Устройство для автоматического регулирования работы ректификационной колонны

 

Изобретение относится к устройству для автоматического регулирования работы ректификационной колонны, может быть использовано в нефтехимической промышленности и позволяет минимизировать суммарные энергозатраты на процесс, а также повысить производительность колонны за счет улучшения качества регулирования. Устройство содержит контур регулирования температуры на выходе из печи: датчик температуры (Д) 7, регулятор (Р) 6, исполнительный механизм (ИМ) 8 на линии подачи топлива в печь; контур регулирования расхода водяного пара в колонну: Д 13 расхода, Р 12, ИМ 14 на линии подачи водяного пара. К камере задания Р 12 подключен ограничитель 11, вход которого связан с последовательно соединенными Д расхода сырья блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 10. Выход блока 2 через последовательно соединенные блок 3 умножения, сумматор 4 и ограничитель 5 подключен к камере задания Р 6 температуры. 1 ил. i (Л ОО СП СО 4 сд 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 В 01 D 3 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЖЪЯМО ТЕКА

Щ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3992142/23-26 (22) 20. 12.85 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения «Нефтехимавтоматика» (72) Н. П. Ушатинская, Н. П. Сафонова, Н. В. Сидорова, А. Н. Ащин, В. М. Слободкин и Ш; А. Миндубаев (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1039517, кл. В 01 D 3/42, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1018670, кл. В 01 D 3/42, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ (57) Изобретение относится к устройству для автоматического регулирования работы ректификационной колонны, может быть использовано в нефтехимической промышлен„„SU„„1353456 А1 ности и позволяет минимизировать суммарные энергозатраты на процесс, а также повысить производительность колонны за счет улучшения качества регулирования. Устройство содержит контур регулирования температуры на выходе из печи: датчик температуры (Д) 7, регулятор (Р) 6, исполнительный механизм (ИМ) 8 на линии подачи топлива в печь; контур регулирования расхода водяного пара в колонну: Д 13 расхода, Р 12, ИМ 14 на линии подачи водяного пара. К камере задания P 12 подключен ограничитель 11, вход которого связан с последовательно соединенными Д расхода сырья блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 10. Выход блока 2 через последовательно соединенные блок 3 умножения, сумматор 4 и ограничитель 5 подключен к камере задания Р 6 температуры. 1 ил.

1353456

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования ввода тепла в ректификационную колонну и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — минимизация суммарных энергозатрат на процесс и повышение производительности колонны за счет улучшения качества регулирования.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для автоматического регулирования работы ректификационной колонны.

Устройство содержит датчик 1 расхода сырья, связанный с блоком 2 извлечения квадратного корня, первый выходной сигнал которого соединен с блоком 3 умножения на постоянный коэффициент, связанным с сумматором 4, выход которого через ограничитель 5 соединен с первым входом регулятора 6 температуры, связанный вторым входом с датчиком 7 температуры сырья на выходе из печи, а выходом — с исполнительным механизмом 8 на линии топлива в печь. Второй выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня связан с блоком

9 умножения на постоянный коэффициент, соединенный с сумматором 10, выходной сигнал которого через ограничитель 11 поступает на первый вход регулятора 12, соединенный вторым входом с выходом датчика 13 расхода водяного пара в колонну, а выходом — с исполнительным механизмом 14 на линии водяного пара в колонну.

Устройство для автоматического регулирования ввода тепла в ректификационную колонну имеет два связанных контура регулирования: контур регулирования температуры сырья на выходе из печи путем изменения расхода топлива, подаваемого в печь, в зависимости от расхода сырья и текущего значения температуры и контур регулирования расхода водяного пара в колонну в зависимости от расхода сырья и текущего значения расхода водяного пара.

Задание регулятору 6 температуры сырья на выходе из печи формируют датчик 1 расхода сырья, блок 2 извлечения квадратного корня, блок 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 4

Pa e=Ki F+K2, где Ро б — задание регулятору температуры сырья на выходе из печи;

F — текущее значение расхода сырья в колонну;

K1 — коэффициент, определяющий зависимость температуры нагрева сырья на выходе из печи от расхода сырья;

К2 — коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывания» в колонне.

Если Pq q)P q, т.е. задание регулятору температуры выхода из печи превышает максимальное допустимое значение температуры по условиям технической эксплуатации, установленного с помощью ограничителя 5, последний не пропускает на регулятор 6 сигнал Рз 6, а передает в качестве задания регулятору 6 сигнал

Р„@, что не позволяет подняться температуре на выходе из печи выше допустимого значения.

Задание регулятору расхода водяного пара в колонну 12 формируют датчик 1 расхода сырья, блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 10

Р9 12=КЗ вЂ” K4F! где Рз12 — задание регулятору расхода водяного пара в колонну;

Кз — коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывания» в колонне;

К4 — коэффициент, определяющий зависимость расхода водяного лара от расхода сырья.

Если Р1 12)P 11, т.е. если задание регулятору расхода водяного пара в колонну выше максимально допустимого значения, установленного на ограничителе 11, последний не пропускает на регулятор 12 сигнал Рз12, а передает в качестве задания регулятору 12 сигнал Р, „11, что не позволяет увеличить расход водяного пара выше максимально допустимого значения.

В установившемся состоянии регуляторы 6 и 12 с помощью исполнительных механизмов 8 и 14 поддерживают минимальные суммарные энергозатраты, обеспечивая работу колонны в режиме «предзахлебывания».

Например, в колонну поступает 796 т/ч сырья, температура сырья на выходе из печи 357 С, расход топлива 9 79 т ут/ч (тонна условного топлива в час), расход

40 водяного пара 14465 кг/ч, паровой поток в колонне (сумма потоков углеводородных паров и водяного пара) 72920 м /ч, паровой поток режима «захлебывания»

72925 м /ч, суммарные удельные энергозатраты 14,45 Кг ут/т сырья.

4> При изменении расхода сырья (снижении до 717 т/ч) изменяется выходной сигнал датчика 1 расхода сырья, что изменяет (уменьшает) выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня и приводит к последовательному изменению (уменьшению) выходных сигналов блока 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматора 4, определяющих задание регулятору 6 температуры (температура на выходе из печи должна быть понижена до 351 С). Измененный выходной сигнал сумматора 4, поступая через ограничитель 5 на регулятор 6, нарушает в нем равновесие (текущее значение температуры, измеренное

1353456

Формула изобретения

Составитель Т. Годеншина

Ред актор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 5309/7 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, >K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 датчиком 7, равно 357 С, а должно быть

351 С), что приводит к изменению (уменьшению) выходного сигнала регулятора 6, вызывающего изменение положения исполнительного механизма 8, обеспечивающего изменение (сокращение) расхода топлива в печь, которое продолжается до тех пор, пока температура на выходе из печи достигает заданного значения, что приводит к восстановлению равновесия в регуляторе 6. Ограничитель 5 настроен по максимуму, т.е., если задание регулятору 6 температуры, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырья, блоком 2 извлечения квадратного корня, блоком 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматором 4, выше максимально допустимой по правилам технической эксплуатации, ограничитель 5 передает регулятору 6 задание на уровне максимально допустимой температуры.

Одновременно измененный (уменьшенный) выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня вызывает изменение (уменьшение) выходного сигнала блока 9 умножения на постоянный коэффициент и изменение (увеличение) выходного сигнала сумматора 10, определяющих задание регулятору 12 расхода водяного пара (расход водяного пара должен быть повышен до

18475 кг/ч) . Измененный выходной сигнал сумматора 10, поступая через ограничитель 11 в регулятор 12, нарушает в нем равновесие (текущее значение расхода водяного пара, замеряемое датчиком 13, равно

14465 кг/ч, а должно быть 18475 кг/ч), что приводит к изменению (увеличению) выходного сигнала регулятора 12, вызывающего изменение положения исполнительного механизма 14, обеспечивающего изменение (повышение) расхода водяного пара в колонну, которое продолжается до тех пор, пока расход водяного пара достигает заданного значения, что приводит к восстановлению равновесия в регуляторе 12.

Ограничитель 11 настроен по максимуму, т.е., если задание на расход водяного пара, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырья, блоком 2 извлечения квадратного корня, блоком 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматором 1О, превышает максимально допустимое значение, ограничитель

11 передаст регулятору 12 задание на уровне максимально допустимого значения.

В новом установившемся состоянии при расходе сырья 717 т/ч температура на выходе из печи равна 351 С (на 6 С ниже), расход топлива 8,01 т ут/ч (на 1,78 т ут/ч меньше), расход водяного пара 18475 кг/ч (на 4010 кг/ч выше), паровой поток в колонне 72714 м /ч, паровой поток режима

«захлебывания» 72925 мз/ч, суммарные удельные энергозатраты на процесс 10,30 кг ут/т сырья, снижение удельных энергозатрат на 4,15 кг ут/т сырья, экономия топлива 1,78 т ут/ч.

При увеличении расхода сырья устройство обеспечивает повышение температуры сырья на выходе из печи и сокращение расхода водяного пара, не допуская работы колонны в режиме «захлебывания» и сокращая суммарные энергозатраты на процесс.

Устройство для автоматического регулирования работы ректификационной колонны, содержащее датчики расхода и температуры нагрева сырья, датчик расхода водяного пара, соединенный через регулятор с исполнительным механизмом на линии подачи водяного пара в колонну, сумматоры, блоки умножения, ограничители, отличающееся тем что, с целью минимизации суммарных энергозатрат на процесс и повышения производительности колонны за счет улучшения качества регулирования, оно дополнительно содержит блок извлечения квадратного корня, регулятор расхода топлива в печь с исполнительным механизмом, при этом датчик расхода сырья связан с входом блока извлечения квадратного корня, первый выход которого через первые блок умножения, сумматор и ограничитель связан с первым входом регулятора температуры, соединенного вторым входом с датчиком температуры, а второй выход блока извлечения квадратного корня соединен через вторые блок умножения, сумматор и ограничитель с вторым входом регулятора расхода водяного пара.