Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ, содержащее датчики расхода и состава сырья, соединенные с корректирующим блоком, подключенным к регулятору расхода экстрагент та, датчик температуры в кубе колонны , связанный с вычислительным блоком , сумматор, соединенный с регулятором расхода теплоносителя, о ичающееся тем, что, с целью стабилизации разделительного эффекта колонны и экономии энергозатрат оно дополнительно содержит -блок сравнения перепада давленияв колонне, датчики температуры экстрагента и сырья, регулятор температуры куба в колонне и формирующий блок, при этом датчики расхода и состава сырья через формирующий блок соединены с блоком сравнения перепгща давления/ связанным с корректирующим блоком, подключенным своими выходами к регулятору расхода флегмы и к вычислительному блоку, соединенному своими входами с датчиками температуры экстр§ агента и сырья, а выходом - с сумматором , связанным с регулятором температуры ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5И B 01 D 3 42 и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3594659/23-26 (22) 19.05, 83 (46) 30.07,84, Бюл. Р 28 (72) В,С.Кудряшов, А,А,Сыромятников, В.В.Кузьменко, В,A,Âoðoòûíöåâ, Н.И.Чуковенков и Н,Д,Писаренко (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 829126, кл, В 01 D 3/42, 1979, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 753442, кл, В 01 D 3/42, 1978. (54) (57) усТРОЙСТВО для АВтОмАтИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ, содержащее датчики расхода и состава сырья, соединенные с корректирующим блоком, подключенным к регулятору расхода экстраген та, датчик температуры в кубе колонны, связанный с вычислительным блоком, сумматор, соединенный с регуля„,SU„„A тором расхода теплоносителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации разделительного эффекта колонны и экономии энергозатрат оно дополнительно содержит блок сравнения перепада давления в колонне, датчики температуры экстрагента и сырья, регулятор температуры куба в колонне и формирующий блок, IIpH этом датчики расхода и состава сырья через формирующий блок соединены с блоком сравнения перепада давлениями связанным с корректирующим блоком, подключенным своими выходами к регулятору расхода флегмы и к вычислительному блоку, соединенному своими входами с датчиками температуры экстр, агента и сырья, а выходом — с сумматором, связанным с регулятором тем пературы.

С.

Цель изОбРе ени 5! -- с"! га()H т 1 3 11(H Я разделительного .«ффсз:<т» t(On!); ны экономии энергоз атрат .

Поставленная цель )qoc t и! асз c«TOM, что устройс:тно для ni? омати е(гогo управления процессом э -cTр,-xTH}3}30H ре ктифи к ации, содержа. ee j; 3I ч 1 ки расхода и состава сырья, сне ци нe }1(}ые с ()О корректирующим блоком, подключенным к регулятору расхода экс трагента,дат чик темпеРатУРы В КУбе е -.ло}i}3}ir СВЯ— занный сз нычислиTåëüным блol<ом, C y MM cI T O P C r) e j7H и Е Н и Ы Г(C

Изобретение относится к антома! и— ческому управлению процес)со}л экстр— активной ректификации и может быть и пол ьзонано, н апример, В 1}роиз Вод— стне изопрена из изопентана B хими— ческой, нефтехимической и других от— раслях промышленности.

Известно устройство для автом зти—

IrÑÊOÃO yt7PàB)-.ЕНИЯ ПРОЦЕС(.ОМ ЭКС:тРа;— тинной рект(!фикации, г одержnt)!(}е дат— чики расхола и состава сырья, регу !()

:;ятор расхода флегмь(, регулятop рас— хода теплоносителя в куб колонны,датчики температуры и давления на контрольной 7 арелке и Гзычи =лительный блок — регулятор расхода хладагс нтэ

ЛС» флЕ (" Mc77 ОР, ф )PMHPyt()tuH H H ПРОГ}1 О— зирующий блок, б..(ок сравнения. Уст—

P(»c)c СТ ВО ГО И Н фОРМа:I H rl O7 13.!"!H Y OB (. ас-Х )Ла И C(erl -11! !3 С ЫРЬЯ P7CC "и. ЫВ:;Г)т р c7 CXOj((j:Ir "ircct jj c,,3 (7(? г)Г(с p;:< а}1;(я::l cnc? II — 7() !! (т ГО фЛ т 1 г li)13:? П IИ З Э (? 10 С НС Зlя(ЗТ начпние расхода теплово. ит(л:; с у }е1 От,} и 3 1,10}3 г Н 57 Р а СХ Оj(r! (С»}з,т!»1 и ДИ(- 1 Иллята Г1

Иаи б );с<. блн 3;(1 )> lc (:Рс i()tc1.(ае?.}омУ

10 -. ехнической сущности и );. стигас— (Л()МУ РЕЗУЛЬтатУ ЯВЛЯСтСЯ Усз РОЙС тВО дл я а в т с мат и ч е с к о г о у пр а }зл:. н(! я f1po— (т(ЗС()ОМ:}К Г(»аК(ИННОЙ Pe}<ÒH j) i! ((Ции т

-.?держащее датчики расхода;1: Ост;(в за сырья, сое инс н.i.-е -:;(o})ðñ кт}(рую)Г)

::(им блО к О.""!, 110)cклесвт с н И(Ем I: Р(:1 yjt ЯтoPУ (..тг(СХОЛ»З:» К ." Ра e }1 " =l ) ДаT!Iiii< il Т Емлe ратуры 11 Лавл сии 51 в }

}(ормальHBIM к <пррект}(рующс)1, блок

С УММатОР, CCCÄH}ICH!3}.ctt ЕЗХГЭДГ(1,(И ..-) !ЗЫ—

ЧИСЛИТЕЛЬНЫМ бЛОКОМ И )1(((ИКОМ pc!i— хола сыр:я, а BB.ходом — с (с.. ул }тором расхода флег }ы )?

HLj(OCT ат К О}Л И:3 }300 !! O» V "! 7) 11 С, ВЕ -))()

Я !3!1 Sie T C Я 1 0 ЧТО,}РИ Р ЗС (СТ! (c .,!C l —

MO!3O1 О )ИСЛа НЕ y IÈ =.::3}IС T CH ii(ЗССГlап давления по когонне H ..а(.pvnêe !То теплоносителю, а определяет с:я тол !i<(?

ito изменению паровогo ioToêа —. ук— репляющей секции !<0)101!it!i (бcç учс}та необхоДимости нагРев а "xc TPc- гент а), ЧТО Пр(3 Воли 7 }((}1H)t((3 Fi H!G p э 3 дс. г}И 1 (гг т ного эффек-.,(колонны H погы . 0111!!(.; энергозатрат на; сжи.".(ах бл; эких к захлебына,(ию и !(эH и-мe:..< И(}и т 3—

Грузки ITO сырью.

i)o инфор-, а((ни от датчиков и

Р;-:.СXn(cà И СO(::а на СЫРЬЯ фОРМИРУЮЩИ)1

;.;1(к 1 8 Hpr HBBotjn -. расчет заданног з

:3!! Ч(зll lt Я ВНЕШН Е 1 0 фЛт ГМОВО ГО !IH CJ7 с! и дону(ти}ло! ? >H а (е}}ил(перепада да 3 !

ЕН.} Н КОЛОННЕ

)1 -}тт! В+ji 1 Х, +)(.,Г +А (F ХГ ) (. ) (2, (51),„о„-. В + В1Р т где

), В}(С .ШНСЕ фЛЕГМОВОЕ ЧИСЛО; расход сырья на колонне;

; nг-хоз!а тс.пловосителя,,пополнительi!о

С(?до(?жт(Г бт(О}< С)ран}тЕНИя ГЕрЕПада 1!ан.т(Е Нии т(В !(r)jl (?!I H(3 Лат ЧИ К И T r 11ПЕ(эаТ У

РЫ ЗКСТГ)аГГЗ }та И СЫРття, P=.;Bye}!TOÐ -ЕМн(=ратуры куба в колонне и фр(мируюЯий блок, При Это}л дат- tITt

; а Bа:-}„Р},}т т(- Рт i фг?т);,.(т(;-)УЮ(т}(й спсj(H ft(»ны . блоком с)равнения

:.C О t!B;l(Дант(ПНИ Я, С B Я 3 аЕ! НЬ}М â€” I< OP()СК Г};;)Уir!!)ir! M т П..?}<(ЗМ, ПОДК.-.Ю::;-:1}М :n-И 11H ".}НХ() (ами К р РГ r t, Я 1 П() ра(" тда флегмы и к Вы <ислигельному блоку, .Ое,г ин н нОМ своими ВхОлами и лат (ик а"

1<И т(ЭМГ}С)ра Гypta::1(eтраГЕНта И С.=:рЬЯ выходом — с сумматором, с В яз ан ныл с регулятором температуры. ,1а (ертсже изображена блок-схема - . рой зтва лля автоматическОГО уп р анл ееIи я прОцессом э к отракти В}(Ой

O) т" К т И ф И i(. (т: 1 и

y("Г!)Oй С} 1 .» () 1(ЛЯ аз l О}лгз ИЧЕ СКОГО П

-..1()ния проц c îM эксграктивной рекгHф:;.:(BHHè 13}<л}а i!1(т в себя колонну

;;;ттitcc«i . И 3 Ра< ХОДа И "-ОСтана СЫ-г) т:::(, Дclт т}и к т) Ра схоДа фле г}<ы т РегУ)(Я, . „), Клагta}I F), датчик 7 температ л— р} в кубс колонны, дат -.Ик 8 расхода с Гlлон Ос:иT ел я в ктт б коз!ое}»f». c Pe ГУл!1 г(- р 9, клэпан 10, (»РOMC тст О, УСТРОйотВО СОДЕРЖИТ

:,а7:"11<г(1 ) и 1? температуры экстр— . Га и с.}рья, — (àãчик 1 расхоЛа .3(: (()at (}3TB, регулятор 13, клапан

;(атчики 18,1 17 давления верха и l<:, б .1 КОг о}" tc., ()!n(;I

° 1(1< (?!7 r;I и c, ci oppr к иру}()ш}3 Й и Вычи с)lи (c !!i }т .IH бптзх}1 2!) И 2 ) рЕ! ут)(Я OD 2)

}1; Уi }т1атОР 2 1, (вяз атlный СВОим Вых эс:? ад; ю.:з(1.. входом ре гугятора в .-) а.",!! ВыхОдом ре(улятОр а

И 3 ЛХ: ДС)тл } (-Гт;(С}(ИТЕЗ}Ь!! ÎÃО бЛОКа

21, ВХО)(.» К . .;.. ГO:-ВЯ.=. ННЬ(г: (ат !И— ()) 1 т ) 1 11 — . И c jif-;}(i 1 И Э ВЫХОДОВ

:-:С })Г::: ..: ИС, Ющг с> б.(ОКа 20, два т(Г, Г ИХ ., X?Да КСIOPOI O СВЯЗаНЫ С ЗаДаЮЩИМ}т, -!iili pг)т у ЛЯТсрОВ ") И 1 4 т а BXOj:17 ! (а- чт! }< а.,и 2 и 3 H выходс.. блока (9

1B!ñ1,ия, г(ер(нада д="BBBHH}3 по i

:тИ}: 1)Л;() 8 И 17 И ЫХОЛОМ фс)рмируЮ—

Г,! i }(:» ) 8 }3 ходы к О ОрО О сотэд(:;.;:ы (.;:17 !ика((и 2 и 8, у —;?();i("т Во р.. ботает следующим сб1 (((3 )| 1 °

1105210

10 где G (3) дР = Р— Рв

R L т Ьт (9) (4) дР дР

FВ (ь tс ° ) т Ь (10) Е(t, — СГ

"де L<, L

Ст.з

35 (5) Бкт

D = F x „

R = Ф. F x.

F = К, Г ° х, (12) (6) (7) 50 т

F xc

Г + FxT (13) х — к он цент раци я ле гколету чего р компонента в сырье; дР р, — максимально допустимое значение перепада давления в колонне, определяющее границу з ахле бывани я ; 5

А„-А, В,  — постоянные коэффициенты, и передает соответствующие сигналы на блок сравнения 19 перепада давления по колонне .

Блок сравнения 19 по информации от датчиков 16 и 17 определяет перепад давления в колонне где дР— перепад давления в колонне;

Pk,,P8 — давление куба и верха колонны, и сравнивает с максимально допустимым 0 значением при текущей нагрузке

Если условие (4) выполняется, то на корректирующий блок 20 передает— ся си гнал, соот вет ст вующий рассчит анному формирующим блоком 18 флегмовому числу

Если условие (4) не выполняется, то процесс разделения находится вбли— зи захлебывания, Блок сравнения

19 прй этом рассчитывает новое значение флегмового числа в сторону уменьшения

Р = Р— К (Р— дур„), где К вЂ” коэффициент пропорциональности °

Корректирующий блок 20 по информа-40

Ции от датчиков 2 и 3 и сигналу от блока сравнения 19 рассчитывает значения расхода и внешней флегмы и рас— хода экстрагента и выдает управляю-. щие сигналы на регуляторы 5 и 14. 45 где R — расход внешней флегмы;

Р— расход экстрагента в колонну; х „- концентрация тяжелокипящего компонента в сырье1

К, — коэффициент, учитывающий поглотительную способность экстрагента.

Одновременно корректирующий блок

20 передает информацию о значениях расхода и состава сырья и рассчитанных управляющих значениях расхода 60 флегмы P и расхода экстрагента на вычислительный блок 21, ПослЕднйй по информации от датчиков 7, 11 и 12 и корректирующего блока 20 рассчитывает количество теплоносителя, кото- Я рое необходимо подато в куб колонны для попдержани я соот вет ст вующей температуры в кубе, и парового потока внутри колонны при изменении внешних материальных потокоь (расход сырья, флегмы, экстрагента) и с учетом возмущений по составу питан:.-.

G = G + G + (8) общий рас ход теплоносителя в куб колонны; расход теплоносител»-., необходимый для испарения сырья и обеспечения парового потока в укрепляющей секции

-? —. 1) °

I . ас. : ...:.<1сите. я, необревания экстаг .нта.

F6 Б кт — t p) Б )

1т теплота испарения флегмы и сырья; теплота конденсации пара (тплоносителя); теплое мкость сырья и экстрагента; температура, сырья, экстрагеита и куба соответственно; задан::ое значение насыщаемо ти экстрагента углеводородами на уровне верхней контрольной тарелки . где Р— расход дистиллята, определяемый из материального баланса где S — текущее значение насыщаеk мости в кубе колонны.

Вычислительный блок 21 выдает сигнал, соответствующий рассчитанному значению GT, на сумматор 23, который интегрирует его с выходным сигналом регулятора 22, формирующимся по информации от датчика 7, и выдает управляющий сигнал на регулятор 9, Предлагаемое устройство позволяет ст абилизиров ать разделительный э фl 105210 материальным потоСоставитель T.Чулкона

Редактор Т.Митейко Техред A.Ач Корректор A Òÿñêî

Заказ 5411/4 Тираж б 82 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул, Проектная, 4 фект колонны и уменьшить энергозатратн процесса зкстрактивной ректификации за счет регулирования флегмового числа с учетом гидродинамической обстановки процесса по режиму захлебывания и управления паровым потоком в колонне с учетом процесса теплопередачи от энергоносителя, поступающего н куб колонны, к изменившимся кам.

И пользование предлагаемого ус-ройства позволяет снизить потери изоамиленов с дистиллятом на 0,1%,, уменьшить расходные коэффициенты по эк -.трагенту на 0,4 на 1 т сырья и по пару — на 0,015 Гкал на 1 т изопрена.