Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности процесса ректификации метанола, и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности и надежности. Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола в своем составе содержит узел 20 защиты регулятора 19 от насыщения выходного сигнала. Узел 20 состоит из задатчиков 29, 30 нижнего и верхнего значений выходного сигнала и элементов 26, 26 сравнения с релейным выходом, а интегральная часть (емкость) 23 регулятора 19 снабжена по входу коммутационными элементами 27, 28 и дросселем 31. При превышении выходным сигналом регулятора заданного значения элементы 27, 28 коммутации соединяют вход интегральной части (емкости) 23 регулятора с атмосферой через дроссель 31, что вызывает быстрое уменьшение выходного сигнала. Сигнал уменьшается до заданного значения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК й1

„„SU„„ I 67165m

f t ft $ g 9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ CHHT СССР (21) 4287277/26 (22) 20.06.87 (46) 23.08.91. Бюл. t"- 31 (71) Тульский политехнический институт и Московский химико-технологический институт им Д.И.Менделеева (72) В.В.Кафаров, В.П.Мешалкин, В.И.Баженов, A.A.ÃîâîðîB, В.В.Подсевалов и Л.П.Шершнев ,(53) 66.012-52 (088.8) (56) Эрриот П. Регулирование производственных процессов, М.: Энергия, 1967, с.366-372.

Постоянный технологический регламент М 30, ректификации метанола, Щекино, Тульской обл., ЩПО "Азот", 1986. с.21, схема t - 9, регулятор

PPC-5/114 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ PEГУЛИРОВАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ E КОЛОННЕ РЕКТИФИКАЦИИ

МЕТАНОЛА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности процесса ректификации метанола, и может бь:ть использовано в химической промышленности.

Цель предлагаемого — повышение то ьности и надежности.

На фиг.1 показана структурная схема устройства для регулирования температурного режима в колонне ректификации метанола (КР."1); на фиг.2 структурная схема регулятора с узлом (51)5 С 07 С 31/04. G 05 D 27/00

2 процесса ректификации метанола, и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретения повышение точности и надежности.

Устройство для регулирования давления в колонне ректифпкации метанола в своем составе содержит узел 20 защиты регулятора 1". от насыщения выходного сигнала. Узел 20 состоит иэ задатчиков

29,30 нижнего v. верхнего значений выходного сигнала и элементов 25,26 сравнения с релейным выходом,а интегральная часть (емкость) 23 регулятора 19 снабжена по входу коммутационными элементами 27, 28 и дросселем

31. При превышении выходным сигналом регулятора заданного значения элемен- ® ты 27, 28 коммутации соединяют вход интегральной части (емкости) 23 регулятора с атмосферой через дроссель 31, что вызывает быстрое уменьшение выходного сигнала. Сигнал уменьшается до заданного значения, 2 ил.

СЬ защиты от насыщения выходного сигнала.

Устройство состоит из обт екта регулирования, где метанол после предвариI тельной ректификации из сборника 1 насосами под давлением 0,8 KJa подается по трубному пространству в тепло- 2» обменник (ТО) 2., где подогревается за 1 счет тепла кубового остатка и тепла о конденсата до 105-110 С и поступает на питающие тарелки, колонпы основной ректификации метанола 3. Колонна работает иод давлением в верхней части

1671654

Pe = 0,2 МПа и нижней части P

Н иЭБ

» 3,25 МПа, контролируемом датчиками

4 и 5. При повышении давления в КРМ срабатывают сигнализаторы давления в нижней (СН) и верхней (СВ) частях колонны 6 и 7. Для поддержания температуры в колонне на вход ТО 2 подается конденсат с температурой 174оС, где охлаждается до 135 С, отдавая свое тепло поступающему в колонну метанолу, и поступает в сборник конденсата (CK) 8. Метанол-ректификат при температуре 95оС отбирается с верхних тарелок и поступает в межтруб-15 ное пространство холодильника 9. После охлаждения метанол-ректификат проходит катионитовые фильтры 10 и отводится на базисный склад готовой про . дукции. Снизу колонны выводится кубо- 20 вый остаток (вода с примесями метанола) с температурой 135 С, часть которого поступает в теплообменник (ТО). где отдает свое тепло метанолу, поступающему на ректификацию, на питающие 25 тарелки, другая часть кубового остатка перекачивается на биологическую очистку. Пары метилового предгона с температурой 85-95 С с верха КРМ поступают в воздушный и водяной кон- 30 денсаторы 11, конденсируются и самотеком стекают в сборник дистиллата

12 ° Откуда дистиллат подается на всас центробежных насосов 13, после которых,дистиллат с температурой 86-90 С

35 возвращается в виде флегмы на орошение колонны, Несконденсировавшиеся: пары и инертные газы из верхней части водяного конденсатора 11и сборника дистиллята 12 поступают в холодильники-конденсаторы 14, температура пара на входе v:oëîäèëüííêà-конденсатоо ра не более 95 Г. Через регулирующие клапаны 1 5, 16 давления верха колонны

КРМ инертные газы и несконденсировав- <5 шиеся пары сбрасываются в атмосферу.

Поддержание давления в колонне в заданных пределах (P = 0 217—

Ь иэь

0,22 МПа) является наиболее важной задачей управления колонны, причем наиболее опасной ситуацией будет превышение верхнего предела P

В и%.мокс

= 0,22 KIa. В этом случае при PI, r.) .-y.0,25 МПа открываются предохранительные клапаны 17,18 сброса давления из 55 колонны в атмосферу (это предотвращает аварий(ную ситуацию). Но при этом резко снижается экономичность процесса ректификации, так как в атмосферу сбрасывается большее количество почти готовой продукции. Устройство регулирования содержит регулятор 19 с интегральной 23 и пропорциональной 22 частями, узел защиты от насыщения 20 и элемент сравнения 21, где сравниваются заданное P и текуЭ щее значения регулируемого параметра и выдается сигнал (ошибка) рассогласования X (Х = P — Р 1, где Р выход датчика давления верха колонны.

Сигнал ошибки Х поступает на входы пропорциональной (П) 22 и интегральной (И) 23 частей, выходные сигналы которых (V и V() после сравнения (суммировайия) на элементе сравнения (сумматоре) 24 образуют выходной сигнал Ч регулятора. Выходные сигналы регулятора Ч и его интегральной части V, после сравнения на элементах сравнения с релейным выходом 25,26 с верхним P и нижним Р предельны5 ми значениями поступают на управляю» щие входы быстродействующих коммутационных элеменгов 27,28. На выходе которых образуется сигнал P(,о (для удержания выходных сигналов V и Ч( в требуемых пределах) по следующему алгоритму:

+Ь прн VIÑ Р„

P = 0 при V(P Ч Р (1 ) где, > 0 — постоянный сигнал. Удерживающий сигнал P — подключен к быстИ родействующему входу интегральной части 23. На элементы сравнения 25, 26 сигналы поступают от задатчиков

29,30, сигналы задания P < и Р>. На входе интегральной части 23 регулятора 19 включен дроссель 31.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы колонны давление в системе ректификации в требуемых пределах поддерживается в основном эа счет регулирования подачи исходного продукта — метаноласырца. При этом регулирующие клапаны 15,16 закрыты полностью. По требованиям технологического регламента эти клапаны 15,16 необходимо начинать открывать при предельном значении би п = 0,2 МПа. С целью уменьшения потерь продукции клапаны 15,16 не должны открываться более чем на

707. Для этого выходной сигнал V

1671654

45 регулятора 19 не должен превышать;---значения 1 = 0,76 1П!а. Таким образом, параметры настройки узла защиты от насыщения 20 устанавливаются на уровнях P = 0,2 ИП» и Р = 0,76 ЧПа.

Задание регулятору необходимо установить на уровне P„= 0,2 illa. в.изв.пре

Клапаны 15,16 закрыты все время, пока выход с датчика 4 не превысит значения Р,. После этого начинается изменение выходного сигнала V регулятора с уровня Р„ за счет одновременного действия пропорциональной и интегральной частей. Клапаны 15, 16 начинают сразу (без задержки) открываться, и давление из колонны сбрасывается в атмосферу. При снижении давления в колонне до Р клапаны 15,!6 будут закрываться за счет нронорциональ- 20 ной части регулятора, а при Р в< Р . в.иЗБ и за счет интегральной части, причем выход интегралы ой части будет остановлен на уровне Р = 0,2 ИПа. После возвращения регулируемого парамет- 25 ра Ря в заданные пределы (Р с P = в.иИ

0,2 ИПа) регулятор находится в ждущем режиме с выходным сигналом интегральной части, ограниченным на уровне Р,, а клапаны 15.16 надеж- 30

И но закрыты за счет действия пропорциональной части.

Ограничение выходного сигнала Vl интегральной части на заданном уровне P„ происходит следующим образом.

Если Ч, Рн, то в соответствии с алгоритмом (1) на быстродействующие коммутационные элементы 27,28 интегральной части (емкости) 23 регуляTopG He подается сигнал (Р О) 40 интегральная часть и весь регулятор реализуют заданный закон управления, Если выходной сигнал интегральной части Ч1 выходит за установочный предел (V с Ря),то в соответствии с ! алгорнтмом (1) на быстродействующий вход интегральной части 23 подается удерживающий сигнал P = + Ь ) О.

В результате выходной сигнал V интегральной части начинает быстро увеличиваться до выполнения условия

V1 P4 В ждущем режиме работы регулятора эти процессы ограничения беспрерывно повторяются, а выход интегральной части Ч удерживается

>5 на нижней границе P заданного диаН па зона. Сверху выходной сигнал V регулятора не превышает значения

P> = 0,76 ИПа. Если выход регулятора несколько превышает установленное значение Р,, т.е. V ) P, то в соответствии с алгоритмом (1) на быстродействующие коммутационные элементы

27,28 интегральной части 23 подается k удерживающий сигнал P = -A (О.

Выходной сигнал интегральной части

V быстро уменьшается за счет соеди1 пения интегральной части (емкости) с атмосферой через дроссель 31, а значит уменьшается и выход всего регулятора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходной сигнал

V -не возвратится в установленные пределы, т.е. когда Ч станет не более Р>(V ы Рв). Таким образом, эа счет воздействия на интегральную часть регулятора выходной сигнал V всего регулятора удерживается на заданной границе P> . Поэтому как только давления Р и ь в колонне начнет снижаться, выходнс и сигнал V регулятора сразу будет уменьшаться эа счет действия пропорциональной части, а клапаны 15>16 закрываться. Применение защиты от насыщения по выходному сигналу регулятора на верхнем пределе позволяет повысить быстродействие (устранить задержку в работе) системы регулирования при закрывании клапанов и, следовательно, исключить потери продукции, Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола, содержащее регулятор, в состав которого входят элемент сравнения, пропорциональная и интегральная части, входы которых соединены с первым входом регулятора, а выходы обеих частей соединены с входами элемента сравнения, выход которого соединен с первым выходом регулятора, который соединен с регулируемыми клапанами сброса давления в атмосферу, первый вход регулятора соединен с выходом датчика давления верха колонны, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, интегральная часть регулятора снабжена по входу первым и вторым соединенными последовательно быстродействующими коммутационными элементами, а в его состав дополнительно введен узел защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, в сос1671654

Фиг.1 тав которого входят первый и второй элементы сравнения с релейным выходом, первые и вторые входы которых соединены соответственно с первым5 четвертым входами узла защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, с первым и вторым входами которого соединены также выходы задатчиков минимального и максимального значений 1О выходного сигнала регулятора соответственно, а с третьим и четвертым— второй и третий выходы регулятора, с которыми также соединены выходы интегральной части и элемента сравнения регулятора соответственно, а выходы первого и второго элементов сравнения с релейным выходом узла защиты регулятора от насыщения выходного сигнала соединены с управляющими входами первого и второго быстродействующих коммутационных элементов интегральной части регулятора соответственно.

1671654

Составитель А. Прус ковцов

Редактор Т.LIarosa Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Заказ 2801 Тираж 251 Подписное

ВНИИПИ Государстве. ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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