Автоматизация химического производства
.docxАвтоматизация 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.