Способ автоматического управления процессом дегидрирования углеводородов в кипящем слое катализатора Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Л2ЭКВЛУСЛК К1МУА ШИЧЛи № 3 2014

103

УДК 66.01.52:66.012.1

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА

Р.А.Меликов

Институт катализа и неорганической химии им. М.Ф.Нагиева Национальной АН

Азербайджана

ирсЫ@иреЫ. аЪ.аг

Поступила в редакцию 01.05.2014

Разработан способ оптимального управления химическими процессами в кипящем слое катализатора с учетом данных плотности, теплопроводности контактного газа, параметров процесса - температуры, расхода сырья и катализатора, а также математической модели, заложенной в компьютер.

Ключевые слова: датчики плотности, теплопроводности, математическая модель процесса.

Значительное место в общем объеме производства синтетического каучука занимают каучуки на основе полиизобутилена и бутил-каучуков, вырабатываемых из изобу-тилена. Для получения последнего широко используют процесс дегидрирования изобута-на в псевдоожиженном слое катализатора ИМ-2201, циркулирующего в реакторно-реге-нераторной системе.

Увеличение объема и повышение качества продуктов нефтехимии во многом зависят от разработки эффективных технологий, катализаторов, сокращения сроков освоения новых производств путем применения прогрессивных методов математического моделирования и оптимального управления с использованием современной компьютерной техники.

На рисунке изображена принципиальная схема системы управления, реализующей разработанный способ.

Контактный газ

Принципиальная схема системы управления процессом дегидрирования изо-бутана в псевдоожиженном слое катализатора.

104

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

Процесс дегидрирования осуществляют в реакторе 2 с кипящим слоем мелкодисперсного катализатора, непрерывно циркулирующего через регенератор 3 для восстановления своих свойств. Сырье в реактор подают после предварительного подогрева в печи 1, направляя газовый поток снизу вверх навстречу спускающимся частицам катализатора. Реакция дегидрирования является эндотермической и осуществляется за счет тепла, приносимого в реактор с катализатором и сырьем.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью регулятора 6 по замеру от датчика 4 регулируют подачу сырья воздействием на клапан 5. С помощью регулятора 8 по замеру от датчика 7 регулируют температуру сырья после печи 1, воздействием на клапан 9 по замеру от датчика 7 по вычислительному блоку 22 в соответствии с математической моделью процесса корректируют выход целевого продукта.

С помощью блока 14 по замеру датчика расхода 13 циркулирующего катализатора и вычислительного блока корректируют положение заслонки 15 на линии перетока катализатора из регенератора 3 в реактор 2 пропорционально подаче сырья.

С помощью регулятора 18 по замеру от датчика 17 регулируют температуру в верхней части слоя катализатора в реакторе 2 воздействием вычислительного блока на клапан 16 - регулирование по возмущению.

С помощью регулятора 11 по замеру от датчика температуры 10 нижней части регенератора корректируют с помощью вычислительного блока 22 положение клапана 12 на лини подача топливного газа в регенератор.

Регулирование температуры сырья для поддержания необходимого теплопровода в нижнюю часть кипящего слоя катализатора позволяет обеспечить требуемый температурный режим по высоте слоя катализатора в реакторе. Введение коррекции по температуре в линии перетока обеспечивает повышение качества регулирования температуры в верхней части кипящего слоя реактора за счет оперативной компенсации возмущений по температуре приходящего из регенератора катализатора. Коррекция подачи сырья с учетом нежелательных завышений давления контактного газа, возникающих при нестабильной работе последующих компрессорных установок, ухудшении работы узла охлаждения и других, позволяет избежать излишних потерь сырья.

Информация от датчиков плотности 19 и теплопроводности 20 поступает в вычислительной блок 22. Полученные ранее для технологического процесса дегидрирования изобутана линейные зависимости между величиной конверсии а процесса и плотностью контактного газа р, а=ар+Ь, с одной стороны, а также селективности £ процесса и плотности контактного газа р0, определяемой без учета в его составе водорода £=ср0+й, с другой, реализуются в вычислительном блоке 22. Входящие в эти зависимости величины а, Ь, с, й являются постоянными для широкого интервала варьирования технологических параметров: температуры реактора, скорости подачи и состава реакционной смеси [1-3].

В вычислительный блок также поступает информация от датчика расхода сырья 4, от датчика температуры сырья 7, о температуре катализатора (датчик 21) и расходе катализатора на вход в реактор (датчик 13).

Кроме того, в вычислительный блок вводят в виде справочной информации значение концентрации изобутана в сырье, общее давление системы, константы скорости образования изобутилена и продуктов крекинга, постоянный коэффициент, константы, входящие в математическую модель, долю активных центров, не успевших дезактивироваться в реакции к началу регенерации, парциальное давление кислорода в газах регенерации, время регенерации, коэффициент пропорциональности уравнения скорости образования активных центров, предэкспоненциальные множители, коэффициенты адсорбции, скоро-

Р.А.МЕЛИКОВ

105

сти регенерации, энергии активации, универсальная газовая постоянная, теплота адсорбции и др. [4, 5].

После ввода указанной информации в вычислительный блок 22 последний производит расчет по измеренным значениям плотности и коэффициента теплопроводности текущих значений конверсии и селективности и на их основе - величины выхода целевого компонента в продуктах реакции. По этим данным и с учетом остальной измерительной информации, а также заданных оптимальных значений конверсии а , выхода целевого компонента а£ в вычислительном блоке производится сравнение измеренных значений а и а£ с оптимальными величинами а и а£ и при наличии отклонения от оптимального режима работы определяется с учетом управляемых параметров (температуры и расхода сырья и катализатора) путем минимизации функции:

где ах и (а£)х - теоретические значения конверсии сырья и выхода изобутилена.

Предлагаемый способ управления относится к автоматизации и оптимальному управлению реакционных систем с кипящим слоем катализатора и может быть использован в химической и нефтехимической промышленности для повышения производительности процесса.

1. А. c. 14953333 СССР. БИ. 1989. № 27.

2. Касимов Р.М., Алиев А.М., Мамедов Э.М., Меликов Р.А. // Журн. хим. пром-сти. 1986. № 3. С. 181-183.

3. А. с. 1213018 СССР. Б.И. 1986. № 7.

4. Мамедов Э.М., Касимов Р.М., Алиев А.М., Меликов Р.А. // Тр. ИТПХТ АН Азерб.ССР. Моделирование и оптимизация химических процессов. Т. 8. Баку: Элм, 1991. С. 32-48.

5. Касимов М.Р., Аманов Э.Б. // Междунар. научно-практич. шнф. "Нефтегазоперера-ботка-2013". Уфа. 22 мая. 2013. С. 105.

KATALÍZATORUN QAYNAR LAYINDA KARBOHÍDROGENLQRÍN DEHlDROGENL3§M3 PROSESÍNÍN AVTOMATÍK ÍDAR3 ETM3 ÜSULU

R.3.M3likov

Kontakt qazinin sixliq, istilikke^irma gostaricilarinin, xammalin, katalizatorun temperatur va sarf parametrlarinin, ham^inin kompütera daxil edilmi§ ayri-ayri katalizatorun qaynar layinda gedan dehidrogenla§ma proseslarinin riyazi modellarinin i§tiraki ila optimal idara olunma üsulu tovsiya olunmu§dur.

Agar sozlw. sixliq ra istilikkegirmd vericihri, prosesin riyazi modeli.

METHOD OFAUTOMATIC MANAGEMENT BY THE PROCESS OF DEHYDROGENATION OF HYDROCARBON IN BOILING LAYER OF CATALYST

R.A.Melikov

A method of optimum control over chemical processes in the boiling layer of catalyst with regard for the density data, thermal conductivity of contact gas, parametrs of temperature, consumption of ran materials and catalyst az well as mathematical models led in the computer has been elaborated.

Keywords: data-units of density, thermal conductivity, the mathematical model of the process.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ