一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统，该控制系统针对上述三种影响因素，分别给出控制器：温度控制器、稀释比控制器、停留时间(压力)控制器，温度控制子系统包括三级串级控制回路，其中，第一级控制回路用于检测并反馈控制提供给过热炉的燃料流量；第二级控制回路用于检测并反馈控制过热炉出口温度；第三级控制回路用于检测并反馈控制裂解反应器温度，使其达到设定温度；所述稀释比控制子系统包含对蒸汽流量和F22流量的比值控制；所述停留时间控制子系统包含对F22缓冲罐的压力控制；在停留时间和稀释比稳定情况下，调整反应器温度来调整转化率，最终达到四氟乙烯产量和质量最大化。烯产量和质量最大化。烯产量和质量最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统


[0001]本专利技术涉及一种四氟乙烯反应转化率的控制技术，尤其是涉及采用F22水蒸汽稀释裂解制备四氟乙烯转化率的自动控制系统。

技术介绍

[0002]聚四氟乙烯(PTFE)是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。
[0003]四氟乙烯(TFE)是合成聚四氟乙烯的单体，工业上目前主要采用二氟一氯甲烷(F22)水蒸汽稀释裂解法生产四氟乙烯(TFE)：以预热的F22为原料，高温过热水蒸汽为稀释剂、热载体，在管式反应器中混合热解制取含TFE的裂解气；将裂解气冷却、水洗、碱洗除去HCL；将裂解气精制，包括除水、压缩、脱氧、除不饱和含氢氟烃；精馏制取纯TFE，并回收未反应的F22；用吸收、解析法回收副产物六氟丙烯及尾气中大部分TFE。转化率与具体装置和设计有关，一般维持在65～75％的范围内即满足生产指标要求。
[0004]影响F22单程转化率的主要有以下三方面的因素：
[0005]1、温度
[0006]F22裂解反应为吸热反应，提高过热水蒸汽温度或反应器温度能提高单程转化率。但随着温度提高至840℃以上，转化率提高幅度变小，选择性下降幅度明显增大，而选择性下降不仅降低产率，更会使在后处理困难，明显影响产品质量，所以，通常反应温度不宜超过840℃。
[0007]2、稀释比：
[0008]该反应是分子数增加的气相反应，提高稀释比，降低F22分压，能提高F22的单程转化率。但当稀释比过高，转化率提高幅度已不大，而能耗却显著增加。
[0009]3、停留时间：
[0010]增加反应停留时间，能提高F22单程转化率。专利技术人通过实验表明：在0.01～0.043秒的时间期限内，没有反应温度和稀释比的影响明显。
[0011]传统的裂解温度控制只是简单的单回路控制，这样各控各的步调不一致形成不了系统，很难达到最佳的转化率及选择性，导致物料消耗、能源消耗达不到理想状态。
[0012]专利文献CN218932005U公开了一种TFE裂解自动化控制系统，通过串级控制综合考量R22和水蒸气加入比例以及裂解温度控制，以提高并稳定原料的转化率及选择性。如图1所示，整个系统包括加热炉(或称过热炉)以及与加热炉相连的裂解反应器，加热炉连接有用于向其输送裂解原料R22的R22输送管路、用于向其输送蒸汽的蒸汽输送管路、用于向其输送加热燃料的水煤气输送管路；经过加热炉的R22和蒸汽分别传输至裂解反应器；加热炉上设有温度传感器T1，经过加热炉加热后的蒸汽输送管路上设有温度传感器T2，裂解反应器上设有温度传感器T3，R22输送管路上设有R22流量计F3、R22流量调节阀FV3，蒸汽输送管路上设有蒸汽流量计F2、蒸汽流量调节阀FV2，水煤气输送管路上设有水煤气流量计F1、水
煤气流量调节阀FV1，温度传感器T1与水煤气流量计F1、水煤气流量调节阀FV1形成串级调节，温度传感器T2与蒸汽流量计F2、蒸汽流量调节阀FV2形成串级调节，温度传感器T3与R22流量计F3、R22流量调节阀FV3形成串级调节。
[0013]上述专利文献的方案同时采用了五种控制措施：半水煤气进加热炉的串级控制，0.35MPa蒸汽进料的串级控制，原料R22进料的串级控制，进加热炉物料蒸汽和R22的比例控制，加热炉超温、断料(0.35MPa蒸汽、R22)联锁控制。该方案虽然理论上能够使生产更为安全稳定，但是，实际生产过程中，并不希望看到负荷频繁调整，一旦F22或者蒸汽调整，根据稀释比控制，对应的蒸汽、F22同时调整，整个调整的动态过程，稀释比是存在偏差的。上述方案增加了反应器温度和稀释比控制的耦合性，一定意义上不利于系统稳定。

技术实现思路

[0014]为此，本专利技术实施例提供一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统，旨在解决现有技术裂解转化率波动较大的问题，能够实现裂解转化率的精确控制，并增强自控回路的鲁棒性，从而最终达到四氟乙烯产量和质量最大化。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0016]一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统，包括温度控制子系统、稀释比控制子系统和停留时间控制子系统；
[0017]所述温度控制子系统包括三级串级控制回路，其中，第一级控制回路用于检测并反馈控制提供给过热炉的燃料流量；第二级控制回路用于检测并反馈控制过热炉出口温度，第二级控制回路的控制器输出作为第一级控制回路的给定值；第三级控制回路用于检测并反馈控制裂解反应器温度，使其达到设定温度，第三级控制回路的控制器输出作为第二级控制回路的给定值；
[0018]所述稀释比控制子系统包含对蒸汽流量和F22流量的比值控制；
[0019]所述停留时间控制子系统包含对F22缓冲罐的压力控制；
[0020]通过所述稀释比控制子系统和停留时间控制子系统使停留时间和稀释比保持稳定，基于所述温度控制子系统调整裂解反应器的设定温度来调整四氟乙烯转化率。
[0021]可选地，所述稀释比控制子系统对于F22流量和蒸汽流量分别采用单独的PID控制器以及调节执行机构，其中，通过设定F22流量作为F22流量控制回路的给定值，F22流量实测值不仅反馈给F22流量控制回路，还乘以设定的比例系数后作为蒸汽流量控制回路的给定值。
[0022]可选地，所述停留时间控制子系统包括压力控制器和进料调节阀，通过设定F22缓冲罐压力作为压力控制器的给定值，对F22缓冲罐压力进行闭环反馈控制，从而间接控制停留时间。
[0023]可选地，通过控制所述停留时间稳定在0.01～0.043秒，稀释比稳定在摩尔比1：5.5，调整裂解反应器的设定温度来调整四氟乙烯转化率。
[0024]具体可基于上述停留时间控制子系统，通过设定缓冲罐压力在0.1MPa，来实现停留时间稳定在0.01～0.043秒。
[0025]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0026]针对影响转化率的三个主要因素分别进行闭环反馈控制，在停留时间和稀释比稳
定情况下，调整反应器温度来调整转化率，这三方面的控制耦合性很小，能够实现裂解转化率的精确控制，增强自控回路的鲁棒性；投用自动后，可以稳定转化率在69％～71％，满足生产指标要求，提供了裂解反应的最适宜条件，最大限度地提升了四氟乙烯的产量和质量。
[0027]本申请考虑到能量平衡关系，选择通过热量控制反应器温度，最终控制反应转化率，稀释比控制和反应器温度控制不存在耦合，控制效果更加有效。
附图说明
[0028]图1为现有技术的一种TFE裂解自动化控制系统的整体结构示意图；
[0029]图2为本专利技术一个实施例中温度控制的原理示意图；
[0030]图3为本专利技术一个实施例中稀释比控制的原理示意图；
[0031]图4为本专利技术一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四氟乙烯反应转化率的自动控制系统，其特征在于，包括温度控制子系统、稀释比控制子系统和停留时间控制子系统；所述温度控制子系统包括三级串级控制回路，其中，第一级控制回路用于检测并反馈控制提供给过热炉的燃料流量；第二级控制回路用于检测并反馈控制过热炉出口温度，第二级控制回路的控制器输出作为第一级控制回路的给定值；第三级控制回路用于检测并反馈控制裂解反应器温度，使其达到设定温度，第三级控制回路的控制器输出作为第二级控制回路的给定值；所述稀释比控制子系统包含对蒸汽流量和F22流量的比值控制；所述停留时间控制子系统包含对F22缓冲罐的压力控制；通过所述稀释比控制子系统和停留时间控制子系统使停留时间和稀释比保持稳定，基于所述温度控制子系统调整裂解反应器的设定温度来调整四氟乙烯转化率。2.根据权利要求1所述的四氟乙烯反应转化率的自动控制系统，其特征在于，所述稀释比控制子系统对于F22流量和蒸汽流量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：于现军，李旭辉，李群，
申请(专利权)人：北京和隆优化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：