[发明专利]化学反应器进料控制

说明书

本发明涉及过程控制，更具体地涉及至少两种流入化学反应器的反应物的比例的控制。本发明的另一方面涉及醚生产过程所用化学反应器的进料控制方法与设备。

在许多化学方法中，严密控制反应物的比率是使反应有利于所需产物生成的必要保证。举例来说，众所周知，通过使伯醇与在叔碳原子上具有双键的烯烃反应可以制备叔烷基醚，如甲醇与异丁烯或异戊烯反应分别形成甲基叔丁基醚(MTBE)或叔戊基甲基醚(TAME)。然而，过多地使用甲醇，会由于共沸物的形成而使得醚的纯化操作费用很高，导致难以蒸馏反应流出物。许多醚化方法采用由先前过程生产的进料物流，它们通常被直接地由诸如相同或邻近，工厂的裂解单元或脱氢单元之类过程送入醚反应器内。在此情况下，由于过程随着在先过程中生产情况的不同而发生变化，烯烃进料物流中反应性烯烃组分的浓度有所不同。尽管存在这种变化，仍然有必要严格地保持流入醚反应器的烯烃与醇反应物的比率。当进料流中反应物组分浓度较低和/或变化范围较宽时，以这种方式进行控制就更为必要，更难以实现。

在醚化方法中，反应性烯烃与醇的单一原料流流入一种混合器，混合后的物料流入反应器。本文所提及的单一反应物流为含有至少一种反应物但并非含有所有目的反应所需反应物的物料。含有非反应性烃如异丁烷的进料(本文称其为贫进料)同样适用于醚化方法。举例来说，贫进料与单一反应物料流共同进入反应器有助于反应之后的分离步骤。过去，保持反应器进料中烯烃与醇浓度比恒定的典型控制方法独立地依赖于将含烯烃进料流的流速控制在一个流量给定值。通过分析混合进料以便确定实际烯烃/醇比值来检测引起反应器进料中烯烃与醇浓度比值变化的因素—含烯烃物流中反应性烯烃浓度的变化，随后调整单一醇进料以便避免比值发生变化。尽管上述通过根据混合进料流的测量分析调整一种或多种单一进料流的流量来实现控制的方法被证实能够有效地控制烯烃与醇的浓度比，但是其应用受到限制。举例来说，含醇与烯烃组分的混合物的分析过程复杂，分析仪难以校准。此外，由于试样中有醇存在，分析仪器难以保养。

因此，本发明的目的之一是降低反应器流出物料中未反应组分的回收费用。

另一目的在于在不测量混合物流中每一反应组分浓度的条件下连续控制其中反应组分比率固定的混合进料中各反应组分的流量。

本发明更为具体的目的是恒定醚反应器进料流中异构烯烃与醇的所需的比率。

另一目的是提高高纯度醚产物生产方法的效率。

借助控制反应器进料的方法与设备实现本发明上述及其它目的。通过将浓度变化的反应性烯烃物流与贫烃进料置于第一混合器中合并形成混合烃进料得到反应器进料。随后使其与具备公知和稳定的反应物浓度的反应性醇进料在第二混合器中合并形成完整的反应器进料。通过测量醇进料流混合连接点的混合烃物流上游中反应性烯烃浓度、随后调整贫烃物流流速以便恒定混合烃物流中反应性烯烃的所需浓度来使反应器完整进料流中反应性组分达到所需比率。随后通过计算浓度得到控制的混合烃物料与其反应性组分浓度稳定的单一醇物流之间的流量比来实现流量比控制，恒定完整反应器进料流中反应性烯烃与醇之间所需的比率。计算出的流量比值是用以调整反应性醇进料流流速的手动设定比率控制器的过程可变输入值。

由以上简述、权利要求书以及附图介绍可以明了本发明的其它目的与优点。

图1为先有技术混合控制二种化学组分的示意图。

图2为本发明混合控制二种反应性化学组分的示意图。

依照甲基叔丁基醚的制备方法描述本发明。然而，本发明适用于其它有必要控制流入反应器的反应物比值的制备方法。

基本上只有两种反应物，甲醇与异丁烯被用于生产甲基叔丁基醚。然而，本发明的混合控制适用于由两种以上反应物物流的混合物。

尽管本发明依据具体的反应器进料控制系统加以描述，但是同样适用于不同种类、构型的混合进料反应器。

图中虚线为优选实施例中电信号线或气体信号线。然而，本发明同样适用机械、液压或其它信息传递信号装置。在几乎所有控制系统中，都可以采用这类信号的某种组合形式。不过，采用任何与本发明方法与设备相匹配的其它信号传递类型都属于本发明范围。