[實用新型]丙烷一步法制丙烯酸反應器的控制系統

有效

• 申請號: 201320197589.X
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN203217389U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 梁宏斌;劉學線;劉利;黃珊珊;鞏傳志;王秋紅;王寶杰;孫愷;王德生;祝濤;胡明亮;聞雷;楊淼
• 申請（專利權）人: 中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院
• 主分類號: G05D11/13
• 分類號: G05D11/13;B01J8/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 鄭殿貴

技術領域

本實用新型涉及一種自動控制系統，更具體的說，涉及一種石油化工裝置用的自動控制系統。

背景技術

丙烯酸是一種重要的化工原料，廣泛應用于各種化學品和樹脂的生產。丙烯酸及酯的工業是當今世界石油化工生產領域的重要組成部分。丙烯酸傳統工藝是通過丙烯兩步氧化法制丙烯酸，第一步是丙烯氧化制丙烯醛；第二步為丙烯醛氧化得到丙烯酸，由于兩步法制備過程要求設備投資較大，而且能源浪費較嚴重，采用丙烷來代替丙烯作為原料生產丙烯酸，能夠節約裝置的投資、降低運行成本。

丙烷一步氧化法生產丙烯酸工藝，主要是以丙烷、氧氣為原料，在催化劑條件下發生氣相氧化反應，其反應方程式如下：

CH₃-CH₂-CH₃+2O₂→CH₂＝CHCOOH(g)+2H₂O(g)??ΔH＝-715kJ

主要的副反應有：

CH₃-CH₂-CH₃+3O₂→CH₃COOH+2H₂O+CO₂

CH₃-CH₂-CH₃+5O₂→4H₂O+3CO₂

丙烷一步氧化法生產丙烯酸的工藝過程如下：

氧氣、氮氣、水蒸氣和循環尾氣在預混合器1中充分混合，預混合器1的操作溫度為123.2℃，操作壓力為0.077MPaG，混合后的氣體進入進料混合器2與丙烷充分混合，送入氧化反應器3，進料混合器2的操作溫度為224.7℃，操作壓力為0.058MPaG，在氧化反應器3中，丙烷與氧在氧化催化劑的作用下反應生成丙烯酸和一氧化碳、二氧化碳、乙酸、丙烯等副產物。氧化反應器3為列管式反應器，工藝氣體走反應器的管程，進口的操作溫度為224.7℃，出口的操作溫度為385℃，操作壓力為0.028MPaG，氧化反應器3的殼程介質是熱熔鹽，用于加熱和維護反應所需要的溫度。該反應為強放熱的氧化反應，反應熱由反應器的殼側內熱熔鹽移出。

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，丙烷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，反應過程要有嚴格的進料控制。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種丙烷一步氧化法制丙烯酸的自動控制系統。

丙烯酸生產的關鍵設備是氧化反應器，丙烷和循環氣在混合器中與氧氣混合作為反應原料，因而丙烷和氧氣以及循環氣的流量控制是關鍵，以保證氧化反應正常進行，而不引起過劇反應甚至爆炸。當反應器進料或反應參數的溫度或壓力值超限時，將自動聯鎖停車，聯鎖報警系統將切斷所有原料的進料。丙烷和氧氣與惰性氣體等混合后，會形成爆炸氣體，因此必須嚴格控制丙烷與氧氣以及循環氣的比例，遠離爆炸危險區域。

本工藝原料的一次轉化率較低，約35％～45％，為提高丙烷利用率，采用了反應尾氣循環工藝，大部分含丙烷的反應尾氣經壓縮后返回反應器，繼續參與氧化反應。

一種丙烷一步法制丙烯酸反應器的控制系統，其特征在于：

設有丙烷進料流量自動控制系統FIC-1，其流量檢測元件、調節閥設在進料混合器2的新鮮丙烷管道上，丙烷進料流量自動控制系統FIC-1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；

設有蒸汽流量自動控制系統FIC-2，蒸汽流量自動控制系統FIC-2其流量檢測元件、調節閥設在蒸汽進入預混合器1的管道上，蒸汽流量自動控制系統FIC-2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；

設有氮氣進料流量自動控制系統FIC-3，氮氣進料流量自動控制系統FIC-3其流量檢測元件、調節閥設在氮氣進入預混合器1的管道上，氮氣進料流量自動控制系統FIC-3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；