Способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ..СО1аз Советских

Социалистических

Расау6лнк т925326 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.08.79 (21) 2808516/23-26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (51) М.Кл. В 01 J 8/24

G 05 D 27/ОО

Государстненнык комитет

СССР по делам изобретений е открытий (53) УДК 66.012-52 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.05.82 (72) Авторы изобретения

П. С. Наги-заде, P. С, Джавад-заде, В. Л. Левин и А. 3. Таиров с т

Научно-исследовательский и проектный институт;" по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ .УПРАВЛЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИМ

ПРОЦЕССОМ В ПСЕВДООЖИЖЕН НОМ СЛОЕ

Изобретение относится к области управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленностях.

Известен способ автоматического управления реактором с кипящим слоем путем изменения подачи контактной-массы в реакционную зону в зависимости от уровня кипящего слоя с коррекцией по скорости изменения температуры в реакционной зоне выгрузки в отра боганной массе в зависимости от амплитуды и частоты пульсации температуры (1).

Известен способ автоматического управления реактором с кипящим слоем путем изменения подачи теплоносителя с коррекцией плотности кипящего слоя (2).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое, состоящий в регулировании расходов сырья и катализатора и температуры в реакторе в зависимости от отношения концентрации нафтенов и концентрации парафинов в сырье (3).

Недостаток известного способа состоит в том, что управление температурным режимом реактора осуществляется по температуре, изменяемой в одной точке реактора. Это не обеспечивает оптимального температурного профиля по высоте псевдоожиженного слоя и ограничивает число управляющих воздействий, используемых для оптимизации процесса, что, в свою очередь, препятствует достижению максимальной концентрации целевого продукта на выходе из реактора.

С целью стабилизации выхода целевого продукта за счет повышения точности регулирования предлагается способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое, согласно которому дополнительно измеряют температуру окружающей среды, определяют оптимальныц профиль распределения температуры по высоте псевдоожижен ного слоя, исходя из заданной нагрузки на реактор по

20 сырью, состава сырья и количества циркулирующего в системе катализатора, и стабилизируют указанный профиль воздействием на температуры сырья и температуру катализатора.

На чертеже показана принципиальная схема управления процессом дегидрирования изобутана в изобутилен в псевдоожиженном слое катализатора.

Способ осуществляется следующим об30 разом.

925376

В реактор 1 с псевдоожиженным слоем катализатора по трубопроводу 2 поступает сырье (изобутановая фракция). Подогрев сырья осуществляется в печи 3 за счет сжигания топлива, подаваемого по трубопроводу 4. Состав сырья анализируется с помощью хромотографа 5, температура сырья на входе в реактор измеряется термопарой 6. Расход сырья в реактор (нагрузка) измеряется диафрагмой 7 и стабилизируется с помощью регулятора 8 и исполнительного механизма 9. Задание регулятору 8 изменяют вручную, например, в зависимости от планового задания. Продукты реакции выводятся из реактора 1 по линии 10. Катализатор из реактора по линии 11 поступает в пневмотранспорт 12 и направляется в регенератор 13 для восстановления. В регенераторе 13, куда по линии 14 подается топливо, происходит удаление с поверхности катализатора частиц кокса. Восстановленный (регенерированный) катализатор по линии 15 возвращается в реактор 1, а дымовые газы из регенератора отводятся по трубопроводу 16.

Температура регенерированного катализатора измеряется термопарой 17 и регулируется с помощью регулятора 18 и исполнительного механизма 19, установленного на линии подачи топлива в регенератор.

Регулирование температуры сырья осуществляется регулятором 20 и исполнительным механизмом 21, установленным на линии подачи топлива в печь 3. На реакторе установлены пробоотборные устройства 22, позволяющие измерять профиль концентрации по высоте псевдоожиженного слоя. Температура псевдоожиженного слоя и окружающей среды измеряется термопарами 23 и 24. Расход катализатора измеряется датчиком 25.

В вычислительный блок 26 поступает информация о температуре сырья и катализатора, расходе сырья и катализатора, циркулирующего в системе, концентрации

i-того компонента на входе, выходе и по высоте реактора, температуре окружающей среды и псевдоожиженного слоя. Кроме того, в него вводятся в виде справочной информации тепловой эффект 1-той реакции, размеры реактора, скорость этой реакции, степень дезактивации, теплоты образования компонентов, коэффициенты теплоотдачи, прочность слоя, диаметры твердых частиц катализатора, теплопроводность изоляционного материала. После ввода вышеуказанной информации в вычислительный блок 26 он производит расчет текущего значения температурного профиля псевдоожиженного слоя по выражениям:

АТ„1 Тп.с Токр.ср К ° — К,С;" + К4(Тк — Т„) расход газа и циркулирующего катализ атор а; температура псевдоожижен н о г о слоя, окружающей среды, катализатора и газа соответственно; объем реактора; точки отбора по высоте реактора; концентрация -того компонента; высота псевдоожиже нного слоя;, коэффициенты пропорциональнос т и, соответств е н н о равные где

Оувв> Ок

Токр,ср> 7 к, Тс

Тп.с>

V и

15 1> 2> 3> 4

20 у вк.п.р

1 В- 1 — +Х вЂ” +— а,- Л,. а,.

К,=ср,;

К,= — QZ; К,= „

V в(1 — а) 30

40 где Л4 — теплопроводность изоляционного материала;

Q — теплота образования компонентов;

S — площадь поперечного сечения;

Ср„— теплоемкость газа;

V — объемная скорость;

Я,„.„.р — внешняя поверхность реактора;

a; — коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя; о4 — толщина изоляционного ма45 териала; а„— коэффициент теплоотдачи в окружающем пространстве; е — порозность слоя; с,„— коэффициент теплоотдачи

50 между твердыми частицами и газом;

Z — степень дезактивации катализатора, Найденкое текущее распределение темпе55 ратурного профиля по высоте псевдоожиженного слоя в вычислительном блоке 26 сравнивается с заданным значением (оптимальным) соответствующей максимальной концентрации изобутилена на выходе

50 из реактора. Полученные расчетные значения температуры газа и температуры катализатора передаются в виде задания регуляторам 20 и 18, которые управляют исполнительными механизмами 19 и 21, ус55 тановленными соответственно на линиях

925376 подачи топливного газа в регенератор 13 и печь 3.

Экономический эффект от внедрения данного способа составляет 990 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

r Тп.с Токр.ср

dT, 1 гаа/ 1

/ — К С, +К,(Т.— Т) (Tn.é To p.cpK 1 (T Т ) ц —, д. (у 2 4 к г)

Способ управления каталитическим процессом в псевдоожиженном слое катализатора путем измерения температур и расходов сырья и катализатора, температуры псевдоожиженного слоя в реакторе и концентрации компонентов в сырье, от.личающийся тем, что, с целью стабилизации выхода целевого продукта за счет повышения точности регулирования, дополнительно измеряют температуру окружающей среды, определяют профиль распределения температуры в реакторе по следующим формулам где Кь Къ Кз К4 — коэффициенты пропорциональности; о„„a, — расход сырья (газа) и катализато5 ра;

Т„„Т„, Т„Тскр.,р — температуры псевдоожиженнн о г о слоя, катализатора, газа и окру10 жающей среды, соответственно;

1 — высота псевдоожиженного слоя;

V — объем реактора;

15 и — точка отбора по высоте реактора;

С; — концентр а ц и я -того компонента, 20 и стабилизируют его воздействием на температуры сырья и катализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

25 1. Авторское свидетельство СССР

497044, кл. В 01 J 8/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

415037, кл. В 01 J 8/24, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

30 487104, кл. С 10 G 11/00, 1970.

925376

Составитель Т. Чулкова

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиновснаа

Рсдак|ор Н. Багирова

Тип. Харьк, фил. пред. «Патент»

Заказ 405/329 Изд. ¹ 137 Тираж 577 ПодписпоеНПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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