Автоматизация химического производства

 Автоматизация химического производства, органические вещества

Создание ацетилена

Технологическая схема производства ацетилена пиролизом природного газа

состоит из последующих отделений.

Отделение компрессии и пиролиза. Природный газ за ранее на­гретый в подогревателе 3, подается в реактор. Высочайшая темпе­ратура в реакторе (1400-1500 °С), нужная для разложения метана с образованием ацетилена, достигается в итоге сжигания части этого га­за.

Нужный для горения кислород сжимается в турбокомпрессоре 1 и греется в подогревателе 2. Для стабилизации процесса горения в реак­тор добавочно безпрерывно вводят маленькое количество кислорода (ста­билизирующий кислород). Реакция получения ацетилена при больших темпе­ратурах обратима. Чтоб избежать оборотной реакции, снижают темпера­туру в нижней части реактора введением прохладной воды (закалка).

Газы пиролиза содержат ацетилен (7-8%) и ряд остальных товаров. Сажа из нижней части реактора 4 выводится при помощи отделителя сажи 5.

Из реактора 4 газы пиролиза поступают в скруббер, где проводится их предстоящее остывание и чистка от сажи. Электрофильтр узкой чистки 7 обеспечивает фактически полную чистку газов пиролиза от сажи.

Отделение компрессии газов пиролиза. Газы пиролиза, охлажденные в холодильнике 8, подаются в шестиступный компрессор 11, где сжимают­ся до давления 0,9 ЛШа. В турбину компрессора, которая служит его приво­дом, подается синтез-газ, отогнанный от газов пиролиза. Создание требуемо­го припаса синтез-газа обеспечивается в газгольдере 9. Синтез-газ греется в теплообменнике 10. Опосля турбины он направляется к пользователю и «на свечу».

Отделение концентрирования. Сжатый газ пиролиза поступает в абсорб­ционную колонну 13, орошаемую диметилформамидом. В колонне раствори­тель поглощает весь диацетилен и маленькое количество ацетилена. Насы­щенный впитывающий компонент подается в десорбционную колонну 14, где в итоге понижения давления и отдувки синтез-газом выделяется растворенный ацети­лен. Выделившийся газ (циркуляционный) направляется во поглощающую линию компрессора.

Для отгонки оставшегося в растворителе диацетилена служит десорбци-онная колонна 17. Процесс в данной колонне ведется при завышенной темпе­ратуре в вакууме и при наличии сиитеза-газа. Подходящая температура в колон­не достигается нагреванием насыщенного растворителя в теплообменнике 16 и нагреванием синтез-газа острым паром; вакуум создается вакуум-на­сосом 18.

Газы пиролиза опосля отмывки от диацетилена направляются в абсорб­ционную колонну /9, где диметилформамидом поглощаются ацетилен, выс­шие ацетиленовые углеводороды, также маленькое количество синтез-газа. Основная часть синтез-газа выводится из высшей части колонны 19. Насы­щенный впитывающий компонент из колонны 19 подается в высшую часть десорбционной колонны 20, где в итоге понижения давления из раствора диметилформ-амида выделяется большая часть плохо растворимых газов (циркуляционный газ). Эти газы отводятся из высшей части колонны 20. Диметилформамид стекает в куб колонны навстречу ацетилену-сырцу, который подается в сред­нюю часть колонны.

Ацетилен-сырец состоит в главном из ацетилена с примесями высших ацетиленовых углеводородов. Эти примеси поглощаются диметилформамидом. Получаемый в итоге поглощения ацетилеи-концентрат направляется в промыватель 21, где от него водой отмываются пары диметилформамида. Отводимый диметилформамид ворачивается в колонну 20.

Растворитель из куба десорбера подается в теплообменник 23, где на­гревается до 104 °С, и поступает в высшую часть десорбционной колон­ны 24. За счет понижения давления и увеличения температуры в данной колонне происходит выделение ацетилена из диметилформамида. Ацетилен отводится из высшей части колонны.

Из десорбера 24 растворитель стекает в вакуум-десорбциониую колон­ну 25. Вакуум в данной колонне создается компрессором 26. Отсасываемый компрессором ацетилен-сырец направляется в десорбер 20, а растворитель из куба колонны стекает в испаритель 27. В этом аппарате из диметилформ­амида испаряется вода. Парогазовая смесь, выводимая из испарителя, со стоит из паров воды и растворителя, также высших ацетиленовых угле­водородов. Она поступает на вспомогательную колонну (на схеме не пока­зана) для разгонки.

Автоматизация процесса пиролиза. Показателем эффектив­ности процесса пиролиза является выход ацетилена, а целью управления - поддержание его на данном значении. Выход ацетилена определяется составом природного газа, температу­рой в реакторе и временем пребывания природного газа в зоне реакции. С конфигурацией состава природного газа в объекте по­являются возмущения. Для того чтоб при наличии этих воз­мущений метан, находящийся в природном газе, стопроцентно вступил в реакцию, температуру в реакторе не стабилизируют, а изменяют зависимо от концентрации метана в газах пи­ролиза.

Эта температура определяется количеством сжигаемого газа, которое в свою очередь зависит от количества кислорода, подаваемого в реактор. Для грубого регулирования соотноше­ния расходов природного газа и кислорода устанавливают ре­гулятор соотношения расходов природного газа и основного по­тока кислорода. Четкое регулирование осуществляется двух-контурной системой, в какой главным является регулятор

концентрации метана в газе пиролиза, а вспомогательным - регулятор расхода кислорода в байпасной полосы.

Для стабилизации пламени в горелках реактора поддержи­вают неизменный расход стабилизирующего кислорода с по­мощью регулятора расхода. С данной же целью поддерживают неизменными температуры природного газа и кислорода. Для полного прекращения разложения ацетилена температуру газов пиролиза стабилизируют конфигурацией расхода прохладной воды, вводимой в реактор на закалку.

Время пребывания природного газа в зоне реакции зависит от скорости прохождения газа через реактор, которая опреде­ляется манометрическим режимом реактора.

Для поддержания обычного манометрического режима устанавливают регуля­торы давления природного газа и кислорода. При всем этом давле­ние кислорода в нагнетательной полосы турбокомпрессора  ста­билизируется дросселированием его из нагнетательной во вса­сывающую магистраль.

Данная степень чистки газов пиролиза от сажи в скруб­бере 6 достигается установкой регулятора расхода воды, пода­ваемой в скруббер.

Создание стирола из этилбензола

Технологическая схема производства. Шихта, составленная из свежайшего и возвращаемого с производства этилбензола, подвергается испарению и пе­регреву соответственно в аппаратах / и 2 (рис. 5.8). Перегретые пары ших­ты поступают в смесительную камеру реактора 4, где смешиваются в опре­деленном соотношении с перегретым в аппарате 3 водяным паром. В реак­торе 4 под действием высочайшей температуры в присутствии катализатора про­текает процесс дегидрирования.

Контактный газ, содержащий стирол, непрореагировавший этилбензол и побочные продукты реакции, охлаждается в аппаратах 2, б к 6.

При всем этом происходит конденсация высококипящих смолообразных товаров, а потом паров воды и углеводородов. Конденсат из холодильника 6 поступает в раз­делитель 7, где делится на углеводороды и воду. Углеводороды (стирол-сырец) отделяют от остатков смолообразных товаров и направляют на склад.

Стирол-сырец со склада поступает в ректификационную колонну 8, где от него отгоняется бензол с примесью толуола. В ректификационной колон­не 14 делается отгонка непрореагировавшего этилбензола, который в предстоящем употребляется для составления этилбензольной шихты. Незапятнанный стирол-ректификат, получаемый в высшей части ректификационной колон­ны 21, опосля остывания в аппарате 25 направляется на склад. Из куба ко­лонны 21 удаляется смола, представляющая собой смесь высокомолекуляр­ных товаров.

Автоматизация процесса дегидрирования. Целью управления действием дегидрирования является получение наибольшего выхода стирола. Выход стирола определяется расходом и со­ставом этилбензольной шихты, соотношением расходов шихты и перегретого водяного пара, температурой в реакторе и актив­ностью катализатора.

Расход этил бензольной шихты стабилизируется на значении, соответственном хорошей перегрузке реактора. Состав ших­ты определяется прошлыми технологическими действиями и не быть может стабилизирован; не считая того, со временем изменяется активность катализатора. В связи с сиим следует в качестве основной регулируемой величины взять выход стирола, а регулирующие действия производить конфигурацией темпера­туры в реакторе и соотношения расходов шихты и водяного пара.

Меж выходом стирола и этими 2-мя параметрами су­ществует экстремальная зависимость, потому в применяемых двухконтурных системах главным регулятором является экст­ремальный регулятор состава контактного газа, а вспомога­тельными - регуляторы температуры в реакторе и соотношения расходов шихты и водяного пара. Подсчет выхода стирола осу­ществляется особым вычислительным устройством.