Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОПЕРОКСИДА ЭТИЛБЕНЗОЛА ЖИДКОФАЗНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА - Патент РФ 2046125
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОПЕРОКСИДА ЭТИЛБЕНЗОЛА ЖИДКОФАЗНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОПЕРОКСИДА ЭТИЛБЕНЗОЛА ЖИДКОФАЗНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОПЕРОКСИДА ЭТИЛБЕНЗОЛА ЖИДКОФАЗНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование в химической промышленности. Сущность: способ осуществляется в каскаде из четырех реакторов. Определяют верхний и нижний допустимые пределы температур в реакторах в зависимости от расхода шихты, стабилизируют температуры в первом и четвертом реакторах на верхнем и нижнем их допустимых пределах. Определяют температуры во втором и третьем реакторах в зависимости от верхнего допустимого предела и частных производных селективности процесса образования гидроперекиси этилбензола по ее концентрации в оксидате во втором и третьем реакторах. Корректируют температуры во втором или третьем реакторе в зависимости от величины и знака отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате на выходе из четвертого реактора. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2046125
Класс(ы) патента: C07C409/00, G05D27/00
Номер заявки: 4900631/26
Дата подачи заявки: 07.12.1990
Дата публикации: 20.10.1995
Заявитель(и): Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики - Воронежский филиал Акционерного общества "Автоматика"
Автор(ы): Галкин В.И.; Габбасов Р.К.; Нургалиев Н.С.; Белокуров В.А.; Васильев И.М.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Описание изобретения: Изобретение относится к способам управления процессами получения гидроперекиси этилбензола (ГПЭБ) жидкофазным окислением этилбензола кислородом воздуха, проводимым в каскаде реакторов, и может быть использовано в химической промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ управления процессом получения гидроперекиси этилбензола жидкофазным окислением этилбензола кислородом воздуха, проводимым в каскаде из 3-5 реакторов, путем дифференцированного регулирования температурного профиля по реакторам окисления. Температуру в первом реакторе регулируют в пределах 135-152оС, во втором реакторе на 3-10оС выше, чем в первом реакторе, а во всех последующих реакторах после второго температуру в каждом последующем по сравнению с предыдущим снижают на 2-4оС до температуры 141-151оС.
Недостатком известного способа является недостаточно высокая селективность образования ГПЭБ, т.к. дифференцированный температурный профиль по каскаду реакторов с завышением температуры во втором реакторе относительно температур в других реакторах не является достаточным условием ведения процесса окисления этилбензола, обеспечивающим образование ГПЭБ с максимальной селективностью. В способе также не учитывается изменение селективности образования ГПЭБ относительно концентрации ГПЭБ по ходу реакторов.
Цель изобретения повышение селективности образования гидроперекиси этилбензола.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления процессом получения гидроперекиси этилбензола жидкофазным окислением этилбензола кислородом воздуха, приводимом в каскаде из четырех реакторов, путем регулирования температур в реакторах окисления при ограничении их допустимыми пределами, стабилизации расхода шихты и концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате на выходе из последнего реактора. Определяют верхний и нижний допустимые пределы температур в реакторах в зависимости от расхода шихты, стабилизируют температуры в первом и четвертом реакторах соответственно на верхнем и нижнем их допустимых пределах. Определяют температуры во втором и третьем реакторах в зависимости от верхнего допустимого предела и частных производных селективности процесса образования гидроперекиси этилбензола по ее концентрации в оксидате соответственно во втором и третьем реакторах. Затем корректируют температуры во втором или третьем реакторах в зависимости от величины и знака отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате на выходе из четвертого реактора.
Если абсолютная величина указанного отклонения меньше его допустимого значения, то температуру во втором и третьем реакторах оставляют без изменения, а если больше его допустимого значения, то при положительном знаке указанного отклонения уменьшают температуру в третьем реакторе и оставляют без изменения температуру во втором реакторе, а при отрицательном знаке отклонения увеличивают температуру во втором реакторе и оставляют без изменения температуру в третьем реакторе.
Совокупность новых признаков в сочетании с известными сообщают предложенному способу управления процессом получения гидроперекиси этилбензола новые свойства, позволяющие осуществлять дифференцированный выбор температур по реакторам окисления в зависимости от величины и знака отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате, что обеспечивает повышение селективности образования ГПЭБ и позволяет признать предложенное техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".
На фиг.1 представлена схема реализации способа управления; на фиг.2 экспериментальная зависимость изменения селективности образования ГПЭБ по реакторам; на фиг.3 характеристика изменения частной производной селективности по концентрации ГПЭБ с увеличением числа реакторов.
На фиг.1 показаны первый реактор 1, четвертый реактор 2, датчик 3 расхода шихты, клапан 4 контура регулирования расхода шихты, датчик 5 температуры в первом реакторе, клапан 6 контура регулирования температуры в первом реакторе, датчик 7 температуры в четвертом реакторе, клапан 8 контура регулирования температуры в четвертом реакторе, датчик 9 концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате и управляющая вычислительная машина (УВМ) 10.
Селективность (фиг.2) в процессе окисления этилбензола в первых двух реакторах возрастает, а в последних понижается, что обусловливается тем, что в процессе реакции окисления происходит накопление побочных продуктов реакции, которые незначительны в первых двух реакторах и заметно проявляют себя в последних реакторах.
Из представленных зависимостей следует, что для максимизации селективности необходимо температуру в первом реакторе стабилизировать на верхнем допустимом пределе, в последнем реакторе на нижнем допустимом пределе, а температуру во втором и третьем реакторах регулировать в зависимости от знака отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате на выходе из последнего реактора от ее заданного значения: при отклонении концентрации в большую сторону уменьшать температуру в третьем реакторе, а при отклонении в меньшую сторону увеличивать температуру во втором реакторе. Это обусловлено тем, что уменьшение концентрации ГПЭБ за счет изменения температуры в третьем реакторе вызывает ответное увеличение селективности, которое значительно будет больше, чем увеличение селективности при этом же изменении температуры во втором реакторе (частные производные соответственно: П3 -1,5, П2 -0,7).
При увеличении концентрации ГПЭБ за счет изменения температуры во втором реакторе влечет за собой уменьшение селективности, но оно будет примерно в два раза меньше, чем уменьшение селективности вызванное аналогичным изменением температуры в третьем реакторе.
Начально заданные значения температур во втором и третьем реакторах выбирают обратно пропорционально перепадам соответственно между частными производными первого и второго реакторов и между частными производными первого и третьего реакторов, т.к. эти перепады частных производных характеризуют падение селективности в указанных реакторах относительно максимального ее значения достигнутые в первом реакторе.
Шихту, представляющую собой смесь свежего (10 мас.) этилбензола, подают в первый реактор 1. Окисление этилбензола осуществляют кислородом воздуха, который подают в реакторы 1,2 и промежуточные между ними (на схеме не показаны) через барбатеры. Для разгона реакции окисления в змеевик первого реактора 1 и второго реактора подают в качестве теплоносителя водяной пар, а в третий и четвертый реактор 2 подают паровой конденсат для съема выделившегося во время реакции тепла. Оксидат, представляющий смесь образовавшейся гидроперекиси этилбензола и непрореагировавшей шихты, направляют из первого реактора 1 в следующие реакторы каскада, а из четвертого реактора 2 выводят оксидат с содержанием гидроперекиси этилбензола 10-11 мас. Кроме гидроперекиси этилбензола оксидат содержит побочные продукты реакции окисления этилбензола и термораспада гидроперекиси, концентрация которых зависит от количества прореагировавшего кислорода относительно количества этилбензола и от температурного режима. Избыток или недостаток прореагировавшего кислорода, а также завышение температур реакции, особенно в последних реакторах каскада, увеличивают содержание побочных продуктов в оксидате и, следовательно, снижают селективность процесса получения гидроперекиси этилбензола.
Через верх реакторов 1, 2 и промежуточных между ними отводят на конденсацию отходящие газы, состоящие из этилбензола и отработанного воздуха.
Управление процессом получения гидроперекиси этилбензола осуществляют следующим образом.
Информацию от датчиков 3,5,7,9 вводят в УВМ 10.
Стабилизируют расход шихты, для чего по информации с датчика 3 формируют управляющее воздействие Uш на клапан 4, например по закону ПИ регулирования:
Uш= Uoш+KFзшад-F<>+K Fзшад-F<>dt (1) где: Uшo- начальное управляющее воздействие на клапан (при пуске системы);
Fш, Fшзад текущее (измеренное датчиком 3) и заданное значение расхода шихты;
Kп1, Kп1- соответственно пропорциональная и интегральная настройка регулятора расхода шихты;
t текущее время.
Определяют по информации с датчика 3 расхода шихты верхний допустимый предел Тв температур реакции:
Тb1Fш32Fш2+a3Fш+aо (2) где: а0, а1, а2, а3 коэффициенты
уравнения регрессии (а0 168;
а1 -0,314˙10-5; а2 0,199˙10-2;
а3 0,348)
Определяют по информации с датчика 3 расхода шихты перепад ΔТ между верхним и нижним допустимым пределами температур реакции по уравнению регрессии: ΔТ b1Fш2 + b2Fш + bo (3) где: b0, b1, b2 коэффициенты уравнения регрессии
Определяют нижний допустимый предел температур реакции Тн Тb Δ Т. (4)
Определяют заданной температуры во втором T2зад и третьем T3задреакторах по формулам: T2зад=Tb2ΔT (5) T3зад=Tb3ΔT (6) где κ 23 постоянные коэффициенты, определяемые в зависимости от перепадов частных производных селективности по концентрации гидроперекиси этилбензола соответственно между первым и вторым реакторами и между первым и третьим реакторами по экспериментальной зависимости, приведенной на чертеже фиг.2:
κ2 0,7
κ3 0,92
Определяют по информации с датчика концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате отклонение ΔС указанной концентрации С от ее заданного значения Сзад.
ΔC C-Cзад (7)
Проверяют соответствие абсолютной величины найденного отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола ее допустимому значению ΔСдоп:
C ≥ ΔCдоп (8)
Если условие выполняется, что означает, что концентрация гидроперекиси стабилизируется с удовлетворительной точностью, то температуры во втором и третьем реакторах оставляют без измерения: T2jзад=T (9) T3jзад= T (10) где: j и j-1 соответственно текущий и предыдущий шаг формирования управляющих воздействий.
Если условие не выполняется, то анализируют знак отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола от ее заданного значения: ΔС > 0 (11)
Если это условие не выполняется, что означает отклонение концентрации относительно заданной величины в меньшую сторону (т.е. С < Cзад), то корректируют (увеличивают) заданную температуру во втором реакторе, а температуру в третьем реакторе оставляют без изменения: T2jзад=T+Kп2(ΔCj-ΔCj-1) (12) T3jзад=T3j-1зад (13)
Если условие выполняется, что означает отклонение концентрации гидроперекиси этилбензола относительно заданной величины в большую сторону (т.е. С > Cзад), то корректируют (уменьшают) заданную температуру в третьем реакторе, температуру во втором реакторе оставляют без изменения: T3jзад= T+K(ΔCj-ΔCj-1) (14) T2jзад=T2j-1зад. (15)
Формируют управляющие воздействия на клапаны 6, 8 контуров регулирования в первом реакторе 1, четвертом реакторе 2, а также в промежуточных между ними втором и третьем реакторах, например по закону ПИ-регулирования. U= U+KTзiад-T<>+K Tзiад-T<>dt (16) где UTi- управляющее воздействие на клапан, регулирующий температуру в i-том реакторе (i 1,2,3,4);
U Tio- начальное управляющее воздействие на i-тый регулирующий клапан (при пуске системы управления);
Ti, Tiзад соответственно измеренное и заданное значение температур в i-том реакторе;
Кптi, Китi- пропорциональная и интегральная настройки i-того регулятора температуры.
Таким образом, предлагаемый способ осуществляет дифференцированный выбор температур по реакторам окисления в зависимости от величины и знака отклонения концентрации гидроперекиси этилбензола в оксидате, что обеспечивает повышение селективности образования гидроперекиси этилбензола.
Численный пример. Исходные данные:
Fшзад 201,0 Т/2 Fш 200,0 Т/2
Kп1=0,02 Kи1=0 Uшo 0,6 кгс/см2
Сзад 10,5% С 10%
T2j-1зад 151оС T3j-1зад 150оС
Kп2 1,0 Kп3 0,5 ΔСj-1 -0,6%
Uт1o=Uт2o=Uт3o=Uт4o 0,6 кгс/см2
Кпт1пт2пт3пт4 0,1
Kит1=Kит2=Kит3=Kит4 0
Определяют по уравнению (1) управляющее воздействие на клапан 4 контура регулирования расхода шихты.
Uш 0,6 + 0,02 (201-200) 0,62 кгс/см2
Определяют верхний допустимый предел температур реакции:
Тв -0,313˙10-5 ˙2003 + 0,199 ˙10-2 ˙2002 0,348 ˙200 + 168 153,1оС.
Определяют по уравнению (3) перепад между верхним и нижним допустимыми пределами температур: ΔТ 0,245 ˙10-3 ˙2002 0,1347 ˙200 +
+18,954 2,8оС.
Определяют нижний допустимый предел температур реакции:
Тн 153,1 2,8 150,3оС.
Определяют заданные температуры во втором и третьим реакторах по уравнениям (5) и (6):
T2зад 153,1 0,7 ˙2,8 151,15оС
T3зад 153,1 92 ˙2,8 150,5оС.
Определяют по формуле (7) отклонение концентрации гидроперекиси этилбензола от ее заданного значения:
ΔC 10,0 10,5 -0,5.
Проверяют соответствие абсолютной величины C отклонения концентрации ее допустимому значению ΔСдоп.
Допустим, что ΔСдоп 0,6
Условие (8) не выполняется, т.к.C 0,5 < 0,6
В этом случае согласно формул (9) и (10) приравнивают текущие заданные температуры во втором и третьем реакторах достигнутым на предыдущем шаге значениям этих температур:
T2jзад=151,0oCT3jзад=150oC.
Если допустим, что ΔСдоп 0,4, то условие (8) выполняется
c > ΔСдоп.
В этом случае анализируют знак отклонения ΔС.
ΔС -0,5 знак отрицательный, т.е. С< <C>зад.
В этом случае корректируют заданную температуру во втором реакторе по формуле (12)
T2jзад 151,0 + 1,0˙ [-0,5-(-0,6)] 151,1оС; а заданную температуру в третьем реакторе приравнивают значению ее на предыдущем шаге согласно формулы (13):
T3jзад= 150оС.
Если допустим, что отклонение концентрации получилось с положительным знаком, например, при Cзад 10,5% С 11,0% ΔСдоп 0,4%
тогда ΔС 11,0-10,5 0,5
ΔС> ΔCдоп
В этом случае по формуле (14) корректируют заданную температуру в третьем реакторе:
T3jзад 150,0 + 0,5 ˙[0,5-(-0,6)] 150,55оС, а заданную температуру во втором реакторе приравнивают предыдущему значению (по формуле 15):
T2jзад 151оС.
Формируют по формуле (16) управляющие воздействия на клапаны контуров регулирования температур в реакторах, например, третьем, реакторе:
Итз 0,6 + 0,1 (150,55 150,0) 0,655 кгс/см2.
Аналогично формируются управляющие воздействия на клапаны регулирующие температуры в первом, втором и четвертом реакторах.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет при выдерживании одной и той же концентрации гидроперекиси этилбензола (10,7%) на выходе из последнего реактора повысить селективность образования ГПЭБ на 0,1% с 80,7 до 80,8%
Селективность рассчитывалась по формуле:
S где: Сгп, Споб соответственно концентрации ГПЭБ и побочных продуктов в оксидате.
При селективности 80,7% на 1 т НПЭБ получается следующее количество побочных продуктов
C= 0,2392 т/т, а при селективности 80,8%
C= 0,2376 т/ч
Cледовательно, снижение расходной нормы этилбензола на получение 1 т ГПЭБ составляет:
Gэб 0,2392-0,2376 0,0016 т/т.
Гидроперекись является сырьем для производства окиси пропилена.
Для годового выпуска окиси-пропилена в 50000 т/год необходимо получение следующего количества гидроперекиси этилбензола:
Aгп 660000 т/г, где: 0,075 расходная норма ГПЭБ на 1 т окиси пропилена.
Формула изобретения: СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОПЕРОКСИДА ЭТИЛБЕНЗОЛА ЖИДКОФАЗНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА, проводимым в каскаде из четырех реакторов, путем регулирования температур в реакторах окисления и стабилизации концентрации гидропероксида этилбензола в оксидате на выходе из последнего реактора, отличающийся тем, что стабилизируют расход шихты на входе в первый реактор, определяют верхний и нижний допустимые пределы температур для всех реакторов каскада в зависимости от расхода шихты, стабилизируют температуры в первом и четвертом реакторах соответственно на верхнем и нижнем их допустимых пределах, определяют температуры во втором и третьем реакторах в зависимости от верхнего допустимого предела температур в реакторах каскада и частных производных селективности процесса образования гидропероксида этилбензола по ее концентрации в оксидате соответственно во втором и третьем реакторах, корректируют температуры во втором и третьем реакторах в зависимости от величины и знака отклонения концентрации гидропероксида этилбензола в оксидате на выходе из четвертого реактора от его заданного значения, при этом, если абсолютная величина указанного отклонения меньше его допустимого значения, то температуры во втором и третьем реакторах оставляют без изменения, а если больше то при положительном знаке отклонения снижают температуру в третьем реакторе и оставляют без изменения температуру во втором реакторе, а при отрицательном знаке отклонения повышают температуру во втором реакторе и оставляют без изменения температуру в третьем реакторе, причем регулирование температуры во втором и третьем реакторах осуществляют в зависимости от величины отклонения концентрации гидропероксида этилбензола в оксидате на выходе из четвертого реактора.