[實用新型]丙烯酸生產中丙烯氧化單元自動控制系統

無效

• 申請號: 200720094566.0
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN201156197Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 劉學線;李志遠;鞏傳志;李欣平;周江沛;劉利;金莉;孫旭;宋凱;紀忠斌
• 申請（專利權）人: 中國石油集團工程設計有限責任公司東北分公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;C07C57/05
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所
• 代理人: 鄭殿貴

技術領域

本實用新型涉及一種丙烯酸生產中的工藝過程自動控制系統。

背景技術

丙烯兩步氧化法生產丙烯酸工藝，主要是以丙烯、空氣為原料，在催化劑條件下發生氣相氧化反應。氧化過程分兩步完成，首先是丙烯氧化生成丙烯醛，丙烯醛進一步氧化生成丙烯酸。反應方程式如下：

CH₂＝CH-CH₃+O₂→CH₂＝CH-CHO+H₂O+0.34MJ(80kCal)

CH₂＝CH-CHO+1/2O₂→CH₂＝CH-COOH+0.25MJ(60kCal)

由于該過程為放熱的強氧化反應，反應溫度較高，為滿足催化劑性能和生產規模的要求，需要維持較高的原料濃度。因此，丙烯和氧氣混合物在接近爆炸極限的范圍內操作，如果不能嚴格控制各工藝參數，系統隨時存在爆炸的潛在危險。另外，高性能的催化劑對原料配比也有著較為嚴格的限制，只有原料配比達到最佳配比點時，催化劑性能才能得到最大程度的發揮。因此，反應過程的精密工藝控制決定了整套工藝的安全性和經濟性。

在以往的丙烯酸生產裝置中，受檢測控制手段限制，生產過程中的原料配比是由操作人員手動調節，控制各進料濃度在一相對穩定的范圍內；為了減少影響配比計算的參數，一般不采用反應尾氣循環工藝，而是通過向反應物料中直接加入水蒸汽的方法調節反應氣體的濃度，抑制爆炸的發生。但過多的水蒸汽加入不但使蒸汽消耗增加，還直接影響了催化劑的使用壽命，造成后部丙烯酸精制系統分離成本增加。

針對這一問題，目前的丙烯酸氧化工藝進行了改進，其一是將反應過程多采用將經過焚燒后的反應尾氣循環回到反應系統，替代部分蒸汽作為反應過程的稀釋氣體調節丙烯濃度；另一工藝路線是將反應尾氣不經過焚燒處理，直接循環回到反應系統，該工藝既回收了丙烯，而且消除了因焚燒系統操作波動對氧化反應過程的影響，操作更加平穩。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，針對將未經過焚燒處理的反應尾氣直接循環回反應系統的最新工藝路線，提供了一套丙烯酸生產中丙烯氧化單元的自動控制系統。

由于循環尾氣和尾氣中所攜帶成分的增加，造成影響反應配比和反應爆炸區范圍的因素也相應增加，需要引進更多的工藝參數參與系統運算，涉及到的操作變量由直接蒸汽調節工藝的23個增加到33個，考慮引入的修正參數，參與計算的工藝參數達到60個之多。因此，在裝置的DCS組態過程中，充分考慮各參數間的相互關系，以及各參數對工藝過程的影響方式和程度，將這些關系用明確的數學表達式確立下來，這樣DCS系統就能夠精確、平穩地實現多工藝過程的自動控制，保證反應過程平穩、有序運行。

丙烯兩步氧化生產丙烯酸工藝過程為：蒸汽、循環尾氣、新鮮空氣進預混合器M-1混合后，再進入混合器M-2與新鮮丙烯進料進行充分混合，作為第一反應器R-1進料。在第一反應器R-1內，丙烯與空氣中的氧氣進行氧化反應生成丙稀醛。第一反應器出口氣體與補充的新鮮空氣在第二反應器R-2進料混合器M-3內混合后，進入第二反應器繼續發生氧化反應，使丙稀醛進一步轉化為丙烯酸。該工藝過程的控制系統特征在于：

設有FC-1006新鮮丙烯進料流量自動控制系統，其流量檢測元件、調節閥設在第一反應器(R-1)進料混合器M-2的新鮮丙烯管道上，FC-1006系統的流量變送器輸出信號作為流量配比系統的主動量信號，進控制室DCS作為主變量參與配比運算；

設有FC-1004新鮮空氣進料流量自動控制系統，其流量檢測元件、調節閥設在新鮮空氣進預混合器M-1的管道上，FC-1004系統的流量變送器輸出信號作為流量配比系統的從動量信號之一，進控制室DCS，參與運算；

設有FC-1009蒸汽流量自動控制系統，其流量檢測元件、調節閥設在蒸汽進預混合器M-1的管道上，FC-1009系統的流量變送器輸出信號，作為流量配比系統的從動量信號之一，進控制室DCS，參與運算；

設有FC-1021循環尾氣流量自動控制系統，其流量檢測元件、調節閥設在循環尾氣進預混合器M-1的管道上，FC-1021系統的流量變送器輸出信號，作為流量配比系統的從動量信號之一，進控制室DCS，參與運算；