Способ автоматического управления секционным реактором окисления изопропилового спирта

 

Н. С. Волков, А. П. Млинник и В. П. Гуме нчу (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (S4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

СЕКЦИОННЫМ РЕАКТОРОМ- ОКИСЛЕНИЯ

ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА

Изобретение относится к способам управления работой реакторов и может применяться в процессах химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ регулирования гаэожидкостных реакторов, в котором стабилизируются расходы исходных реагентов (11 .

Однако данный способ не обеспечивает требуемого выхода целевого продукта, так как в нем не предусмотрено регулиро10 ванне температурного режима реактора.

Известен также способ автоматического управления работой реакторов, в кото» ром с целью увеличения выхода целевого продукта регулируют соотношение расхо15 дов компонентов с коррекцией по темпера.туре смеси на выходе иэ реактора (2).

Однако при использовании этого спосо ба, например для управления работой . реактора окисления иэопропилового спирта (ИПС) кислородом воздуха, не обеспе» чивается поддержание необходимой конртентрации целевого продукта (перекиси

)водорода) в реакционной массе при из»2 вменениях нагрузки на реактор по ИПС, так как при этом требуется перестройка температурного режима.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ автоматического управления реактором окисления изопропилового спирта путем регу лирования температуры в зоне реакции посредством изменения подачи грекяаего пара в рубашку реактора с коррекцией по степени конверсии кислорода, которая определяется по концентрации кислорода в отходящих газах(3).

Однако известный способ не обеспечивает поддержание оптимальных усло вий получения перекиси водорода, кото- . рым соответствуют определенные концентрация целевого продукта в реакцио ной массе и селективиость процесса. При изменении нагрузки на реактор не обеспечивается необходимая точность поддержания концентрации целевого продукта ввиду значительного запаздывания по каналу степень конверсии - температура нии9292 (2) (3) 3 ней секции реактора",. которое особенно велико для секционного реактора. С уве личением концентрации перекиси водорода, . в реакционной массе увеличивается разложение продукта и снижается селективность 5 продукта, а уменьшение концентрации приводит к увеличению затрат на выделение товарного продукта на последующих ста» диях. При изменении нагрузки меняется время пребывания реагентов в реакторе t0 и для поддержания требуемой концентрации целевого продукта необходима перестройка температурного режима, при атом вследствие изменения соотношения между основной и побочной реакциями для сохра- 15 нения прежней селективности процесса требуется также изменить соотношение исходных расходов газ-жидкость.

Цель изобретения — повышение точнос ти стабилизации концентрации перекиси zp водорода в реакционной массе и селективности процесса, соответствуюших оптимальным "условиям при изменениях нагрузки на реактор.

Поставленная цель достигается тем, что температуру в нижней секции реактора корректируют. по расходу изопропилового спирта, а соотношение расходов воздуха и изопропилового спирта корректируют по суммарному значению температур на каждой секции и концентрации кислорода иа входе и выходе из реактора.

На чертеже представлена схема, реализующая предложенный способ управления

35 четырехсекционным t реактором получения перекиси водорода окислением изопропилового спирта.

Схема включает в себя четырехсекционный реактор 1 окисления ИПС, датчи.« ки 2 — 6 соответственно температур в каждой секции, расхода ИПС, расхода воздуха, обогащенного кислородом, кон центрации кислорода в воздухе и отходяших газах, регуляторы 7 и 8 соответственно температуры нижней секции реактора и соотношения расходов воздуха и

ИПС, функциональный блок 9, вычисли.тельное устройство 10 и сумматор 11.

Воздух поступает в нижнюю секцию реак- 50 тора 1 и, барботируя через слой жидкооти, выходит сверху, свежий ИПС подается в верхнюю секцию, а реакционная масса отбирается из нижней секции.

Сигнал от датчика 3 расхода ИПС .поступает в функциональный блок 9, в котором формируется заданное значение регулятору 7 температуры нижней сек04 4 ции реактора, пропорциональное нагрузке на реактор, например, по формуле

Т д= а +а Ц >

0 э (1) где G - расход ИПС, м /ч; ао, аЛ - коэффициенты, Сигнал от датчика 3 расхода ИПС параллельно поступает в вычислительное устройство 10 и регулятор 8 соотношения расходов, куда также поступает сигнал от датчика 4 расхода воздуха. Регулятор 8 изменением расхода воздуха поддерживает заданное соотношение расходов воздуха и ИПС, которое формируется в вычислительном устройстве 10 расчетным путем на основании поступивших в него сигналов от датчиков 3, 5 и 6 расхода

ИПС, содержания кислорода в воздухе и абгазах, а также выходного сигнала сумматора 11, вход которого соединен с датчиками 2 температур на каждой секции реактора.

Сигналы от датчиков 2 температуры на каждой секции реактора поступают в сумматор 11, где происходит их суммирование с учетом весовых коэффициентов согласно соотношения где Я - число секций реактора," . о „ - весовые коэффициенты, Т - температура на < -ой секции

Л реактора.

Выходной сигнал от сумматора 11 поступает в вычислительное устройство

10 вместе с сигналами от датчиков 5 и 6 кислорода в воздухе и в отходящих газах.

На основании укаэанных сигналов в вычислительном устройстве 10 расчетным путем определяется соотношения расходов

ИПС и воздуха, необходимое для обеспечения заданной селективности процесса по формуле

5 (ь ь л +ъ с1+ъ5(+ ь х 1 1х1 x9õ (3)

5 — отношение расхода воздуха к расходу ИПС

Ьо, Ьл, г b3 4 м"ирическн «Ффициенты;

Х „и Х - измерение концентрации кислорода в воздухе и отходящих газах, об. %.

Выходной .сигнал с вычислительного устройства, пропорциональный соотношению

5 929204 6 расходов возд а и ИПС по

- ух ПС поступает .в ка- количеству израсходованного кислорода, меру задания генератора 8 соотношения, равна 91%. При увеличении нагрузки на который реализует это соотношение изме- реактор по ИПС до 3,4 м /ч в функцинением расхода возд а в уха в реактор. ональном блоке 9 рассчитывается новое

Коэффициенты C3 о и фф . о и Ь; определя- S задание регулятору температуры нижней ются для конкретного аппарата по экспе- секции реактора 121,3 С, а в вычисли ° риментальным данным. Для четырехсек- - тельном устройстве 10 опрецеляетоя но» ционного реактора окисления ИПС они вое значение соотношения расходов воэимеют, например, значения rtyxa и ИПС 506,5. Регулятор 8, отрадо 111 6 Q =2 86 1О бвтывая заданное значение, устанавливает

М„=0,327о =0,268 oL>M,222oc 0,183 новый расход воздуха 1722 нм /ч. В пе

b =531 82 Ь =8

b =13 45 Ь =11 21,,82, Ь вЂ” 8„82 b — 47,08, Реходном режиме отношение расходов возПо е духа и ИПС сохраняется постоянным бл Q» о предложенному способу управляют годаря взаимной компенсации факторов, секционным реактором таким образом, 1З связанных с ростом температур и содер что при изменении нагрузки на него (рас жанием кислорода в абгазах согласно (3)

В новом установившемся режиме тем нижней секции реактора по расходу ИПС, пературы на секциях имеют следующ ие оотношение расходов воздуха и ИПС значения, С: Т =1 21,32; Т *=1 26,76; корректируют по величине суммарного сигйо Т =131,07;. Т 133,2 . С вЂ” 5. оответстнала от датчиков температур на каждой вующее им отношение расходов воздуха секции реактора, а также по концентра- и ИПС будет равно 506,5 при соцержациям кислорода в воздухе и в отходящих нии кислорода в абгазах 7 об. Ж. Это газах так, чтобы обеспечить поддержар позволяет в новом режиме поддерживать

we оптимальных условий процесса, кото- 2S концентрацию перекиси водорода в реакрым соответствуют определенная концент». ционной массе 9,2 вес. % при селективрация перекиси водорода на выходе еакР ности процесса 91%, что обеспечивает тора и селективность.

В увеличение выхода целевого продукта при качестве примера рассмотрим один увеличении нагрузки на реактор. Если бы из технологических режимов промышлен- Зй и и новой наг з

Э. при новой нагрузке на реактор 3,4 м /ч ного четырехсекционного реактора окисления иэопропилового спирта. температурный режим не изменился то

) концентрация персхиси водорода упала

Сигнал пропорциональный нагрузке на реактор по ИПС авной 2 8 / бы до 7 58 вес.

7,58 вес.%. В то же время, если пает в функциональный блок 9, который пр агруэке и новом темпера согласно (1) формирует задание регулялок, Ko10pbl SS турном режиме осталось еж от пр ним ношетору температуры первой секции реакто- 484 6 ние расходов воздуха к ИПС авное

P ра равное 119,6 С. Темпе ат ы на ,6, то концентрация кислорода в абгаемпературы на других секциях в этом режиме имеют спе- ность сниэ ность снизилась бы до 87%.

Результаты были получены при экспе- риментальной проверке предлагаемого спаВ вычислительном устройстве 10 по соба на опытном реакторе окисления ИПС. формулам (2) и (3) рассчитывается для

4S данной нагрузки и содержания кислорода в воздухе, подаваемого в реактор, рав- Формула изобретения ного 22,5 об. значение соотношения расходов воздуха и ИПС равное 485.

Регулятор 8 соотношения в соответствии Способ ;автоматического управления с этим значением устанавливает расход секционным реактором окисления изопропи воэ во духа в реактор равный 1367 м"/ч. В лового спирта путем регулирования темпе

56 этом режиме содержание кислорода в ратуры нижней секции реактора и соотабгазах равно 5,05 об. %, что соотвеч . ношения расходов воздуха и изопропилоствует значению определяемому по (2), вого спирта, отличающийся а концентрация перекиси водорода в реак- тем, что, с целью повышения точности ци но массе 9,2 вес. %. Селективность стабилизации концентрации перекиси воон и

SS процесса, определяемая как процентное дорода в реакционной массе и селективотношение кислорода, прошедшего на об- ности процесса, температуру в нижней разование перекиси водорода к общему . секции реактора корректируют по расходу

7 929204 8 изопропилового спирта, а соотношение пас» 1. Шипски Ф. Регулирование химикоходов воздуха н изопропилового спирта технологических процессов. "Химия, корректируют по суммарному значению 1 974, с. 1 1 2-1 1 4. . температур на каждой секции и конценч 2. Авторское свидетельство СССР рации кислорода на входе и выходе нз i N4 381379, кл. В 01 J 1/00, 1979. реактора. 3. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, по заявке % 2755493, принятые so внимание при экспертизе кл. В 01 3 19/00, 1979.

Составитель P. Клейман

Редактор В. Иванова Техред М. Рейвес Корректор И Муска

Заказ 3357/10 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4