Способ автоматического регулирования процесса разделения многокомпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения

 

Изобретение относится к способам автоматического регулирования процессов разделения многокомпонентных смесей в аппарате многоступенчатой конденса цим и испарения, может быть испопьзовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности и позволяет повысить качество продуктов разделения Способ автоматического регулирования процесса разделения многокомпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения заключается в измерении давления в аппарате, состава и температуры исходной смеси и в поддержании необходимой температуры нагрева смеси путем воздействия на расход теплоносителя, пои этом необходимую температуру на; рева смеси вычисляют по формуле Г- К (С) -fW Р) - (1-Q н + Тнкк (Р)С, где т - необходимая температура Hai рева смеси, Тв Тнк - температура кипения соответственно высококипящих и низкокипящих компонентов, F -давление в аппарате С - содержание низкокипящих компонентов в смеси, К(С) - коэффициент, зависящий от типа и состава смеси. 2 ил. 1 табл. (Л С

СО!ОЗ СОВЕТ КИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

0О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К ABTOPCK0Ml СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р

1 г (21) 4674409/26 (22) 07.04.89 (46) 23,04,91. Бюл. N . 15 (71) Уфимский нефтяной инсти-;ут (72) Т.Г.Умергалин, А, Р.Хафизов, ЮМ.Абызгильдин и Р,А.Татлыбаев (53) 66,012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 225322, кл. В Oi 0 3/14, 1966, Авторское свидетельство СССР

N 350494, кл, В 01 D 3/42, 1970. (54) СПОСОБ ЮТОМАТИЧЕСКО О PE!ЛИРОБАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЙ

МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ В АППАРАТЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ КОНДЕНСАЦИИ И ИСПАРЕНИЙ (57) Изобретение относлтся к способам автоматического регулирования процессов разделения многокомпонентных смесей в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения, может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отИзобретение о носится к пособам автоматического регулирования процессов разделения многокомпонентой смеси в аппэрате многоступенчатой конденсации и испарения и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества продуктов разделения в аппарате.

Нэ фиг.1 представлена блок-схема системы регулирования процесса разделения многокомпонентной смеси; на фиг.2 — изобэрная диаграмма для смеси гексан-гептан, „„5L3„„ I 643035 A) (5 ) 8 01 D 3/42, C 05 0 27/00 раслях промышленности и позволяет повысить качество продуктов разделения. Способ автоматического регулирования процесса разделения многокомпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения заключается в измерении давления в аппарате, состава и температуры исходной смеси и в поддержании необходимой температуры нагрева смеси путем . воздействия на расход теплоносителя, при этом необходимую температуру нагрева смеси вычисляют по формуле Т=- К (С} .(Т к. )(P) - (1-С) +

+ Тнкк (Р}С, где Т вЂ” необходимая температура нагрева смеси; Т,;,, THKk температура кипения соответственно высококипящих и низкокипящих компонентов, Р—. давление в аппарате; С вЂ” содержание низкокипящих компонентов в смеси; K(C) — коэффициент, зависящии от типа и состава смеси. 2 ил.

1 табл.

1 и о с фм (p2 построенная в массовых единицах при дав. С) лении в аппарате P = 0,1 Mila.

Блок-схема содержит (фиг.1) горизонтальный тепломассообменный аппарат 1, в среднюю часть которого вводят многокомпонентную смесь F. С одного конца аппэра- а та отводят в паровой фазе низкокипящий продукт О, с другого конца аппарата — в жидкой фазе высококипящий продукт W.

Информация о давлении в аппарате от датчика 2 давления, составе исходной смеси от анализатора 3 состава и температуре смеси от датчика 4 температуры поступает на вычислительное устройство 5. Давление

1043035

20 в аппарате поддерживают регулятором 6 давления, устанавливая необходимый расход парового потока из аппарата I клапаном 7. На основе исходной информации вычислительное устройство 5 формирует задание регулятору 8 расхода теплоносителя на переключение клапана 9 ыа линии подачи теплоносителя, В зависимости от расхода теплоносителя изменяется температура смеси, подаваемой в аппарат. Расход теплоносителя для нагрева смеси корректируют в зависимости от температуры, рассчитанной в вычислительном устройстве 5 для канкоетнай смеси.

Для определения необходимой температуры нагрева исходной смеси используют уравнение

Т = К(С) (Твкк(Р) (1 — С) + Тнкк (Р) - С), (1) где Р— давление а аппарате;

Тнкк(Р) — температура кипения низкакипящих компонентов при давлении Р, С;

TBKK (Р) — температура кипения высококипящих компонентов при давлении Р, С;

К(С) — коэффициент, зависящий от типы и состава смеси;

С вЂ” содержание низкокипящих компонентов в смеси.

Вычислительное устройство 5 по данному уравнению вычисляет необходимую тем:— пературу нагрева смеси T. Как задающее воздействие для регулятора 8 расхода теплоносителя используется разrlocTb вычисленной по формуле (1) температуры Т и температуры исходной смеси от датчика 4, Система работает следующим образом.

При заданном рабочем давлении Р на основе заданных качеств продуктов разделения 0 и W устанавливаются необходимые расходы хлада- и теплоносителей Вз и

81, которые определяют необходимый состав продуктов разделения В и Ж для многокомпонентной смеси. При этих рабочих условиях выбирается температура кипения ниэкокипящих компонентов Т„„(Р) и высококипящих компонентов Ti«(P). В случае изменения состава и температуры исходной смеси вычислительное устройство 5 по уравнению (1) вычисляет температуру нагрева смеси Т и корректирует задание регулятору расхода теплоносителя для нагрева исходной смеси.

Значения температур кипения ниэкакиПЯЩИХ Тнкк И ВЫСОКОКИПЯЩИХ Гека ЗаДаЮтСЯ в виде уставок, Определяемых по литературным или экспериментальным данным, и вычислительное устройство 5 по величине

55 давления P выбирает конкретные значения

Тн х (Р) и Т «(Р), Значения коэффициента К(С) также задаются а виде устаеок как величины, зависящие от состава конкретной смеси и также определяемых на основе литературных или табличных данных. Их значения удобно определять по изобарной температурной диаграмме для бинарной смеси. Для многокомпонентной смеси в качестве бинарной составляющей можно взять ключевые компоненты или группу ключевых компонентов, Рабочее давление P задается в зависимости от величины относительных летучестей компонентов смеси и от условий конденсации парового патака в ступенях конденсации.

Ниже рассматривается пример расчета необходимой температуры Т нагрева исходной с",леси.

Пример, Аппарат 1 многоступенчатой конденсации и испарения содержит шесть ступеней. Двухкомпонентная смесь гексана-гептана падается в среднюю часть аппарата 1.

Расчетный анализ аппарата проведен при различных массовых соотношениях гексана и гептана, а именно: 0,25:0,75; 0,5:0,5 и

0,75;0,25. Рабочее давление менялось от 0,1 до 0,5 Мпа, Информация о давлении в аппарате 1, равном Р =- 0,1 — 0,5 МПа, от датчика ". давления и составе смеси (содержание низкокипящих компонентов), равном С =

=0,25...0,75, ат анализатора 3 состава поступает на вычислительное устройство 5 для вычисления температуры T.

В таблице приведены массовая доля гексана в исходной смеси С, рабочее давление Р, температуры кипения гексана Т кк и гептана Т кк, значения коэффициента К(С), рассчитанная температура нагрева смеси Т и Т .."десь же приведена рассчитанная при этих условиях массовая доля отгона 1.

В примере отбор продуктов разделения принят равным потенциальному содержанию целевых компонентов исходной смеси.

В этом случае качества продуктов разделения будут наилучшими, Как видно из приведенных данных, темnåðàòóðà нагрева исходной смеси, рассчитанная по формуле (1), обеспечивает необходимую долю отгойа исходной смеси, ка;орая, а свою очередь обеспечивает необходимый отбор продуктов разделения.

Значения коэффициента К(С) можно определять следующим. образом. На основе литературных данных а фазовом равновесии компонентов строится изобарная темпера 643035

Т (Р) Тнкк Р

Состав смеси С

К С

То

Гексан-гептан

0,25: 0,75

0,982

0,982

0,982

0,993

0,993

0,993

1,017

1,017

1,017

98,4

140,9

164,8

98,4

140,9

164,8

98,4

140,9

164;8

68,7

108,5

130.9

68,7

108,5

130,9

68,7

108,5 .

130,9

89,4

130,4

153,5

83,0

123,8

146,8

77,3

118,6

141,7

91,0

132,8

156,3

83,6

124,7

147,9

76,0

116,6

139,4

0,25

0.25

0,25

0,50

0,50

0,50

0,75

0,75

0,75

0„25

0,25

0.50

0,50

0;50

0,75

0,75

U,75

0,1

0,3

0,5

О,1

0,3 .

0,5

0,1

0,3

0,5

0,50: 0,50 0,75: 0,25 турная диаграмма в координатах выбранной единицы измерений, На этой диаграмме прямая 1, соединяющая две крайние точки, соответстзует

$ Ä Ý Â Í 8 È È Þ

To = Твкк (P) (1-С) + Тнкк (P)C.

Значение То по данному уравнению не обеспечивает необходимую долю отгона смеси, равную потенциальному содержанию целевых компонентов в смеси. Требуемая доля отгона смеси должна удовлетворять уравнению

1.= С=

С вЂ” х у — х где х,у — содержания НКК в жидкой и паровой фазах смеси.

Множество точек, соответствующих уравнению (2), представлено на диаграмме кривой 2. С помощью этой кривой можно вычислить необходимую температуру нагрева смеси Т при любам составе С исходной смеси. Однако с изменением рабочего давления Р диаграмма смещается по вертикали вверх.или вниз. Следовательно, непосредственное использование кривой 2 для вычисления температуры нагрева смеси Т невозможно.

Учитывая, что для большинства смесей незначительные изменения давления практически не влияют HQ величину относительной летучести компонентов, с достаточной точностью для расчета значения Т можно использовать уравнение (1), Значения коэффициента К(С), используемых в уравнении и . задаваемых в виде уставак по данному способу, вычисляются на основе прямой 1 и кривой 2

К (С) = —.

Т

Т0

Задавшись соответствующими дискретными значениями Т и То по уравнению (3)

5 заполняется таблица значений К(С), Эти значения можно задать как для зеотропных, так и для аэеотропных смесей.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования

10 процесса разделения многокомпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения, заключающийся в поддержании необходимой температуры нагрева смеси путем изменения расхода

15 теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продуктов разделения, дополнительно измеряют давление в аппарате, состав и температуру исходной смеси, определяют температуру

20 кипения низкакипящих и высококипящих компонентов при текущем значении давления в аппарате, а необходимую температуру нагрева смеси Bbl÷èñëÿtoò по формуле

25 Т = К (С) (Твхх(Р) + (1 — С) + Тнкк(Р)С) где Т вЂ” необходимая температура нагрева смеси;

P — текущее значение давления в аппарате;

30 Тн„(Р) — температура кипения низкокипящих компонентов при давлении Р;

Твкк (Р) — температура кипения высакокипящих компонентов при давлении Р;

С вЂ” содержание низкокипящих компо35 нентов в смеси;

К(С) — коэффициент, зависящий от типа и состава смеси.

1543035

Ц3иг.2

Составитель Б.Долотин

Техред М,Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1193 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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