ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ/ 12.Автоматизированные системы управления на производстве

Жураковський Я.Ю., Мохов С.К.

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Україна

Схема автоматизації процесу ректифікації у технологічному процесі рідкофазної алкіляції бензолу пропиленом

Актуальність проблеми автоматизації процесу рідкофазної алкіляції бензолу пропиленом (у тому числі процесу ректифікації, що готує речовину для алкілування), полягає у тому, що цей технологічний процес є досить поширеним у технології органічного синтезу. Проте у відкритих джерелах нічого не повідомляється про існуючі рішення з автоматизації зазначеного процесу.

Метою цієї роботи є аналіз процесу рідкофазної алкіляції бензолу і пропилену з точки зору автоматизації та розробки схеми автоматизації.

Ректифікація бензолу [1] є невід’ємною частиною процесу, і має великий вплив на склад продуктів алкіляції. Крім того, вплив спричиняє відношення бензолу та олефіна в реакційній суміші. Таким чином, бензол та етилен, взяті у мольному співвідношенні 1:1, при 95 °С утворюють алкілат, що вміщує 51% моно етилбензолу, 31% полі етилбензолу і 18% бензолу. Щоб зменшити можливість утворення поліалкилбензолів, збільшують кількість бензолу, що вводять. Оптимальним вважається відношення бензолу: олефін у межах від 3:1 до 2:1. У цих умовах встановлюється рівновага між прямою реакцією алкілування бензолу і зворотною реакцією де алкілування поліалкилбензолів, при якому витрачається тільки 10–12% поліалкилбензолів. Олефін, що після цього вводиться, витрачається тільки на утворення моноалкилбензола, а кількість поліалкилбензолів майже не збільшується.

При алкілуванні бензолу в рідкій фазі можна застосовувати не тільки концентровані, але й розбавлені етилен і пропилен, наприклад, у вигляді відповідних фракцій газів нафтопереробки. Вихідні реагенти (олефін і бензол) повинні бути достатньо добре висушені, оскільки в присутності вологи каталізатор розкладається, в результаті чого збільшується витрата, підсилюється корозія апаратури і забруднюються отримувані продукти. Осушка бензолу частіше всього проводиться шляхом азеотропної перегонки.

На рис. 1 зображено фрагмент схеми автоматизації [2] частини процесу рідкофазної алкіляції бензолу пропиленом, що стосується ректифікації бензолу.

Вхідний бензол і оборотний бензол із збірника через теплообмінник 4 потрапляють на ректифікацію до колони 2. Пара, що відганяється із верхньої частини колони (91,17% бензолу і 8,83% води), конденсуються у дефлегматорі 1. Бензол, що відділяється, потрапляє до збірника. Із кубової частини ректифікаційної колони неперервно витікає безводневий бензол (вміст води 0,001–0,003 ваг. %), котрий направляють далі на алкілацію.

Технологічний контроль.

Схема автоматизації ректифікації бензолу у процесі рідкофазної алкілації бензолу пропиленом, включає в себе автоматичний контроль витрати та концентрації [3].

Контур 2 контролює витрату бензолу на виході із збірника бензолу. Контур 3 контролює витрату бензолу на виході з підігрівника на вході до ректифікаційної колони. Контур 5 контролює концентрацію води у суміші води та бензолу, на вході збірника бензолу. Контур 6 контролює концентрацію води у парах, що виходять із верхньої частини ректифікаційної колони. Контур 7 контролює концентрацію бензолу на виході з дефлегматора.

Автоматичне регулювання.

Схема автоматизації ректифікації бензолу у процесі рідкофазної алкілації бензолу пропиленом, включає в себе автоматичне регулювання рівня, витрати та температури.

Контур 1 регулює температуру бензолу на виході із підігрівника зміною витрати бензолу пари на вході підігрівника. Контур 8 регулює рівень в ректифікаційній колоні. Контур 9 регулює температуру на виході з кип’ятильника, на вході до ректифікаційної колони 2.

Рис.1 – Схема автоматизації процесу ректифікації бензолу у процесі рідкофазної алкілації бензолу пропиленом: 1 – дефлегматор; 2 – ректифікаційна колона; 3 – збірник бензолу; 4, 5 – підігрівники.

Дистанційне керування двигуном.

Для дистанційного запуску електродвигуна насосів використовуються магнітний пускач, який керується з щита керування кнопками. Сигнальні лампи є індикаторами увімкнення або вимкнення двигуна.

Технологічна сигналізація та захист.

Контури із захистом та сигналізацією – це контури 4, 2, 3, 10 та 12, у яких контролюються найбільш небезпечні у виробничих умовах параметри, що включають температуру речовини на вході до ректифікаційної колони, витрату бензолу на виході із збірника бензолу (на алкіляцію), витрату бензолу на виході з підігрівника на вході до ректифікаційної колони, а також електродвигун, що керує насосами подачі речовини на процес ректифікації.

Висновки

В роботі розглянута схема автоматизації технологічного процесу ректифікації як частини процесу рідкофазної алкіляції бензолу пропиленом. Зроблено аналіз вимог до автоматизації цього процесу та запропоновані технічні рішення, що задовольняють ці вимоги. На основі даної схеми можна скласти технічну документацію до системи автоматизації та розробляти детальні принципові та комутаційні схеми.

Література:

1. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. – М.: “Химия”, 1968 г. – 848 с.

2. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев А.А. Под ред. Клюева А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.

3. Buckley, P. S. Design of Distillation Column Control Systems / P. S. Buckley, W. L. Luyben, J.P. Shuntz, – Instrument Society of America, - 1985. - 576 p. -ISBN-10: 0713135514, -ISBN-13: 978-0876648124