[发明专利]丙烯腈生产装置及其控制反应器温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯腈生产设备及工艺，尤其涉及一种丙烯腈生产装置及其控制反应器温度的方法。

背景技术

丙烯腈是生产聚丙烯腈纤维的主要原料，有着广阔的市场空间。

现有技术中的丙烯氨氧化法生产工艺，是在流化床反应器中，丙烯、氨、空气在催化剂的作用下生成丙烯腈和其它副产物。丙烯腈生产工艺流程大致分为五个部分：合成、分离、后处理、乙腈、硫氨。

丙烯腈生产装置的核心是一个流化床反应器。液态丙烯和液态氨进入丙烯腈生产装置，经过丙烯、氨蒸发系统后，形成两股气体在流化床反应器入口处混合并与来自空气压缩机的空气一起进入流化床反应器底部。当反应气体通过流化床反应器时，在催化剂作用下发生强放热反应，生成丙烯腈。反应产物和未反应的气体通过旋风分离器从流化床反应器上端出口流出。流化床反应器出口气体中包含有未反应的氨、丙烯和氧气，以及氮气、丙烯腈、乙腈、氢氰酸、二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽和少量的其它物质。这些热的反应气体通过一台换热器，一方面加热流化床反应器蒸汽盘管中所用锅炉水，一方面反应气体本身被冷却到250℃左右。

流化床反应器释放出来的热一部分用来维持反应正常进行，另外一部分热量通过垂直安装于流化床反应器内的蒸汽盘管(U形管)来生产高压蒸汽。流化床反应器温度的控制是通过增加或减少使用饱和蒸汽盘管的数量，或调节反应器的进料量来实现的。根据工艺分析和操作经验可以知道，影响丙烯腈流化床反应器的反应温度的主要因素有：丙烯进料、氨进料、空气进料、反应压力、撤热水温度和流量等。

反应温度是丙烯氨氧化生成丙烯腈的一个重要条件。反应温度的变化对丙烯转化率、丙烯腈收率、氰氢酸收率和乙腈收率及催化剂活性都有影响。当反应温度在350℃以下时，几乎不生成丙烯腈。较高的反应温度对丙烯腈的生成有利，温度升高时，丙烯转化率、丙烯腈收率提高，而副产物乙腈和氢氰酸收率有所下降；但温度过高时丙烯腈收率不再增加，二氧化碳副产物却大量生成，甚至造成燃烧和催化剂寿命急剧降低。

由于丙烯腈流化床反应器的反应温度与丙烯的转化率、丙烯腈收率、催化剂寿命等直接相关，同时，为了后期流化床反应器在线操作优化工作的实施，因此，必须对流化床反应器反应温度进行稳定控制。

现有技术中，在流化床反应器的控制系统中，流化床反应器的温度控制手段有两个方面：一是对于较大的温度调节靠增加或减少蒸汽盘管的数量或改变其型号来维持；二是正常生产阶段靠微量调节丙烯进料量来实现。由于流化床反应器温度微调采用调节丙烯进料流量来完成，所以温度与进料配比相互之间有很大影响。

目前，丙烯腈流化床反应器温度控制系统是由典型的串级控制系统和多闭环的比值调节系统构成。该系统由一个反应器温度和丙烯流量组成的串级控制回路、一个丙烯流量/氨流量的比值调节回路和一个丙烯流量/空气流量的比值调节回路构成。这三个调节回路互相独立又互相关联。将流化床反应器的温度作为被控的主参数，三进料量为副参数，在蒸汽盘管投用数量一定的情况下，通过手动控制和PID控制调节进料量来稳定反应器温度，形成反应器温度与丙烯流量的串级控制，而氨流量和空气流量均随丙烯流量的变化而变化，构成闭环的比值调节系统。

上述现有技术至少存在以下缺点：

流化床反应器温度控制很不稳定。同时，丙烯进料PID控制器的控制量变化频繁，加重了执行机构的负担，缩短了执行机构的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应器温度控制稳定，执行机构变化平稳、使用寿命长的丙烯腈生产装置及其控制反应器温度的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的丙烯腈生产装置，包括反应器，所述反应器设有温度控制回路，所述温度控制回路包括GPC控制器和进料控制回路，所述GPC控制器的输出端与所述进料控制回路的输入端连接。

本发明的上述的丙烯腈生产装置控制反应器温度的方法，包括步骤：

首先，采集反应器的设定温度信息和实际温度信息，并根据该信息采用GPC控制算法计算所述反应器的进料流量的调节值；

然后，将所述进料流量的调节值与设定值相加，所得的值作为所述进料流量的实际设定值；

之后，根据所述反应器的设定温度信息和实际温度信息对所述进料流量进行调节，实现对所述反应器温度的控制。