Устройство для автоматического регулирования сложной ректификационной колонны с глухими тарелками

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано для автоматического регулирования технологического режима сложной ректификационной колонны с глухими тарелками . Цель изобретения - повышение отбора получаемых продуктов за счет повышения качества регулирования. В .остав устройства входят вход 1 по .

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) 594ВО

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ, »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4152041/23-26, (22) 27. 11.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) В.М.Слободкин, Ш.А.К.Миндубаев и Н.П.Ушатинская (53) 66.012 52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 738633, кл, В 01 D 3/42,.1977.

Авторское свидетельство СССР

У 517309, кл. В 01 D 3/42, 1974 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ С ГЛУХИМИ ТАРЕЛКАМИ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано для автоматического регулирования технологического режима сложной ректификационной колонны с глухими тарелками. Цель изобретения " повьппение отбора получаемых продуктов за счет повьппения качества регулирования. В

".остав устройства входят вход 1 по

i4iiOOO сырью, датчик (Д) 2 расхода сырья, трубчатая печь 3, сложная ректификационная колонна 4 с глухими тарелками 5 и 6, выход 7 по дистиллату (бензину), первый 8 и второй 9 погоны, соответственно керосин и дизельное топливо, выход 10 по остатку (мазут)„ конденсатор-холодильник 11, емкость 12 орошения, анализатор 13 качества дистиллата, переток 14, отпарная колонна 15, Д 16 расхода первого бокового погона, анализатор 17 качества, переток 18, отпарная ко-, лонна 19, Д 20 расхода второго бокового погона, анализатор 21 качества, Д 22 расхода остатка, острое орошение 23, первое 24 и второе 25

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано для автоматического регулирования технологического режима сложной ректификационной колонны с глухими тарелками установок первичной переработки нефти или вторичной перегонки широкой фракции.

Цель изобретения — повышение отбора целевых продуктов за счет повышения качества регулирования.

На чертеже представлено предлагаемое устройство,.

Сырье. (например, отбензиненная нефть) 1, расход которого замеряется датчиком 2 расхода, нагревается в змеевике трубчатой печи 3 и поступает в сложную ректификационную колонну 4 с глухими тарелками 5 и 6, где разделяется на четыре продукта: дистиллат (бензин) 7, первый боковой погон (керосин) 8, второй боковой погон (дизельное топливо) 9 и остаток (мазут) 10.

Дистиллат (бензин), выводимый с верха колонны 4, через конденсаторхолодильник 11 поступает в емкость

12 орошения, отжуда часть дистиллата

I (бензина) направляется как острое орошение в сложную колонну 4, а избыток, качество которого замеряется циркуляционные орошения, регулятор (Р) 29 подачи орошения 23, исполнительный механизм 27, блок 28 динамической задержки, множитель 29 на постоянный коэффициент, сумматор (С)

30, Р 31 качества дистиллата, С 32 и 33, теплообменник 34; Р 35 орошения

24, исполнительный механизм Зб,блок

37 динамической задержки, множитель

38 на постоянный коэффициент, С 39, P 40 качества первого бокового погона, теплообменник 41, Р 42, исполнительный механизм 43, блок 44 динамической задержки,.множитель 45 на постоянный коэффициент, С 46 и Р 47 качества второго бокового погона. !

1 анализатором 13 качества, выводится с установки по линии 7.

Первый боковой погон (керосин) с глухой тарелки 5 сложной колонны 4 по перетоку 14 направляется в отпарную колонну 15, с низу которой выводится товарный первый боковой погон (керосин) 8. Расход последнего измеряется датчиком 16, а качество—

10 анализатором 17 качества.

Второй боковой погон (диэельное топливо) с глухой тарелки 6 сложной колонны 4 по перетоку 18 направляется в отпарную колонну 19, с низу которой выводится товарный второй боковой. погон (дизельное топливо) 9.

Расход последнего измеряется датчиком 20, а качество — анализатором

21 качества.

20 Из куба сложной колонны 4 выводится остаток (мазут) 10, расход которого измеряется датчиком 22, Избыток тепла из сложной колонны

4 выводится острым 23 и двумя цирку". ляционными 24 и 25 орошениями.

Подача острого орошения 23 в сложную колонну 4 регулируется регулятором 26, связанным с исполнительным . механизмом 27 на линии 23 подачи ост30 рого орошения s сложную колонну 4 в зависимости от расхода сырья, времени заназдывания по каналу расход сырья — расход острого орошения, ка11000

30

3 14 чества получаемого дистиллата (бензина) и суммы расходов первого бокового погона (керасина), второго бокового .погона (дизельное топливо) и остатка (мазута). При этом первый выход датчика 2 расхода сырья через блок 28 динамической задержки и множитель 29 на постоянный коэффициент поступает на первый вход сумматора

30, второй вход которого соединен с выходом регулятора 31 качества дистиллата (бензина), связанного своим г входом с выходом анализатора 13 качества дистиллата (бензина), а выход — с первым входом регулятора

26 острого. орошения, второи вход которого соединен с выходом сумматора

32, связанного своим первым входом с выходом датчика 16 расхода первого бокового погона (керасина), а вторым входом — с первым выходом сумматора 33, связанного своими вхо- дами с выходами датчиков расхода второго бокового погона (дизельного топлива) 20 и остатка (мазута) 22.

Выход верхнего циркуляционного орошения 24 через теплоабменник 34 регулируется регулятором 35, связанным с исполнительным механизмом 36 на линии вывода из сложной колонны

4 верхнего циркуляцианного орошения

24 в зависимости от расхода сырья, времени запаздывания по каналу расход сырья — расход верхнего циркуляционного орошения, сужаю расхо;,лв второго бокового погона (дизельного топлива) и остатка (мазута). При этом второй выход датчика 2 -расхода сырья блок 37 динамической задержки и множитель 38 на постоянный коэффициент поступает на первый вход сумматора 39, на второй вход которого поступает выходной сигнал регулятора 40 качества первого бокового погона (керосина), соединенного с анализатором 17 качества первого бокового погона (керосина), а ( выход сумматора 39 связан с первым входом регулятора 35 верхнего циркуляциа»нога орошения, второй вход которого связан с вторым выходом сумматора 33.

Вывод нижнего циркуляционнога орошения 25 через теплообменник

41 регулируется регулятором 42 с исполнительным механизмом 43 на линии вЫвода нижнего циркуляционного орошения в зависимости ат расхода сырья, времени запаздывания па каналу расход сырья — расход нижнего циркуляциан»ага орошения„ качества второго бокового погона (дизельного топлива) и расхода остатка (мазута).

При этом третий выход датчика 2 расхода сырья через блок 44 динамической задержки и множитель 45 на постоянный коэффициент связан с первым входом сумматора 46, связанного вторым входом с выходом регулятора 47 качества второго бокового погона (дизельного топлива), соединенного с выходом анализатора 21 качества второго бокового погона (дизельнаго топлива), а выходом — с первым входом регулятора 42 »иж циркуляпионного орошеппя, вход которого соединен с вторым выходам дат - гка 22 рас— хода остатка (мазута).

В установившемся состоянии предлагаемое устройство работает следуюшим образом.

Регуляторами качества дистпллата (бензина) 31, первого баковага погана (керасина) 40 и второго баковага погона (дизельнога топлива) 47 установлено задание по качеству дистиллата (бензина), первого бокавага погона (керосина) и второго бокового погона (дизель»аго топлива) (например, плотности или молекулярного веса,или температуры вспышки, или температуры конца кипения, илп температуры выхода 10Е, илп 907 точек и т.д,). Анализатор качества дистиллата (бензина) 13 (первого бокаьога погона (керосина) 17, второго бокового погона (дизельногo топлива) ?1) измеряет текущее значиение показателя качества и передает зту и. формацию регулятору 31 (40 и 47). Регуля-.oð

31 (40 и 47) сравнивает текущс". з»ачение показателя качества дистиллата (первага бокового погана, второго бокового погона) с. задан»;и; и при их согласовании передает постоянный сигнал сумматору 30 (39 и 46) куда также при постоянной загрузке по сырью поступает через блок 28 (37 и 44) динамической задержки и множитель 29 (38 и 45) на постоянный коэффициент второй постоял ый сигнал. Сумма двух постоя»»ых сигналов остается постоянной и выходной сигнал сумматора 30 (39 и 46), поступающий в камеру "Заца»пе регулятора 26 (35 и 42), постаячен. Па1411000

10 l5

20 ступая на входы сумматора 32> изменяют (увеличивают) его выходной сиг30 нал, который, поступая в камеру "Переменная" регулятора 26, способствует восстановлению в нем равновесия, так как измененному (увеличенному) расходу сырья соответствует измененный (увеличенный) расход продуктов, выводимых из колонны в жидкой фазе ниже сечения ввода острого орошения, и измененный {увеличенный) поток острого орошения. В новом установившемся ф0 состоянии расхода сырья (с 266 до

300 м /ч) расход первого бокового погона изменяется с 52,0 до 58,2 мз/ч, ! второго бокового погона — с 40,0 до

45,2 мЗ/ч,остатка — с 148 до 167,6 м /ч, 45 острого орошения — с 30,0 до 33,8 м ч, верхнего циркуляционного орошения— с 50,0 до 56,5.м /ч, нижнего циркуляционного орошения — с 70,0 до

79,1 м /ч.

При понижении расхода сырья в сложную колонну 4 действия предлагаемого устройства аналогичны, но противоположно направлены.

При изменении задания по качеству дистиллата (например, требуется получить дистиллат (бензин) с плотностью 0,790 вместо 0,780) изменяется задание регулятору 31, что при.водит к изменению (уменьшение) его

В связи с изменением (увеличением) расхода сырья в колонну с соответствующим сдвигом во времени. изменяются (увеличатся) потоки первого и второго боковых погонов и остатка, что приводит к изменению (увеличению) выходных сигналов датчиков расходов первого бокового погона 16, второго бокового погона 20 и остатка 22, Из" мененный (увеличенный) выходной сигнал датчика 22 расхода остатка, по" ступая в камеру 1 Переменная" регулятора 42, способствует восстановлению в нем равновесия, так как при измененном (повышенном) расходе сырья изменяется (увеличивается) расход остатка и изменяется (повышается) расход нижнего циркуляционного орошения, т.е. нижнее циркуляционное орошение обеспечивает конденсацию необходимого количества фракций, выводимых в жидкой фазе ° стоянным также остается выходной сигнал сумматора 32 (33) и датчика 22 расхода остатка (маэута), поступающий в камеру 1Переменная1 регулятора 26 (35 и 42). Равновесие в регу- " ляторе 26 (35 и 42) не нарушается, следовательно исполнительный меха- . низм 27 (36 и 43) остается в неизменном положении,обеспечивая необходимый поток острого (верхнего и нижнего циркуляционных) орошения.

При изменеиии расхода сырья (на пример, увеличении с 266 до 300 м1/ч) изменяется (увеличивается) выходной сигнал датчика 2 расход сырья, что вызывает изменение (увеличение) вы" ходных сигналов блоков 28, 37 и 44 динамической задержки с соответству. ющей задержкой во времени (12, 8 и

5 мин) и множителей 29, 38 и 45 на постоянный коэффициент, Измененные выходные сигналы множителей 29, 38 и 45 поступают на вход сумматоров 30,39 и 46 и изменяют (увеличивают) их выходные сигналы, поступающие в камеры

"Задание" регуляторов 26, 35 и 42.В регуляторах 26, 35 и 42 йарушается равновесие, для его сохранения регулятор вырабатывает измененный выходной сигнал, который, поступая на исполнительный механизм 27, 36 и 42,,изменяет {увеличивает открытие) его ,положения, увеличивая потоки острого, верхнего и нижнего циркуляционных орошений.

Измененные (увеличенные) выходные сигналы датчиков расхода остатка 22 и второго бокового погона 20, поступая в сумматор 33, изменяют (увеличивают) его выходной сигнал, корый, поступая в камеру "Переменная регулятора 35, способствует восстановлению в нем равновесия,так как при измененном (повышенном) расходе сырья изменяется (увеличивается) расход второго бокового погона, изменяется (увеличивается) сумма расходов остатка и второго бокового погона, выводимых иэ колонны ниже верхнего циркуляционного орошения в жидкой фазе, и изменяется (увеличивается) расход верхнего циркуляционного орошения, т.е. верхнее циркуляционное орошение обеспечивает конденсацию необходимого количества фракций, выводимых из колонны ниже сечения верхнего циркуляционного орошения . в жидкой фазе.

Измененные (увеличенные) выходные сигналы сумматора 33 и датчика 16 расхода первого бокового погона, по1411000

8. выходного сигнала и вызывает изменение (уменьшение) выходного сигнала сумматора 30, поступающего в камеру

"Задание" регулятора 26 и нарушающего в нем равновесие. Регулятор 26 для восстановления равновесия вырабатывает измененный выходной сигнал, который изменяет положение исполнительного механизма 27. Поток острого орошения в колонну изменяется (уменьшается), что приводит к повышению плотности дистиллата и изменению (уменьшению) расхода первого бокового погона, измеряемого датчиком 16. Измененный (уменьшенный) выходной сигнал датчика 16 изменяет (уменьшает) выходной сигнал сумматора 32, который, поступая в камеру "Переменная" регулятора 26, способствует установлению равновесия в нем. В результате при повышении . плотности дисталлата возрастает его расход и понижается расход первого бокового погона.

При изменении задания по качеству первого бокового погона (напри- . мер, требуется понизить температуру конца кипения первого бокового погона (керосина) на 2 С) изменяется задание регулятору 40,за счет чего возникает рассогласование между заданным и текущим значениями температуры конца кипения первого бокового погона (керосина), что приводит к изменению (увеличению) его выходного сигнала, поступающего в сумматор

39. Измененный (увеличенный) выходной сигнал сумматора 39, поступая в камеру "Задание" регулятора 35, нарушает в нем равновесие, что приводит к изменению его выходного сигнала, поступающего на исполнительный механизм 36. Последний изменяет (увеличивает открытие) свое положение и поток верхнего циркуляционного орошения изменяется (увеличивается), вызывая изменение (увеличение) расхода жидкости по перетоку 18 во вторую отпарную колонну 19 и последующее в момент t изменение (увеличе1 ние) расхода второго бокового погона (дизельного топлива), приводящее к изменению (увеличению) выходного сигнала датчика 20 расхода, Измененный (увеличенный) выходной сигнал датчика 20 расхода, поступая на вход сумматора 33, вызывает изменение (увеличение) его выходного сигнала, поступающего в качестве переменной на вход регулятора 35, способствуя установлению в нем равнове5 сия, и слагаемого на вход сумматора

32, вызывая изменение (увеличение) выходного сумматора 32,постующего в камеру Переменная регулятора

26. Одновременно с изменением (увеличением) расходов верхнего циркуляционного орошения и жидкости по перетоку 18 изменяется (уменьшается) паровой поток через глухую тарелку

5 колонны 4, состав которого также изменяется (облегчается), что в момент t > воспринимается анализатором

13 качества дистиллата. При этом

t7 t1, .

Выходной сигнал анализатора 13 изменяется (уменьшается), что приводит к нарушению равновесия в ре ляторе 31, для восстановления которого регулятор 31 вырабатывает измененный сигнал, rrpoxop @HÉ через матор 30 в камеру "Задание" регулятора 26, который для восстановления равновесия вырабатывает измененный сигнал, поступающий на исполнительный механизм 27 и приводящий к изменению (сокращению) острого орошения.

Но в связи с тем, что изменение потока второго бокового погана (дизельного топлива) фиксируется датчиком 20 ранее, чем наступает изме35 кение качества дисталлата, измеряемое анализатором 13, так как равновесие в регуляторе 26 нарушается ранее, так как измененный (увели,ченный) выходной сигнал датчика 20 10 через сумматоры 33 и 32 поступает ,в камеру "Переменная" и вынуждает регулятор 26 изменять (уменьшать) открытие исполнительного мехачизма 27, изменяя (сокращая) поток острого орошения.

Таким образом, изменение (сокращение) потока острого орошения происходит до изменения качества дистиллата. Измененный (уменьшенный) поток

50 острого орошения приводит к изменению (сокращению) расхода жидкости по перетоку 14 с глухой тарелки 5 сложной колонны 4 в первую отпаренную колонну 15 и последующему изменению

55 (сокращению) расхода первого бокового погона, измеряем .-о датчиком 16 и изменению (уменьше:.. . 1 его выходного сигнала, поступаю. †. о на вход I 41 1,000

10 сумматора 32. Измененный выходной сигнал су гматора 32, поступая на вход регулятора 26, способствует установлению равновесия в нем.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования сложной ректификационнай колонны с глухими тарелками, содержащее контур острого орошения, состоящий из последовательно соединенных емкости орошения и исполнительного механизма подачи, вход контура острого орошения соединен с верхом ректификационной колонны, а выход соединен с ректифчкационной колонной в точке, расположенной меж— ду верхом ректификационной колонны и первой глухой тарелкой, верхний и нижний контуры циркуляционнаго орошения, каждый из которых состоит иэ исполнительного механизма, вход верхнего контура циркуляционного ороше-. ния соединен с ректификационной колонной мех,цу первой и второй глу-хими тарелками, а выход соединен с .ректификационной колонной нее первой глухой тарелки,, а также датчик расхода сырья первые, вторые и третьи датчики расхода и анализаторы г.а-гества получаемых продуктов, выходы первого., второго и гретьего регуляторов соединены с управляющими входами исполнительных механизмов подачи соответственно острого, верхнего и нижнего циркуляционных оро— шений, первую и вторую отпарные колонны„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отбора получаемых продуктов эа счет повышения качества регулирования, в него до,полнительно введены первые и вторые перетоки и отпарные колонны, первые, вторые и третьи блоки динамической задержки и соответственна множители

1а постоянный коэффициент, первый— пятый сумматоры, четвертый, пятый и шестой регуляторы, печь поцогрева сырья, а также конденсатор-холодильникв контур острого орошения, первый и второй теплоабменники, при этом первый выход цатчика сырья через последовательно соединенные первые, вторые и третьи блоки динамической задержки и множители на постоянный коэфф лциент соединены с первыми входами соответственна первого, второго

v. третьего сумматоров вторые входы

1Î

35 .10

ЯI

5О

55 которых через четвергый, пятый и шестой регуляторы соединены с выходами первого, второго и третьего анализаторов качества получаемых продуктов, выходы первого, второго и третьего сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего регуляторов расхода получаемых продуктов, вторые входы которь|х соединены соответственно с выходом четвертого сумматора, с первым входам четвертого и с выходом пятого сумматора, с первым входом пятого сумматора, выходы первого и второго цатчиков расхода получаемых продуктов соединены соответственно с вторыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход конденсатора-холодильника соединен с входом контура острого орошения, вь:ход конденсатора-холодильника соединен с входом емкости оро:ii ННН> выход которой через первый анализатор качества соединен с технологическим выхоцом дистиллата (бензина) ректификационной колонны, вход первой отпарноч колонны соединен -ерез первый переток с ректификационной колонной под первой глухой тарелкой, первый выход первой отпар:-1ай колонны соединен с ректификационной колонной над первой глухой тарелкой, второи выход первой отпарной колонной через последовательна соединенные первый датчик расхода и второй анализатор качества получаемого продукта соединен с технологическим выходом керосина ректификацианной колонны, вход первого теплообменника соединен с входом контура верхнего циркуляционного орошения, а выход первого теплоабменника через соответствующий исполнительный механизм подачи соединен с выходам контура верхнего циркуляционного орошения, вход, второй атпарной колонны соединен через второй .переток с ректификационной колонной под второй глухой тарелкой, первый выход второй отпарной колонны соединен с ректификационной колонной под второй глу1 хой тарелкой, второй выход второй отпарной колонны соединен через последовательна соединенные второй дат-. чик расхоца и анализатор качества получаемого продукта с технологическим выходом дизтоплива ректификационной

1 колонны вход нижнего контура цирку1 ляционного орошения соединен с ни12

» 11000

Составитель А.Прусковцов

Редактор И.Дербак Техред Л.Олийнык Корректор В.Гирняк

Заказ 3506/7 Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-пблиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зом ректификационной колоны и с входом второго теплообменника, выход которого через соответствующий исполнительный механизм подачи соединен .с выходом нижнего контура циркуляционного орошения и с ректнфикационной колонной под второй глухой тарелкой, нижняя часть ректификационной колонны через третий датчик расхода получа1 емого продукта соединена с технологическим выходом ректификационной колонны, а через последовательно соеди5 ненные нагревательную печь и датчик расхода, сырья соединена с технологическим входом ректификационной колонны, выход третьего датчика расхода получаемых продуктов соединен с вторым axqpoM третьего регулятора.