SU1328346A1

SU1328346A1 - Method of automatic control of maleic anhydride synthesis process

Info

Publication number: SU1328346A1
Application number: SU864060520A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Иванов; Владимир Борисович Смирнов; Виктор Николаевич Кружков
Original assignee: Калининское Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Средств Управления
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1987-08-07

Abstract

И тическ чени л ет с быть и мьшшен ни бл на осн с изме золо-в бенмт-8аз8уино ewe воздух And there is no way to be blinded on a baseline with a change in benmt-8az8uino ewe air

Изобретение относитс к автомат тическому управлению процессом получени малеинового/ангидрида, позвол ет снизить расход бензола и может быть использовано в химической про- мьшшенности. На ка одом шаге управлени блоками 3,4 и 5 идентификации на основании информации, получаемой с измерител (И) 11 температуры бен-: золо-воздушной смеси на входе кон (ЛThe invention relates to the automatic control of the process for producing maleic / anhydride, it allows to reduce the consumption of benzene and can be used in the chemical industry. At each step of control of the identification blocks 3, 4, and 5, based on information obtained from the (I) 11 meter, the temperature of the benz: ash – air mixture at the inlet end (L

Description

тактного аппарата, И 12 температуры солевой бани контактного аппарата, .И 13 расхода бензола в испаритель 14, 15 и 16 температурного профил , осуществл етс уточнение коэффициентов уравнений, описывающихthe cycle apparatus, and 12 the temperature of the salt bath of the contact apparatus,. and 13 the consumption of benzene in the evaporator 14, 15 and 16 of the temperature profile, the coefficients of the equations describing

. , 1. , one

I Изобретение относитс к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процессов, ведущихс в аппаратах с неподвижным слоем катали- затора, в частности процесса получени малеинового ангидрида. . 1I The invention relates to the automatic control of technological processes and can be used in the chemical industry in the automation of processes leading in fixed-bed apparatus, in particular, the process of producing maleic anhydride. . one

Целью изобретени вл етс снижение расхода бензола.The aim of the invention is to reduce the consumption of benzene.

На чбртеже представлена блок-схема системы автоматического управлени процессом синтеза малеицового ангидрида , реализующа предлагаемый способ .A block diagram of the system for automatically controlling the synthesis of maleic anhydride is presented on the chart, which implements the proposed method.

Система управлени : содержит испаритель 1 бензола, контактный аппарат 2, блоки 3-5 идентификации, регул торы 6-8, блоки 9 и 10 реализации моделей процесса, измеритель 11 темп ратуры бензоло-во3душной смеси на входе контаткного аппарата, измеритель 12 температуры солевой бани коН тактного аппарата, измеритель 13 расхода бензола в испаритель и измерители 14-16 температурного профил в контактном аппарате.Control system: contains benzene evaporator 1, contact apparatus 2, identification blocks 3-5, controllers 6-8, blocks 9 and 10 of the implementation of process models, meter 11 temperature of the benzene-air mixture at the inlet of the contact apparatus, salt bath temperature meter 12 KNT tactical apparatus, meter 13 consumption of benzene in the evaporator and gauges 14-16 temperature profile in the contact apparatus.

Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

Воздух поступает в испаритель 1 бензола образу бензоло-воздушную смесь с соотношением воздуха и бензола не ниже 35/1, котора направл етс в контактный аппарат 2, где происходит образование малеинового ангидрида путем каталитического окислени бензола кислородом воздуха. Реакци окислени экзотермическа и ведетс при температуре расплава солей в реакторе, осуществл ющих съем тепла, 370-420°С.The air enters the benzene evaporator 1 to form a benzene-air mixture with a ratio of air and benzene not lower than 35/1, which is sent to contact apparatus 2, where maleic anhydride is formed by catalytic oxidation of benzene with atmospheric oxygen. The oxidation reaction is exothermic and takes place at the temperature of the molten salt in the reactor, which removes heat, at 370-420 ° C.

Контактный аппарат представл ет собой вертикальный трубчатый реактор, в трубки которого засыпан катализа-i 45The contact apparatus is a vertical tubular reactor, in which tubes catalysis-i 45 is poured

значение температур в контрольных точках реактора, блоками 9 и 10 определ етс расчетное значение расхода бензола,при котором прогнозируемое значение температуры в контрольной точке аппарата равно заданному. 1 ил..the temperature value at the control points of the reactor, blocks 9 and 10 determine the calculated value of the flow rate of benzene, at which the predicted temperature value at the control point of the apparatus is equal to the set one. 1 il ..

00

1515

2020

2525

30thirty

35 35

4040

4545

тор КН-256. Съем тепла в аппарате осуществл етс расплавом нитрит-нитратных солей, которым заполнено мезк- трубное пространство. Отвод тепла от расплава солей осуществл етс парогенератором , смонтированным в цент- тральной части аппарата, а образовавшийс пар направл етс в конденсат- нов отделение. Дл выравнивани тем- . ператур по слою катализатора контактный аппарат выполнен в виде большого количества очень узких трубок, охлаждаемых снаружи теплоносителем.torus KH-256. The heat removal in the apparatus is carried out by melting the nitrite-nitrate salts, with which the mesque tube space is filled. Heat is removed from the molten salt by a steam generator mounted in the central part of the apparatus, and the resulting vapor is directed to the condensate compartment. To align the themes. At the catalyst bed, the contact apparatus is designed as a large number of very narrow tubes, cooled from the outside by coolant.

Дл уменьшени расхода сырь , необходим такой температурный режим в каждой точке, при котором скорость ,пр мой реакции была бы максимальна при ограничени х скорости побочных реакций. Это означает, что температура в различных точках по высоте аппарата должна быть близкой к некоторой оптимальной величине при минимальной дисперсии. Нежелательно пре- вьщ1ение температурой некоторого граничного значени , так как увеличиваетс скорость необратимых реакций разложени бензола и малеинового ангидрида, при этом необходимо слишком большое количество каналов управлени , поэтому необходимо поддержи-, вать температуры в наиболее активных зонах в некоторых пределах около оптимального значени , не допуска превьш1ени ею граничного значени .In order to reduce the consumption of raw materials, such a temperature regime is necessary at each point at which the speed of the direct reaction would be maximum with the speed of side reactions limited. This means that the temperature at various points along the height of the apparatus must be close to a certain optimal value with a minimum dispersion. It is undesirable to exceed a certain limit value by temperature, because the rate of irreversible decomposition reactions of benzene and maleic anhydride increases, and too many control channels are needed, therefore it is necessary to maintain temperatures in the most active zones in some limits around the optimal value, not allowing exceeding its limit value.

Чтобы исключить отрицательное вли ние случайных входных переменных необходимо управл ть по возмущению, т.е. вперед. Дл осуществлени прогноза необходимы математические модели объекта, св зьшающие входные и выходные переменные объекты. Поскольку реактор синтеза представл ет собой нестационарный объект, в первую очередь из-за старени и перио-To eliminate the negative effect of random input variables, it is necessary to control the perturbation, i.e. forward. In order to make a prediction, mathematical models of the object are needed that link input and output variable objects. Since the synthesis reactor is a nonstationary object, primarily due to aging and periodical

дической замены катализатора, то и модели объекта должны быть нестационарными , учитывающими активность катализатора . Построение таких моделей- достигаетс при использовании адаптивных принципов идентификации. Адаптивна корректировка математических моделей позвол ет следить за изменени ми параметров объекта, в частности за старением катализатора.replacement of the catalyst, then the object model should be non-stationary, taking into account the activity of the catalyst. The construction of such models is achieved by using adaptive identification principles. Adaptive adjustment of mathematical models allows you to monitor changes in the parameters of the object, in particular, the aging of the catalyst.

По данным исследований наиболее существенными параметрами, вли ющими на температурный режим процесса, вл ютс температуры вход щей бензоло-According to research data, the most significant parameters affecting the temperature mode of the process are the temperatures of the incoming benzene.

Y,(n) К„Х,(П-2) +К,Х,(П-2)+ К„Х(П-2) -нК„ У,.(П-2) ; ) К,,,Х,(П-2)+ К,Х(П-2) +К,,Х,(П-2)-1- (П-2);Y, (n) К „Х, (П-2) + К, Х, (П-2) + К„ Х (П-2) -нК „У,. (П-2); ) K ,,, X, (P-2) + K, X (P-2) + K, X, (P-2) -1- (P-2);

Y(n) К„Х,(П-2)+ К,Х(П-2)+ К„Х,(П-2)+ K,Y (П-2) ,Y (n) K „X, (P-2) + K, X (P-2) + K„ X, (P-2) + K, Y (P-2),

tt

где Х - температура бензоло-воздупр- нение коэффициентов К-, соответствую- ной смеси;щих уравнений описанной выше системы.where X is the temperature of the benzene distribution of the coefficients K-, of the corresponding mixture; the equations of the system described above.

X - температура солевой бани аппарата;X is the temperature of the salt bath apparatus;

X, - расход бензола;X, is the consumption of benzene;

25 По оптимальному одношаговому алго ритму идентификации с использованием П - дискретное врем ;данных, полученных с измерителей25 According to the optimal one-step identification algorithm using P — discrete time; data obtained from meters

Y; - температура в i-й точке; 11-16. Регул тором 6 осуществл етс К;- - коэффициент. расчет значени управл ющего воздейУравнени учитывают динамические JQ стви так, что прогнозируемое значе- характеристики участвующих каналов. ние температуры в седьмой точке че- На каждом шаге блоками 3,4 и 5 рез два такта равно заданному, т.е. идентификации осуществл етс уточ- по формуле:Y; - temperature in the i-th point; 11-16. Regulator 6 carries K; - - - coefficient. calculating the value of the control action. The equations take into account the dynamic JQ st values so that the predicted value of the characteristics of the channels involved. the temperature in the seventh point is four; At each step, in blocks 3, 4 and 5, the two strokes are equal to the specified time; identification is carried out by the formula:

Х,(П)X, (P)

Yi.qA.2.i..x,inL:.iSi.x inhK2sY.lnL к„Yi.qA.2.i..x, inL: .iSi.x inhK2sY.lnL to „

где Y - заданное значение температуры .where Y is the temperature setpoint.

Управл ющим каналом вл етс рас- ход бензола, как наименее инерционный параметр.The control channel is the flow rate of benzene, as the least inertial parameter.

По полученному значению управл ю- щего воздействи осуществл етс прогноз температуры в шестой точке конт- ол температуры моделью 9 по уравнению дл тестой точки. При выходе i прогноза за граничное значение осуществл етс коррекци управл ющего воздействи так, что температура не превышает граничной:Based on the obtained control value, the temperature is predicted at the sixth point of the model 9 temperature control using the equation for the test point. When the prediction i exceeds the limit value, the control action is corrected so that the temperature does not exceed the limit value:

Yrp - Yfe (П+2)Yrp - Yfe (P + 2)

X jX j

X,X,

к.to.

гьgb

где Y.where is y

77

- соотв-етствующее граничное значение температуры;- corresponding to the temperature limit value;

Yg(П+2) - прогноз температуры.Yg (P + 2) - temperature forecast.

В противном случае управл ющее воздействие не измен етс .Otherwise, the control action does not change.

воздушной смеси, расплава солей в аппарате, а также расход .бензола.air mixture, molten salts in the apparatus, as well as the consumption of benzene.

Можно выделить три зоны аппарата, где реакци идет наиболее интенсивно , т.е. температуры достигают мак- С1шальных значений и резко мен ютс при изменении входных переменных. Это п та , шеста , седьма точки по существующей нумерации точек контрол температуры катализатора по вертикали аппарата. Дл них имеют место уравнени , достаточно точно описы- .вающие поведение температур в этих точках:Three zones of the apparatus can be distinguished where the reaction is most intense, i.e. temperatures reach maximum values and change dramatically as input variables change. This is the fifth, sixth, and seventh points of the existing numbering of the points of catalyst temperature control along the vertical of the apparatus. For them, there are equations that fairly accurately describe the temperature behavior at these points:

0 0

5 0 50

5five

Аналогичным образом приемлемость, полученного управлени провер етс по модели дл п той точки контрол температуры.Similarly, the acceptance of the resulting control is verified by the model for the fifth temperature control point.

Функции блоков 3-10 могут быть :реализованы с помощью вычислительного устройства.The functions of blocks 3-10 can be: implemented using a computing device.

Преимуществом данной системы вл етс больша точность регулирова- ; нй температурного режима процесса.The advantage of this system is greater accuracy of regulation; ny temperature process.

По предварительной оценке на основе моделировани по экспериментальным данным использование системы управлени лозволит уменьщить значение средне-квадратичного отклонени (СКО) до 0,35 О , где б - Существующее значение СКО.According to preliminary estimates based on modeling using experimental data, the use of a control system will reduce the value of the standard deviation (MSE) to 0.35 O, where b is the Existing value of MSE.

Использование данного способа дл автоматического управлени периодическим процессом синтеза машеиновога ангидрида по сравнению с известнымиThe use of this method for automatic control of the batch synthesis process

повысит качество управлени , за счет чего обеспечиваетс снижение расхода бензола на 1,5%.improve the quality of control, thereby reducing the consumption of benzene by 1.5%.

Claims

Invention Formula

A method for automatically controlling the synthesis of maleic anhydride, by measuring and regulating the supply of air and benzene to the evaporator of the contact apparatus, the temperature of the salt bath of the contact apparatus by changing the flow of condensate into it And measuring the temperature profile in the apparatus, about m l and Editor N. Gunko

Compiled by T.Golenshina

Tehred M. Khodanych Proofreader L. Brskid

Order 3450/27 Circulation 371Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. D. 4/5

..Production and printing company, Uzhgorod, st. Design, 4.

28346-6

In addition, in order to reduce the consumption of benzene, the temperature of the benzene-air mixture at the inlet of the contact apparatus is additionally measured using measured values of benzene and benzol temperature of the air mixture at the inlet of the contact apparatus, salt bath of the apparatus and temperature in control

The 10 point of the apparatus determines the calculated value of the flow rate of the benzl at which the predicted temperature value at the control point of the apparatus is equal to the preset value, and stabilizes

f5 is the calculated value of benzene consumption.