4.4.5. Функциональная схема асу тп производства получения изопропилбензола

Изопропилбензол (кумол) представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения 152,5°С. Первоначально он использовался в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам. В насто­ящее время его потребителем является химическая промышленность. Путем дегидрирования он перерабатывается в мономер для синтети­ческого каучука, используется также для производства фенола и ацетона кумольным методом и др. Его получают алкилированием бен­зола пропиленом:

Катализатором данного процесса является . Технологическая схема производства, совместно с приборами КИП и А на щите оператора и функциями АСУ ТП, изображена на рис.4.19.

Технический бензол, применяемый для алкилирования, предварительно осушают в колонне К1 путем азеотропной ректификации. Низкокипящая азеотропная смесь бензола с водой конденсируется в конденсаторе Т3 и делится в сепараторе С1 на два слоя. Воду с растворенным бензолом отводят из системы, а бензол с растворенной водой используют в качестве орошения. Сухой бензол, отводимый с низа колонны К1, после охлаждения в теплообменнике Т1 отводится в сборник Е, откуда насосом Н4 подается в алкилатор - К2. - 92 -

Рис.4.19. Функциональная схема АСУ ТП производства получения изопропилбензола: (продолжение на стр.94)

- 93 -

Продолжение схемы рис 4.19. (Начало см.стр.93): К1 – ректификационная колонна; К2 – алкилатор; К3 – абсорбер; К4 – скруббер; К5, К7 – промыватели; К6 – нейтрализатор; Р – аппарат для приготовления каталитического комплекса;

- 94 -

Окончание схемы рис.4.19. (начало и продолжение см.стр. 93 и 94):

Е – сборник; Н1 – Н4 – насосы; Т1 – Т5 – теплообменные аппараты;

С1 – С4 – сепараторы.

- 95 -

Хлорид алюминия, используемый в качестве катализатора, поступает на ре­акцию в виде жидкого каталитического комплекса, которой готовят в аппарате с мешалкой Р при небольшом нагревании водяным паром, поступающим в рубашку аппарата. В него загружают полиалкилбензолы и бензол, технический в виде раствора в ароматических углеводородах, после чего при нагревании и перемешивании подают хлорпроизводное, например. Приготовленный комплекс периодически вводят в алкилатор К2. Алкилирование проводится в колонне К2 с сепаратором С2. Сам алкилатор представляет собой колонну барботажного типа, внутренняя поверхность которой защищена от корро­зии кислотостойкими плитками. Жидкая реакционная масса, заполняю­щая колонну до бокового перелива, состоит из каталитического ком­плекса и нерастворимой в нём смеси ароматических углеводородов. В нижнюю часть колонны кроме сухого бензола подают олефиновую фракцию. Последняя, барботируя через жидкость, интенсивно переме­шивает её. Жидкая реакционная масса стекает через боковой перелив в сепаратор С2, где отстаивается более тяжелый каталитический ко­мплекс, возвращаемый в нижнюю часть алкилатора. Алкилат поступает на дальнейшую переработку, сначала проходит водяной холодильник Т4, дополнительно отстаивается в сепараторе С3, потом каталитичес­кий комплекс возвращается в алкилатор, а алкилат поступает на очи­стку от растворенного водорода и. С этой целью алкилат про­мывает в системе противоточных колонн К5, К6, К7. Вначале промыв­ка идёт водой, затем раствором едкого натрия и, наконец, еще раз водой. Нейтрализованная смесь алкилата поступает в ректификацион­ные колонны на разделение. Газы, отходящие после конденсатора Т5, содержат значительное количество паров легколетучего бензола. Улавливание их происходит в абсорбционной колонне КЗ, которая орошается полиалкилбензолами, выделенными из реакционной массы на стадии разделения. Собирающийся в нижней части абсорбера раствор бензола в полиалкилбензолах поступает в реакционный аппарат для переалкилирования. После абсорбера К3 газы промывают водой в колонне К4 для удаления. Последнюю выводят из системы.

Отличие данного производственного процесса от ранее рассмотренных заключается в наличии периодически работающего реакционного аппарата Р в непрерывном процессе. Все управляющие действия в ука­занном аппарате должны быть запрограммированы.

- 96 -

Основной вид ре­гулирования в системе АСУ ТП - регулирование по ограничениям параметров с возможной организацией контуров стабилизация локаль­ными системами. Так, стабилизация работы колонны К1 может быть до­стигнута при применением локальных систем регулирования подачи бензо­ла, деления в верхней части колонны, уровня и температуры в нижней части.

Температурный режим в верхней части стабилизируется контуром локального регулирования температуры в теплообменнике Т3 с одновременной стабилизацией производительности насоса Н2. Во избежа­ние попадания бензола в линию отвода воды в сепараторе С1 необходимо предусмотреть регулирование межфазного уровня и создать общий контур регулирования давления путем своевременного отвода газов. Стабилизация температуры подачи сырья достигается управ­лением работой теплообменника Т1. Жидкий каталитический комплекс желательно готовить в реакторе Р как можно в больших количествах (порциях), тогда периодичность будет оказывать меньшее влияние на стабилизацию процесса. Работа контура регулирования температу­ры, а также других контуров реактора, всецело определяется логи­кой ведения процесса и решается в каждом конкретном случав отдель­но. Расстановка приборов органов управления, функций АСУ ТП на принятой схеме управления реактором Р обеспечивает полное решение, системы уравнений материального баланса.

Предусмотренный функциональной схемой контроль параметров, включая и в системе АСУ ТП, позволяет оператору получить полную и надежную информацию о ходе процесса и работе как установки в целом, так и каждого аппарата в отдельности. Расчётным путем можно составлять материальные, тепловые и эксергетические балан­сы и на основе их анализа устанавливать задания контурам локаль­ного регулирования, либо вести процесс по ограничению параметров, что позволяет оптимизировать технологический процесс.