制丙烯系统及控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710086418.2 (22)申请日 2017.02.17 (71)申请人 上海轻叶工程科技有限公司 地址 201114 上海市闵行区陈行路2388号 漕河泾科技广场3号楼104室 (72)发明人 陶培荣粟飞李俊 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 骆希聪 (51)Int.Cl. C07C 11/06(2006.01) C07C 5/333(2006.01) G05B 19/04(2006.01) (54)发明名称 制丙烯系统及控制方法。

2、 (57)摘要 本发明提供了一种制丙烯系统， 包括： 中央 控制模块、 进料模块、 出料模块、 蒸汽源模块、 高 温空气源模块、 抽气模块和多个反应器。 每个该 反应器都通过接口与该进料模块、 该出料模块、 该蒸汽源模块、 该高温空气源模块和该抽气模块 连接。 该中央控制模块中与存有每个该反应器的 预设相位信息。 该中央控制模块检测每个该反应 器的状态， 并根据每个该反应器的状态和该预设 进程信息加快、 减慢或者该反应器中的进程。 本 发明提供的一种制丙烯系统， 具有安全可靠、 生 产效率高的特点， 并且适于进行大规模生产。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 108456129 A 。

3、2018.08.28 CN 108456129 A 1.一种制丙烯系统， 包括： 中央控制模块、 进料模块、 出料模块、 蒸汽源模块、 高温空气 源模块、 抽气模块和多个反应器； 每个所述反应器都通过管道与所述进料模块、 所述出料模块、 所述蒸汽源模块、 所述高 温空气源模块和所述抽气模块连接； 所述中央控制模块中存有每个所述反应器的预设进程信息； 所述中央控制模块持续的或者间歇性的检测每个所述反应器的状态， 并根据每个所述 反应器的状态和所述预设进程信息加快、 减慢或者维持所述反应器中的进程。 2.根据权利要求1所述的制丙烯系统， 其特征在于： 中央控制模块根据每个所述反应器 的状态， 控制。

4、所述进料模块、 所述出料模块、 所述蒸汽源模块、 所述高温空气源模块和所述 抽气模块。 3.根据权利要求2所述的制丙烯系统， 其特征在于： 中央控制模块根据每个所述反应器 的状态， 通过控制所述管道的开闭状态， 加快、 减慢或者所述反应器中的进程。 4.根据权利要求1所述的制丙烯系统， 其特征在于： 进行吹扫步骤时， 所述中央控制模块将所述蒸汽源模块与所述反应器连通； 进行烧焦步骤时， 所述中央控制模块将所述高温空气源模块与所述反应器连通； 进行抽取步骤时， 所述中央控制模块将所述抽气模块与所述反应器连通； 每个所述反应器以反应步骤、 吹扫步骤、 烧焦步骤、 抽取步骤的顺序循环运行。 5.根据。

5、权利要求4所述的制丙烯系统， 其特征在于： 每个反应器的在所述循环中二分之 一的时长中处于反应步骤； 每个所述反应器的在所述循环中四分之一的时长中处于所述吹扫、 所述烧焦或者所述 抽取步骤； 每个所述反应器的在所述循环中四分之一的时长中处于等待状态。 6.根据权利要求4所述的制丙烯系统， 其特征在于： 所述反应器的数量是4的倍数， 并被 平均分为四组， 每组所述反应器的进程以相差四分之一所述循环的方式错开； 每个所述循环的时长的上限是30分钟、 25分钟或者20分钟； 每个所述循环的时长的下限是5分钟、 10分钟或者15分钟。 7.根据权利要求1所述的制丙烯系统， 其特征在于： 还包括显示模块。

6、， 将所述反应器在 当前的进程和所述反应器预设进程信息向用户显示； 显示时将多个所述反应器的进程以当前进程对齐或者预设进程对齐的方式排列。 8.根据权利要求1所述的制丙烯系统， 其特征在于： 还包括停车模块， 所述停车模块中 存有停车步骤； 所述停车模块接收停车指令， 并根据所述停车指令和所述停车步骤， 控制所述管道、 所 述进料模块、 所述出料模块、 所述蒸汽源模块、 所述高温空气源模块和所述抽气模块。 9.一种制丙烯系统的控制方法， 包括以下步骤： 控制多个反应器以反应步骤、 吹扫步骤、 烧焦步骤、 抽取步骤的顺序循环运行； 检测每个所述反应器的状态； 根据所述反应器的状态判断所述反应器当。

7、前的进程； 将所述反应器当前的进程与该反应器预设进程信息中的预设进程比较； 根据比较结果加快、 减慢或者所述反应器中的进程。 权利要求书 1/2 页 2 CN 108456129 A 2 10.根据权利要求9所述的控制方法， 其特征在于： 在还包括以下步骤： 将多个所述反应器分为四组， 每组所述反应器的进程以相差四分之一所述循环的方式 错开； 使每个所述循环的时长的上限是30分钟、 25分钟或者20分钟； 每个所述循环的时长的下限是5分钟、 10分钟或者15分钟； 使每个所述反应器的在所述循环中二分之一的时长中处于反应步骤； 使每个所述反应器的在所述循环中四分之一的时长中处于吹扫、 烧焦或者抽。

8、取步骤； 使每个所述反应器的在所述循环中四分之一的时长中处于等待状态。 权利要求书 2/2 页 3 CN 108456129 A 3 制丙烯系统及控制方法 技术领域 0001 本发明涉及丙烯生产领域， 尤其涉及一种以丙烷或者异丁烷脱氢的方法生产丙烯 的系统及其控制方法。 背景技术 0002 随着我国制造业的高速发展， 以及国内人民生活水平的提高， 人们对能源、 化工产 品的需要越来越大。 特别是以乙烯、 丙烯等烯烃的产品在我国需求越来越大， 市场上已出现 供不应求的局面。 生产丙烯的方法是， 通过在催化剂作用下对丙烷或者异丁烷进行脱氢， 从 而得到丙烯。 脱氢的具体方法通常是在固定床上进行催化。

9、反应。 然而， 固定床的催化剂表面 会随着反应的进行逐渐积碳。 积碳会导致催化剂活性下降， 进而导致生产效率降低。 为保持 催化剂活性， 在生产丙烯的过程中需要定期将积碳清除。 因此在实际生产中， 固定床催化反 应脱氢被设计为一个间歇式反应过程。 为了实现间歇式反应， 需要对多个阀门、 开关进行反 复控制， 并且对这些阀门、 开关的开启和关闭都有严格要求。 若控制失误则会由于氢气与热 空气混合而产生爆炸。 0003 虽然催化反应脱氢是一个间歇式过程， 但是现代化工生产普遍希望生产过程是连 续的。 因此， 常见的方式是将数个(四个或八个)进行催化反应脱氢的反应器并联在一起， 并 使各反应器的进程。

10、错开， 从而间接实现连续生产。 具体的， 传统的反应器控制方式是以通过 错开进程的方式， 按照预设的固定时间节点控制与反应器连接的阀门、 开关的开合。 事实 上， 这一方式还能被进一步改进， 其原因在于， 催化反应脱氢是一个较为复杂的反应过程， 其一个周期内的每个步骤进行的快慢都可能有细微的不同， 传统方式机械的按照预设的固 定时间节点操作会导致误差累加， 并最终导致生产效率降低。 因此， 有必要提出一种安全可 靠、 生产效率高且适于进行大规模生产的制丙烯系统及控制方法。 发明内容 0004 本发明提供一种安全可靠、 生产效率高且适于进行大规模生产的制丙烯系统及控 制方法。 0005 为了解决。

11、本发明的至少一部分技术问题， 本发明提供了一种制丙烯系统， 包括： 中 央控制模块、 进料模块、 出料模块、 蒸汽源模块、 高温空气源模块、 抽气模块和多个反应器。 每个该反应器都通过管道与该进料模块、 该出料模块、 该蒸汽源模块、 该高温空气源模块和 该抽气模块连接。 该中央控制模块中存有每个该反应器的预设进程信息。 该中央控制模块 持续的或者间歇性的检测每个该反应器的状态， 并根据每个该反应器的状态和该预设进程 信息加快、 减慢或者维持该反应器中的进程。 0006 根据本发明的至少一个实施例， 中央控制模块根据每个该反应器的状态， 控制该 进料模块、 该出料模块、 该蒸汽源模块、 该高温空。

12、气源模块和该抽气模块。 0007 根据本发明的至少一个实施例， 中央控制模块根据每个该反应器的状态， 通过控 制该管道的开闭状态， 加快、 减慢或者该反应器中的进程。 说明书 1/5 页 4 CN 108456129 A 4 0008 根据本发明的至少一个实施例， 进行吹扫步骤时， 该中央控制模块将该蒸汽源模 块与该反应器间连通。 进行烧焦步骤时， 该中央控制模块将该高温空气源模块与该反应器 间连通。 进行抽取步骤时， 该中央控制模块将该抽气模块与该反应器间连通。 每个该反应器 以反应、 吹扫、 烧焦、 抽取的顺序循环运行。 0009 根据本发明的至少一个实施例， 每个该反应器的在该循环中二分。

13、之一的时长中处 于反应步骤； 0010 每个反应器的在该循环中四分之一的时长中处于该吹扫、 该烧焦或者该抽取步 骤； 0011 每个反应器的在该循环中四分之一的时长中处于等待状态。 0012 根据本发明的至少一个实施例， 该反应器的数量是4的倍数， 并被平均分为四组， 每组该反应器的进程以相差四分之一该循环的方式错开； 0013 每个该循环的时长的上限是30分钟、 25分钟或者20分钟； 0014 每个该循环的时长的下限是5分钟、 10分钟或者15分钟。 0015 根据本发明的至少一个实施例， 包括显示模块， 将该反应器在当前的进程和该反 应器预设进程信息向用户显示； 显示时将多个该反应器的进。

14、程以当前进程对齐或者预设进 程对齐的方式排列。 0016 根据本发明的至少一个实施例， 本发明提供的一种制丙烯系统还包括停车模块， 该停车模块中存有停车步骤。 该停车模块接收停车指令， 并根据该停车指令和该停车步骤， 控制该管道、 该进料模块、 该出料模块、 该蒸汽源模块、 该高温空气源模块和该抽气模块。 0017 为了解决本发明的至少一部分技术问题， 本发明还提供了一种制丙烯系统的控制 方法， 包括以下步骤： 0018 a.控制多个反应器以反应步骤、 吹扫步骤、 烧焦步骤、 抽取步骤的顺序循环运行； 0019 b.检测每个该反应器的状态； 0020 c.根据该反应器的状态判断该反应器当前的进。

15、程； 0021 d.将该反应器当前的进程与该反应器预设进程信息中的预设进程比较； 0022 e.根据比较结果加快、 减慢或者该反应器中的进程。 0023 根据本发明的至少一个实施例， 本发明提供的制丙烯系统的控制方法还包括以下 步骤： 0024 将多个该反应器分为四组， 每组该反应器的进程以相差四分之一该循环的方式错 开； 0025 使每个该循环的时长的上限是30分钟、 25分钟或者20分钟； 0026 每个该循环的时长的下限是5分钟、 10分钟或者15分钟； 0027 使每个该反应器的在该循环中二分之一的时长中处于反应步骤； 0028 使每个该反应器的在该循环中四分之一的时长中处于吹扫、 烧。

16、焦或者抽取步骤； 0029 使每个该反应器的在该循环中四分之一的时长中处于等待状态。 0030 本发明提供的一种制丙烯系统， 具有安全可靠、 生产效率高的特点， 并且适于进行 大规模生产。 附图说明 说明书 2/5 页 5 CN 108456129 A 5 0031 图1是本根据发明的一个实施例的制丙烯系统的结构框图； 0032 图2是本根据发明的一个实施例的反应器的循环流程图； 0033 图3是本根据发明的一个实施例的多反应器进程及显示方式的示意图； 0034 图4是本根据发明的另一个实施例的制丙烯系统的结构框图。 具体实施方式 0035 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明， 但不。

17、应以此限制本发明的保 护范围。 0036 参考图1， 根据一个非限制性的例子， 本发明提供一种制丙烯系统， 包括： 中央控制 模块1、 进料模块2、 出料模块3、 蒸汽源模块4、 高温空气源模块5、 抽气模块6和反应器7。 图1 中所示的系统仅包含一个反应器7， 事实上反应器7的数量是多个， 由于每个反应器7与其他 模块的连接关系都相同的， 在当前例子中及图1中都仅以一个反应器为例进行说明。 0037 反应器7通过接口与进料模块2、 出料模块3、 蒸汽源模块4、 高温空气源模块5、 和抽 气模块6通过管道连接。 中央控制模1在每个反应器7运行过程中， 持续的或者间歇性的检测 每个反应器7的状态。

18、。 反应器7的状态包括内部温度、 内部压力等。 中央控制模1中还存有反 应器7的预设进程信息。 中央控制模1根据存储的预设进程信息和状态块检测反应器7的状 态， 加快、 减慢或维持反应器7的进程。 0038 参考图2， 以某一特定的反应器7为例， 该反应器7以反应步骤、 吹扫步骤、 烧焦步 骤、 抽取步骤的顺序循环运行。 上述四个步骤的具体含义如下所述： 0039 反应步骤： 在此步骤中作为原料的丙烷或者异丁烷在催化剂表面进行脱氢反应， 生成丙烯。 这一步骤是生产产品(丙烯)的步骤， 其持续时间较长。 在这一步骤中， 原料在催 化剂表面脱氢会导致催化剂表面结碳， 进而导致催化剂活性下降， 并最。

19、终导致生产效率逐 渐降低。 因此需要在反应步骤持续一段时间后， 进行其他步骤以除去结碳。 0040 吹扫步骤： 在此步骤中中央控制模块1将蒸汽源模块4与反应器7连通， 使用一定量 的具有一定压力的蒸汽对已经结碳的催化剂进行吹扫。 其目的在于将催化剂层内的残余的 原料、 产品和氢气吹扫干净。 这一步骤的目的在于为此后的为烧焦步骤做准备。 0041 烧焦步骤： 在此步骤中， 中央控制模块1将高温空气源模块5与反应器7连通， 从而 将高温空气(例如600度的高温空气)导入反应器7。 高温空气对固定床的催化剂表面的积碳 进行烧焦， 从而恢复催化剂的活性， 为下一周期的脱氢反应做好准备。 0042 抽取。

20、步骤： 在此步骤中， 中央控制模块1将抽气模块6与反应器7连通， 从而将反应 器中残余的空气、 杂质、 CO2、 CO等抽出， 并且用瓦斯来置换加压， 使反应器能够进入反应步 骤。 0043 回到图1， 该反应器7与进料模块2、 出料模块3、 蒸汽源模块4、 高温空气源模块5、 抽 气模块6分别以管道21、 31、 41、 51和61连接。 中央控制模1与管道21、 31、 41、 51和61连接并能 够控制这些管道的开启、 关闭和开启程度(为避免附图中线条过多以至于难以识别， 图1中 中央控制模1与管道21、 31、 41、 51和61的连接并未被示出)。 中央控制模1通过控制这些管 道， 。

21、实现对反应器7的进程进行加速或者减速。 其他可选的将反应器7的进程加速或者减速 的方法还可以包括改变反应器7的温度等。 假设该反应器可供监控的参数有A、 B、 C三项参 数。 则在整个循环过程中， 中央控制模1以实时监控、 周期性检测等方式， 获知反应器7当前 说明书 3/5 页 6 CN 108456129 A 6 的三项参数A、 B、 C。 并根据参数A、 B、 C判断出该反应器7当前在整个循环中处于何种进程， 例 如判断为当前进程为吹扫步骤进行了50。 0044 另一方面， 中央控制模1中还存有该反应器7的预设进程信息。 例如， 预设进程信息 可以是， 按照最优化的循环组合计算出每一步骤。

22、最优的时间， 并根据开始启动时间计算出 最优情况下， 当前应有的进程信息。 例如， 预设进程信息为， 当前进程应为吹扫步骤进行 55。 中央控制模1根据 “当前进程为吹扫步骤进行了50” 和 “当前进程应为吹扫步骤进行 55” 即可以得出反应器当前进程过慢， 应当加快反应器进程的结论， 并可以通过加大管道 41的开启程度， 以增加蒸汽的进气量， 从而实现加快吹扫步骤的进程的效果。 0045 值得注意的是， 上述例子仅是对本发明的一个非限制实施例的部分内容的说明。 因此不应当理解为对本发明的限制。 事实上， 本发明还可以有许多其他的变化， 下面以一个 另外的非限制的实施例对这些变化进行举例说明。。

23、 0046 继续参考图1， 根据一个非限制性的例子， 在本发明提供一种制丙烯系统， 其中中 央控制模1还可以与进料模块2、 出料模块3、 蒸汽源模块4、 高温空气源模块5、 抽气模块6连 接并能够控制这些模块。 这样的设置有利于中央控制模1控制多个反应器。 以蒸汽源模块4 为例， 当检测到在多个反应器7中， 都出现蒸汽吹扫步骤进程过慢的情况时， 中央控制模1能 够控制蒸汽源模块4， 通过增加蒸汽产生量， 增加蒸汽压力等方法改善这一问题。 此外， 例如 当多个反应器7中的一个出现问题需要暂停生产时， 也可以降低进料模块2、 出料模块3、 蒸 汽源模块4、 高温空气源模块5和抽气模块6的运行速率，。

24、 以适应这一变化。 0047 可选的， 反应器7的数量是4的倍数。 这样的设置是综合考虑催化剂效率降低速率、 吹扫步骤所需时间、 烧焦步骤所需时间、 抽取步骤所需时间和安全余量等诸多因素， 以实现 连续平稳生产为优化目进行优化后的结果。 下面以一个非限制性的例子对本发明中一个系 统内多个反应器7进程设置情况进行说明。 0048 参考图3， 根据一个非限制性的例子， 反应器7的数量是4个， 即1-4号反应器。 1-4号 反应器的进程以两两相差四分之一循环相互错开的方式运行。 1-4号反应器单个循环的时 间长度都为16分钟。 每个反应器在一个循环中的反应步骤的时长为8分钟， 占循环总时长的 一半。。

25、 吹扫步骤、 烧焦步骤和抽取步骤三个步骤的总时长为4分钟， 占循环总时长的四分之 一。 其余四分之一时间处于等待状态。 在当前的例子中， 等待状态意味着反应器7处于完成 所述抽取步骤后尚未开始反应步骤的状态。 值得注意的是， 等待状态可以是连续的， 也可以 是分散的。 例如， 为了保证。 吹扫步骤、 烧焦步骤和抽取步骤的效果良好， 也可以在这些步骤 的前后设置短暂的等待阶段， 而将在抽取步骤后的等待阶段的时长则相应缩短。 显然， 这样 的变化属于本领域技术人员在阅读本发明后能够联想到的变化， 显然也应当属于本发明的 保护范围。 0049 继续参考图3， 当前时刻8反映了1-4号反应器当前的状态。

26、。 其中， 2号和3号反应器 处于反应步骤， 4号处于吹扫步骤， 1号反应器处于抽取步骤后尚未开始反应步骤的状态。 这 样设置的好处在于， 可以使得任意时刻都有两个反应器在生产， 生产过程较为平顺。 并且有 充足的等待时间， 可供出现需要调整的情况时进行调剂， 并可用于处理较不严重的突发情 况。 0050 综合考虑催化剂效率降低速率、 吹扫步骤所需时间、 烧焦步骤所需时间、 抽取步骤 所需时间和安全余量等诸多因素， 每个循环的时长可以设为5分钟、 10分钟、 15分钟、 20分 说明书 4/5 页 7 CN 108456129 A 7 钟、 25分钟或者30分钟。 例如， 在上述例子中， 每循。

27、环的长度为16分钟。 较长的循环时长， 例 如20分钟、 25分钟或者30分钟， 可使得吹扫、 烧焦、 抽取较为彻底。 较短的循环时长， 例如5分 钟、 10分钟或者15分钟可以使得催化剂始终保持积碳程度较低的状态。 0051 参考图4， 根据一个非限制性的例子， 本发明的制丙烯系统还包括显示模块10， 以 便对各反应器在当前的进程和各反应器预设进程信息。 具体的， 参考图3， 1-4号反应器的进 程以 “按照预设进程信息8对齐” 的方式显示。 此时， 假设1号反应器的实际运行过快， 则1号 反应器的当前进程9快于预设进程信息8。 此时2-4号反应器的实际与理想状态一致， 所以当 前进程与预设。

28、进程信息重合。 这样的显示有利于用户直观的了解各反应器的运行状况。 此 外， 可选的显示的方式还可以是将多个所述反应器的进程以当前进程对齐的方式显示。 0052 继续参考图4， 根据一个非限制性的例子， 本发明的制丙烯系统还包括停车模块 11。 停车模块11中存有停车步骤。 停车步骤可以包括以何种顺序， 在何种时间如何操开启或 者关闭作哪一管道等内容。 当前的例子中， 停车模块11是与中央控制模1相互独立的模块。 停车模块11能够接收来自用户的停车指令。 当停车模块11接收到停车指令时， 即按照预先 存储的停车步骤， 控制与进料模块2、 出料模块3、 蒸汽源模块4、 高温空气源模块5、 抽气模。

29、 块、 6反应器7和管道21、 31、 41、 51和61。 (为避免图4过于复杂， 管道21、 31、 41、 51和61未示 出)以实现制丙烯系统的安全停机。 这样的设置有利于提高系统的安全性。 0053 此外， 值得注意的是， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 只是依据本发明的技术 实质对以上实施例所做的任何简单的修改、 等同的变换， 均仍属于本发明技术方案的保护 范围内。 说明书 5/5 页 8 CN 108456129 A 8 图1 说明书附图 1/4 页 9 CN 108456129 A 9 图2 说明书附图 2/4 页 10 CN 108456129 A 10 图3 说明书附图 3/4 页 11 CN 108456129 A 11 图4 说明书附图 4/4 页 12 CN 108456129 A 12 。