Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации

 

Изобретение относится к автоматизации процессов экстрактивной ректификации, может быть использовано в производствах дивинила из бутана и изопрена из изопентана в химической и других отраслях промышленности и позволяет снизить потери продуктов при разделении. Устройство включает соединенные между собой соответствующим образом датчики 10, 11 расхода сырья, датчики 8, 9 состава сырья, датчик 5 и регулятор 6 расхода растворителя, клапан 7, датчик 4 расхода дистиллята, датчик 17 состава тяжелокипящей фракции, датчик 12 перепада температуры в исчерпывающей секции колонны, блок 28 соотношения. Устройство также содержит регулятор 25 перепада температуры, датчик 14 и регулятор 15 расхода рецикла, клапан 16, датчик 13 состава дистиллята, шесть блоков 18, 19, 22, 23, 30, 32 умножения, пять сумматоров 20, 24, 29, 31, 34, блок 33 деления, коммутатор 27, функциональный блок 21 и блок 26 сравнения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТНЕННЬй КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯ14 И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННт СССР (21) 4413275/31-26 (22) 18.04.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Воронежский технологический институт (72) В. С. Кудряшов, А. А. Сыромятников, М. М. Портнов, С. Е. Бережецкий и Р. Ю. Лякшиев (53) 66.912-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 954413, кл. В 01 D 3/42, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 718120, кл. В 01 D 3/42, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматизации процессов экстрактивной ректификации, может быть использовано в производствах

SU,» 1599037 А I дивинила из бутана и изопрена из изопентана в химической и других отраслях промышленности и позволяет снизить потери продуктов при разделении. Устройство включает соединенные между собой соответствующим образцом датчики 10, 11 расхода сырья, датчики 8, 9 состава сырья, датчик 5 и регулятор 6 расхода растворителя, клапан 7, датчик 4 расхода дистиллята, датчик 17 состава тяжелокипящей фракции, датчик 12 перепада температуры в исчерпывающей секции колонны, блок 28 соотношения. Устройство также содержит регулятор 25 перепада температуры, датчик 14 и регулятор 15 расхода рецикла, клапан

16„датчик 13 состава дистиллята, шесть блоков 18, 19, 22, 23, 30, 32 умножения, пять сумматоров 20, 24, 29, 31, 34, блок

33 деления, коммутатор 27. функциональный блок 21 и блок 26 сравнения. 1 ил.

1599037 и коммутатора 27, сумматор 29, связанный своими входами с датчиком 17 и вторым выходом коммутатора 27, блок 30 умножения, связанный своими входами с датчиком 14 40 и выходом сумматора 29, сумматор 31, связанный своими входами с датчиком 13 и третьим выходом коммутатора 27, блок 32 умножения, связанный своими входами с датчиком 4 и выходом сумматора 31, блок 33 де- 45 ления, связанный своими входами с датчиком 17 и выходом блока 32 умножения, сумматор 34, связанный своими входами с выходами регулятора 25 перепада температуры, блока 30 умножения и блока ЗЗ деления. 50

Устройство работает следующим образом.

Блок 18 умножения по сигналам от датчиков 8, 10, рассчитывает произведение

X»:, где Fi — расход сырья; 55

Х „— концентрация тяжелокипящей фракции в сырье.

Блок 19 умножения по сигналам от датИзобретение относится к автоматическому управлению процессом экстрактивной ректификации и может быть использовано, например, в производстве дивинила из бутана и изопрена из изопентана в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является снижение потерь продуктов при разделении.

На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации, Устройство содержит колонны 1, 2 экстрактивной ректификации (КЭР), колонну 3 десорбции (КД), датчик 4 расхода дистиллята КЭР 1, датчик 5 расхода растворителя, регулятор 6, клапан 7, датчики 8, 9 состава сырья, датчики 10, 11 расхода сырья, датчик 12 перепада температуры в исчерпывающей секции КЭР 1, датчик 13 состава дистиллята КЭР 1, датчик 14 расхода рецикла, регулятор 15, клапан 16, датчик 17 состава тяжелокипящей фракции, блок 18 умножения, связанный своими входами с датчиками 8, IO, блок 19 умножения, связанный своими входами с выходами блоков 18, 19 умножения, сумматор 20, связанный своим выходом с входом функционального блока 21, блок 22 умножения, связанный своим входом с выходом сумматора 20, блок 23 умножения, связанный своим входом с выходом функционального блока 21, сумматор 24, связанный своими входами с выходми блоков 22, 23 умножения, регулятор 25 перепада температуры, связанный своими входами с выходом сумматора 24 и датчиком 12, блок 26 сравнения, связанный своими входами с датчиками 13, 17, коммутатор 27, связанный своим входом с выходом блока 26 сравнения, блок 28 соотношения, связанный своими входами с выходами сумматора 20

35 чиков 9, 11 рассчитывает произведение

Х г где F — расход сырья;

Xrz — концентрация тяжелокипящей фракции в сырье 2.

Сигналы с блоков 18, 19 умножения поступают в сумматор 20, в котором производится вычисление суммы

z.

Z F„X„. (=»

С выхода сумматора 20 сигнал поступает в функциональный блок 21, блок 22 умножения и блок 28 соотношения. Функциональный блок 21 производит операцию возведения в квадрат

2 w

- (g F)X„j) (=» и подает сигнал на блок 23 умножения, который вычисляет произведение и

А (Х FiXri),, i=» где А — постоянный коэффициент.

Блок 22 умножения вычисляет произведение

А Х Г Хц, »» где Aj — постоянный коэффициент.

Вычисленные величины с блоков 22 и 23 поступают в сумматор 24, где осуществляется суммирование и тем самым рассчитывается заданное значение перепада температуры в исчерпывающей части КЭР 1: о х а ю 2

ATj=A»j+A< Х 1.= Хг +А +(Х F,X»:j), (.--» бз» где Ap,АьА — коэффициенты аппроксимации;

AT — заданное значение перепада температуры;

j — номер цикла измерения.

Рассчитанное значение перепада температуры AT поступает на задающий вход регулятора 25 перепада температуры. На второй вход регулятора 25 поступает текущее значение перепада температуры в исчерпывающей секции КЭР 1 от датчика 12. Регулятор 25 сравнивает текущее и рассчитанное значения перепада температуры: е=AT ЛТ; и вычисляет расход рецикла по ПИД-закону: а

Fpj=Fpjj+K (j j — 1) +Клв/+

+ К, (AT; — 2ATj i +ATj g) где е,, я; — сигнал рассогласования на 1-м и (j — 1)-м циклах измерения;

F; — рассчитанное значение расхода рецикла на j-м цикле;

Кп,Ки,Кд — коэффициенты настройки ссютветственно пропорциональной интегральной и дифференциальной составляющих.

Рассчитанная величина расхода рецикла с регулятора 25 поступает на первый вход сумматора 34.

1599037

Одновременно на вход блока 26 сравнения поступают сигналы от датчиков 13, 17.

Блок сравнения проверяет условия соблюдения регламента где Х и Х вЂ” концентрация тяжелокипящих компонентов соответственно в дистилляте КЭР 1 и КЭР2;

Dl 12

Х „, X„— — максимально допустимая и номинальная концентрация тяжелокипящей фракции в дистилляте КЭР 1 и КЭР 2 в соответствии с регла ментом.

Возможны четыре варианта соотношений значений текущих и регламентных концентраций: (1) (2) (3) (4)

С выхода блока 26 сравнения информация поступает на вход коммутатора 27, который в первых двух случаях (! ), (2) подает сигналы на блок 28 соотношения и сумматор 29.

Блок 28 соотношения по сигналу от коммутатора 27 и информации от сумматора 20 для поддержания соотношения между расходом тяжелокипящих компонентов в сырье и расходом растворителя рассчитывает необходимый расход рстворителя

F„=K Õ F. ; XFi;, где К вЂ” коэффициент, учитывающий поглотительную способность растворителя.

Блок 28 соотношения выдает сигнал на задающий вход регулятора 6. Сумматор 29 по сигналу от коммутатора 27 и информации от датчика 17 рассчитывает разность (1— — Х ) и передает информацию на блок 30 г умножения, где происходит расчет изменения расхода рецикла

ДР Р (1 X 2) где F; — текущее значение расхода рецикла, которое подается на вход блока 30 умножения с датчика 14.

С выхода блка 30 умножения сигнал подается на второй вход сумматора 34.

В третьем случае (3) коммутатор 27 подает сигнал на блок 28 соотношения и сумматор 31. Блок 28 соотношения в этом случае будет работать так же, как и в двух первых (1), (2) .

Сумматор 31 по информации от датчиков

13 рассчитывает разность

1 XDt, и передает ее на блок 32 умножения. Блок

32 умножения по информации от сумматора 31 и датчика 4 вычисляет произведение

Dl(X — Х;„), где Dl — расход дистиллятора КЭР 1.

Из блока 32 умножения информации поступает в блок 33 деления, связанный с датчиком 17, который производит вычисление изменения расхода рецикла

1 (Х вЂ” Хг ) С выхода блока 33 деления сигнал поступает на третий вход сумматора 34, где происходит сложение значений изменения расход" рецикла дГ, и рассчитанного значения расхода рецикла F;, поступающего с выхода регулятора 25 перепада температуры.

Из сумматора 34 рассчитанное значение

" ="р+д "р подается на задающий вход регулятора 15.

В случае (4) регламентные ограничения выпоняются и с коммутатора 27 сигналы не поступают, а блок 28 соотношения, блок 30 умножения и делитель ЗЗ дублируют значения расхода растворителя и изменения расхода рецикла на предыдущем цикле.

"0

Формула изобретения

Устройство для автоматического управле2р ния процессом экстрактивной ректификации, содержащее датчики расхода и состава сырья, датчик и регулятор расхода растворителя, датчик расхода дистиллята, датчик состава тяжелокипящей фракции, датчик пе репада температуры в исчерпывающей секции колонны с блок соотношения, отличаюи!ееся тем, что, с целью снижения потерь продуктов при разделении, оно дополнительно содержит регулятор перепада температуры, датчик и регулятор расхода рецикла, датчик состава дистиллята, шесть блоков умножения, пять сумматоров, блок деления, коммутатор, функциональный блок и блок сравнения, при этом датчик состава тяжелокипящей фракции соединен с первым входом блока сравнения, с вторым входом второго сумматора и с вторым входом блока деления, датчик состава дистиллята соединен с вторым входом блока сравнения и с вторым входом четвертого сумматора, выход блока сравнения соединен с входом комму4р татора, первый выход которого соединен с перв ым входом блока соотношен ия, второй — с первым входом второго сумматора, а третий — с первым входом четвертого сумматора, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока соот45 ношения и входами третьего блока умножения и функционального блока, выход блока соотношения -оединен с задающим входом регулятора расхода растворителя, выход второго сумматора соединен с первым входом первого блока умножения, вто5Р рой вход которого соединен с датчиком расхода,рецикла, а выход — с первым входом третьего сумматора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с датчиком расхода дистиллята, а выход — с первым входом блока деления, выход блока деления соединен с вторым входом третьего сумматора, третий вход которого соединен с выходом регулятора перепада

1599037

Составитель Б. Долотин

Редактор М. Циткина Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 3103 Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01 температуры, а выход — с задающим входом регулятора расхода режима, входы регулятора перепада температуры соединены с датчиком перепада температуры в исчерпывающей секции колонны и выходами пятого сумматора, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого блоков умножения, выход функционального блока соединен с входом четвертого блока умножения, а датчики расходов и состава сырья через пятый и шестой блоки умножения соединены с входами первого сумматора.