Устройство для автоматического управления ректификационной колонной

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Сооциалистнческнх

Республик (11) 1003867 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.12.81 (21) 3362476/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

В 01 0 3/42

Гееуддрственньм кемнтет

СССР

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень At 10 . Дата опубликования описания 15 03 83 пв делам нзабретеннй н етнрытнй (53) УДК 66.012-52 (088.8) I

С. Г. Мазина, Ю. А. Алексеев,.Т. P. Сидоренко, Т. А,. Присс- Титаренко и В. В. Рыбцов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Филиал научно-производственного объединения

"Леннефтехим" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления ректификационными колоннами с боковым. отбором продукта, разделяющими исходную смесь на несколько потоков, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для автоматического управления ректификационной колонной с боковым отбором продукта для разделения продуктов каталитического крекинга, содержащее датчики расхода сырья в реактор каталитического крекинга и уровня жидкости в кубе колонны, вычислительный блок, входы которого соединены с этими датчиками, датчики расходов верхнего орошения, легкого и тяжелого масел и циркулирующего кубового продукта, подаваемого в верхнюю часть зоны теплообмена, регуляторы расходов верхнего орошения, соединенного с исполнительным механизмом на линии подачи орошения, легкого масла, соединенного с исполнительным механизмом на линии перетока его с промежуточной тарелки колонны в стриппинг-колонну, тяжелого масла, соединенного с исполнительным механизмом на линии вывода этого масла из колонны, циркулирующего кубового про дукта, соединенного с насосом для подачи его в верхнюю часть зоны теплообмена. Все эти регуляторы соединены с соответствующими датчиками, кроме того регуляторы легкого масла и циркулирующего продукта соединены с выходами вычислительного блока 11).

Однако это устройство не обеспечивает вы1О сокого качества продуктов при изменении состава сырья.

Известно также устройство для автома15 тического управления с боковыми отбора- ми продуктов, содержащее датчики состава сырья, расходов сырья, орошения, дистиллята,кубового продукта на выходе иэ стриппинг-колонны, теплоносителя в колонну и стриппинг-колон о ну, соединенные через регуляторы с соответствующими исполнительными механизмами, регулятор уровня в рефлюксной емкости, регулятор расхода дистиллята. регулятор уров ня в стриппинг-колонне, регулятор уровня в

3 1003 кубе колонны, соединенный с регулятором расхода кубового продукта (2) .

Однако известное устройство не обеспечивает получение бокового продукта высокого качества, поскольку оно осуществляет принцип регулирования по отклонению.

Целью изобретения является повышение качества бокового продукта. эа счет оптимизации продукта.

Поставленная цель достигается тем, что 10 устройство дополнительно содержит датчик и регулятор расхода бокового продукта на выходе колонны, датчик температулы сырья, датчик и регулятор температуры на тарелке управления, соединенный с регулятором рас- 15

1хода бокового продукта на выходе из колонны, при этом датчики состава и температуры сырья, температуры на тарелке управления, расходов орошения, теплоносителя в колонну, I кубового продукта и дистиллята связаны с 20 вычислительным блоком, выходы которого соединены с регуляторами расходов бокового продукта на выходе из колонны орошения и теплоносителя в колоннуа регулятор уровня в рефлюксной емкости связан с 25 регулятором расхода дистиллята.

Иа чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчики расхода 1, температуры 2 и состава 3 сырья, расхода ЗО орошения 4, дистиллята 5, теплоносителя в кипятильник колонны 6,.кубового продук- та 7, бокового продукта 8, датчик:. расхода

9 бокового продукта на выходе из колонны

10 в стриппинг-колонну 11, датчик расхода теплоносителя 12 в стриппинг-колонну 11, 35 датчик температуры 13 на тарелке управления н датчик температуры конденсации 14 на выходе из холодильника-конденсатора, датчики уровня жидкости 15, 16 и 17 соответ40 ственно в рефлюксной емкости и колоннах

10 и 11. Датчики 1, 4, 5, 6, 7,, 12 и 14 соединены с регуляторами 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. и 25 которые, в свою очередь соедиI иены с исполнительными механизмами 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 33 соответственно. Датчик 17 соединен с регулятором 34 и исполнительным механизмом 35, датчики 15 и 16 соединены с регуляторами 36 и 37 и регуляторами 20 и 22 соответственно. Датчик температуры 13 соединен с регулятором 38, кото 5О рый, в свою очередь, соединен с регулятором

23. Входы вычислительного блока 39 соедине-: ны с датчиками 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 13, а выходы его соединены с регуляторами 19, .

21 и 23. 55

Устройство работает следующим образом.

Вычислительный блок 39, в который введена постоянная информация о заданной темпе867 4, ратуре на тарелке управления (Тта упр ), эаS данной концентрации основного компонента в боковом продукте (Хв), заданном соотноше3 ннн расходов орошения и бокового продукта (М ), молекулярных весах индивидуальных компонентов смеси (M, i = 1 — N), средних молекулярных весах дистиллята (М ), кубового продукта (М„) и бокового продукта

GP (М ), значениях эмпирических коэффициентов для пересчета плотностей компонентов в зависимости от температуры (а), скрытой теплоте парообразования компонентов (i), теплоте конденсации водяного пара (ь „), о заданном суммарном содержании примесей в кубовом продукте (XWS) и дистилляте (YDS), средней плотности дистиллята, кубового и бокового продуктов и сырья при

20 2о 20 До

20 С, 3 Æcð 4cp Fop)t используя текущую информацию о расходах сырья (Fòåê ) с датчика I, орошения (Рек) с датчика 4, дистиллята (01Е") с датчика 5 бокового продукта на выходе из колонны (Вт " ) с датчика 9 и из стриппинг-колонны

f (Вт ") с датчика 8, водЯного паРа (е„) с датчика 6 и кубового продукта (W " ) с датчика 7, температурах сырья (Т ) с тек тек датчика 2 и на тарелке управления (Ттар упр ) с датчика 13 и о концентрации основного компонента в сырье (ХтЕ ) с датчика 3, производит расчет качественных характеристик сырья,преобразовывает размерности основных параметров и сводит материальный баланс к уравнению

Кроме того, в вычислительный блок введены предварительно определенные математические модели

Ттар p = F (G 1-, В-1, F, Х1=) ()

ХВ = (G, L, В„, Р, Хф, (3) представляющие собой полиномы второго порядка, получен ые методом планирования эксперимента на детерминированной модели процесса ректификации с боковым отбором про3 дукта. Адекватность моделей (2) и (3) процессу проверяется по F-критерию Фишера.

В вычислительном блоке накапливается статистическая информацня о текущих значениях

Fòåi .XWек Giòeê тек тек Xd тек Ттек р . 8 Ттар &p

I измеряемых через каждые 2 часа в течение 2-х суток, каждый раз производится вычисление р хс И, Тта уп„ по уравнению (2) .

8 осле этого вычисляется среднеквадратичное отклонение текущей температуры от расчетной: тек pacw - г (f2 (1 г1 (i торsnp тир.wnp i

Если d превышает заданную точность Е, то решается задача минимизации

10038

15 п ! (тек pñiñ÷. )2

„,р-,..„„ 1 вии, что в качестве переменных выступают коэффициенты модели (2).

Далее вычислительный блок производит расчет оптимальных управляющих воздействий

G, L, В, используя целевую функцию

= Т - " 1- Ь ° 1 1 + (y3 4 . 1(31(Рс Ч »

«(с,4,ь„,F,« „")) пнп, (5)

i1-р1 где Л.1, Л2 — неопределенные множители

Лагранжа.

Затем вычислительный блок производит преобразование размерностей, печать режимных параметров и вычисление величин пневмати20 ческих импульсов — заданий регуляторам расходов 21, 27, 31 по уравнению р = 0,00008 + 0,2, (6)

hQ где 0 — величина параметра, мэ

Ь0 — диапазон шкалы прибора, м ч ко )орые одновременно выдаются на соответствующие регуляторы.

Датчик температуры 13 устанавливают в зависимости от своиств разделяемой смеси в зоне отбора или на так называемой характерной тарелке.

При разделении смесей блиэкокипящих компонентов датчик температуры устанавливают

3S в зоне отбора бокового-продукта, а при разделении компонентов со значительно отличающимися температурами кипения — на "характерной тарелке", т,е. в местах, где наблюдается наибольший перепад температур при изменении режима работы.

67 d

Использование предлагаемого устройства позволяет получить бенэол чистоты 99,8% масс.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления ректификационной колонной с боковым отбором продукта, содержащее датчики состава сырья, расходов сырья„орошения, дистиллята, кубового продукта, бокового продукта, на выходе из стриппинг-колонны, теплоносителя в колонну и в стриппинг-колонну, соединенные через регуляторы с соответствующими исполнительными механизмами, регулятор уровня в рефлюксной емкости, регулятор расхода дистиллята, регулятор уровня в стриппинг-колонне, регулятор уровня в кубе колонны, соединенный с регулятором расхода кубового продукта, и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества бокового продукта за счет оптимизации процесса, устройство дополнительно содержит датчик и регулятор расхода бокового продукта на выходе иэ колонны, датчик температуры сырья, датчик и регулятор температуры на тарелке управления, соединенный с регулятором расхода бокового продукта на выходе из колонны, при этом датчики состава и температуры сырья, температуры на тарелке управления, расходов орошения, теплоносителя в колонну, кубового продукта и дистиллята связаны с вычислительным блоком, выходы которого соединены с регуляторами расходов бокового продукта на выходе из колонны орошения и теплоносителя в колонну, а регулятор уровня в рефлюксной емкости связан с регулятором расхода дистиллята.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3905874, кл. 203 — 1, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР Н 517309, кл. В 01 0 3/42, 1974.

1003867

Йй кт

Составитель Т. Чулкова

Техред Е,Харитончик

Редактор В. Ковтун

Корректор E. Рошко

Заказ 1642/5

Тираж 686

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4