонны — энергозатраты и потери основного продукта.

На чертеже приведена блок-схема системы управления производством стирола.

Система управления содержит трубчатую печь 1, реактор 2 дегидрирования, первую 3, вторую 4, и третью 5 ректификационные колонны, .исполнительный механизм 6 подачи свежего этилбензола, датчик 7 расхода суммарного потока этилбензола, датчик 8 состава суммарного потока этилбенэола, датчик 9 температуры в реакторе, датчик 10 расхода пара в трубчатую печь, датчик 11 расхода топлива в трубчатую печь, исполнительный механизм 12 подачи топлива в трубчатую печь, датчик 13 расхода питания первой колонны, датчик 14 концентрации стирола в контактном газе, датчик 15 расхода пара в первую колонну, исполнительный механизм 16 подачи пара в первую колонну, датчик

17 состава продукта первой колонны, датчик 18 расхода питания во вторую колонну, датчик 19 состава дистиллата первой колонны, исполнительный механизм 20 подачи флегмы в первую колонну, датчик 21 расхода флегмы в первую колонну, датчик 22 расхода дистиллата первой колонны, датчик 23 расхода этилбензола возврата, датчик

801015

24 расхода пара во вторую колонну, исголнительный механизм 25 подачи пара вс вторую колонну, датчик 26 состава кубсвого продукта второй колонны, датчик 27 расхода питания в третью колонну, датчик 28 состава дистиллата второй колонны, исполнительный механизм 29 подачи флегмы во вторую колонну, датчик 30 расхода флегмы во вторую колонну, датчик 31 расхода дистиллата.третьей колонны, датчик 32 расхода пара в третью колонну, исголнительный механизм 33 подачи пара в третью колонну, датчик 34 с-.става кубового продукта третьей колонны, датчик 35 состава дистиллата третьей колонны, испол- 15 нительный механизм 36 подачи флегмы в третью колонну, датчик 37 расхода флегмы в третью колонну, датчик 38 расхода кубового продукта третьей колонны, регулятор 39 расхо- 2О да суммарного потока зтилбензола, регулятор 40 температуры в реакторе, регулятор 41 содержания стирола в контактном газе, регулятор 42 состава кубового продукта первой колонны, 25 ,регулятор 43 состава дистиллата первой колонны, регулятор 44 состава кубового продукта второй колонны, регулятор 45 состава дистиллата второй колонны, регулятор 46 состава кубового продукта третьей колонны, регулятор 47 состава дистиллата третьей колонны, блок 48 определения уровня старения катализатора, блоки 49, 50 и 51 определения разделительной способности, соответственно, первый, второй и третьей колонн, командный блок 52 и блок 53 расчета оптимальных режимов.

Система работает следующим образом.

4О

С помощью регулятора 39 осуществляется стабилизация расхода суммарного потока зтилбензола в реактор 2 дегидрирования путем воздействия на исполнительный механизм 6 подачи свежего зтилбензола. С помощью регуляторов 40 и 41 осуществляется стабилизация состава контактного газа (поддержанием соответствующей температуры в реакторе дегидрирования 50 путем воздействия на исполнительный механизм 12 подачи топлива в трубчатую печь 1) . Регулятор 42 осуществляет стабилизацию содержания толуола в кубовом продукте первой колонны 3 путем воздействия на исполнительный механизм 16 подачи пара в первую колонну; регулятор 43 — стабилизацию содержания этилбензола в дистиллате первой колонны путем воздействия на исполнительный механизм 20 подачи бО флегмы в первую колонну; регулятор

44 — стабилизацию содержания этилбензола в кубовом продукте колонны 4 путем воздействия на исполнительный механизм 25 подачи пара во вторую колонну; регулятор,45 — стабилизацию, =одержания стирола в дистиллате второй колонны путем воздействия на исполнительный механизм 29 подачи флегмы во вторую колонну; регулятор

46 — стабилизацию содержания этилбензола в кубовом продукте третьей колонны 5 (стироле-сырце) путем воздействия на исполнительный механизм

33 подачи пара в третью колонну; регулятор 47 — стабилизацию содержания стирола в дистиллате третьей колонны путем воздействия на исполнительный механизм 36 подачи флегмы в третью колонну.

Блок 48 определяет уровень старения катализатора,в реакторе дегидрирования по датчикам расхода пара

10 и то, лива 11 в трубчатую печь, суммарного потока этилбензола .7 и питания 13 первой колонны, по датчикам состава 8 суммарного потока этилбензола, концентрации 14 стирола в контактном газе и температуры

9 в реакторе. На основании этих данных по математической модели реактора рассчитывается состав контактного газа, который сравнивается с показаниями датчика 14. При наличии разности. между рассчитанным составом и измеренным проводится корректировка математической модели реактора дегидрирования и вводится в блок 53.

Блок 49 определяет разделительную способность первой колонны по значению датчиков расхода питания первой и второй колонн, пара 15, флегмы

21 в первую колонну, дистиллата 22 первой колонны, по сигналам датчиков концентрации 14 стирола в контактном газе, составам кубового продукта 17 и дистиллата 19 первой колонны. По математической модели первой колонны производится расчет составов дистиллата и кубового продукта, сравниваются составы, рассчитанные по модели и измеренные датчиками 17 и

19, и при наличии разности между рассчитанными значениями и измеренными произ води тс я корректировка математической модели первой колонны, ее значение вводится в блок 53. Аналогично работают блоки 50 и 51. Блок

53 осуществляет расчет оптимальных режимов производства по заложенным в нем и скорректированным моделям аппаратов 1-5 (по критерию минимум технологических затрат ). Эти значения выдаются блоком 53 в качестве заданий на регуляторы 39-47.

Блок 53 осуществляет расчет оптимальных режимов при изменении плана производства, определяемого командным блоком 52, изменении состава питания в агрегат дегидрирования, изменении старения катализатора, превышающем заданное значение, изменении разделительной способности

801015 какой-либо из колонн, превышающем заданное значение, при любом сочетании укаэанных случаев.

Система автоматического управления рассчитывает и поддерживает оптимальные значения основных параметров производства (расход оуммарного .потока этилбензола в агрегат дегидрирования, содержание стирола в контактном газе, составы кубовых продуктов и дистиллатов каждой колонны ректификации) с учетом уровня старения катализатора, изменения разделительных способностей колонн, изменения плана, изменения состава суммарного потока этилбензола.

Использование данной системы управления позволяет снизить энергозатраты по производству на 5 - и расходный коэффициент по этил бен золу на

0,5 Ъ.

Формула изобретения

Система автоматического управления производством стирола на установке, включающей трубчатую печь для подогрева пара, реактор дегидрирования, первую, вторую и третью ректификационные колонны, связанные трубопроводом возвратного сырья с реактором дегидрирования, содержащая контур регулирования pасхода суммарного потока зтилбензола в реактор дегидрирования, состоящий из датчика расхода, регулятора и исполнительного механизма, подачи свежего этилбензола,контур регулирования содержания стирсла в контактном газе дегидрирования, состоящий из датчика и регулятора концентрациИ, контуры регулирования состава дистиллата, в первой, второй и третьей колоннах, состоящие из датчиков состава, регуляторов и исполнительных механиз— мов подачи флегмы в колонны, контуры регулирования состава кубового продукта первой, второй и третьей колонны, состоящие из датчиков концентрации, регуляторов и исполнительных механизмов подачи пара в колонны, датчик расхода этилбензола возврата и блок расчета оптимальных режимов, первый выход которого соединен с регулятором расхода суммарного потока этилбенэола, второй выход подключен к регулятору концентрации стирола в контактном газе дегидрирования, третий, четвертый и пятый выходы связаны с регуляторами состава кубового продукта первой, второй и третьей колонн, отличающаяся тем что, с целью. уменьшения энергозатрат и снижения потерь стирола и этилбенэола, она дополнительно содержит контур регулирования температуры в реакторе, состоящий из датчика, регулятора и исполнительного механизма подачи топлива в трубчатую печь, датчики расхода флегмы в первую, вторую и третью колонны, датчики расхода пара в трубчатую печь и в первую, вторую и третью колонны, датчик расхода кубового продукта третьей колонны, датчики расхода питания первой, второй и третьей колонн, датчики расхоДа дистиллата первой, второй и третьей колонн, датчик состава суммарного потока этилбензола, блок определения уровня старения катализатора, блоки определения разделительной способности первой, второй и третьей колонн и командный блок, при этом выход регулятора концентрации стирола в контактном газе дегидрирования подключен ко входу регулятора температуры в реакторе, первый, второй, третий и четвертый входы блока определения уровня старения катализатора соединены, соответственно, с датчиками расхода пара и топлива в печь„ расхода суммарного потока этилбензола и расхода питания первой колонны, пятый и шестой входы блока определения уровня старения катализатора подключены„ соответственно, к датчикам состава суммарно1О потока этилбензола и концентрации стирола в контактном газе, седьмой вход блока определения уровня старения катализатора связан с датчиком температуры в реакторе, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блоков определения разделительной способности колонн подключены, соответственно, к датчикам расхода питания, пара, флегмы, дистиллата, состава дистиллата и кубового продукта соответствующих колонн, седьмой и восьмой входы первого блока определения разделительной способности первой колонны соединены, соответственно, с датчиками концентрации стирола в контактном газе и расхода питания второй колонны, седьмой, восьмой и девятый входы второго блока определения разделительной способеости второй колонны связаны, соот.— ветственно, с датчиками концентрации кубового продукта первой колонны, расходов питания и дистиллата третьей колонны, седьмой и восьмой входы третьего блока определения разделительной способности третьей колонны подключены, соответственно, к датчикам концентрации кубового продукта второй колонны и расхода кубового продукта третьей колонны, выходы блоков определения уровня старения катализатора и разделительной способности колонн соединены с первым, вторым, третьим.и четвертым входами блока расчета оптимальных режимов, пятый и шестой входы которого подключены, соответственно, к датчику состава суммарного потока этилбензола и выходу командного блока, сое10

801015

Составитель Г. Огаджанов

Редактор Ф. Муха Техред A. Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 10432/66 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Moc>:âà, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектна .; 4 диненному своим входом с датчиком расхода кубового продукта третьей колонны, шестой, седьмой и восьмой выходы блока расчета оптимальных режимов соединены, соответственно, с регуляторами состава дистиллата, первой, второй и третьей колонн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 578082, кл. В 01 0 3/42, 27.05.77.

2. Авторское свидетельство СССР

9 561943, кл. С 07 С 15/10, 09.06.75 (прототип).