Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя

 

Изобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности . Цель изобретения - стабилизация микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку. Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов заключается в измерении расходов пара, сырья на осушку, паровой фазы из колонны, уровня раздела фаз в отстойнике конденсата, стабилизации уровня раздела фаз в отстойнике изменением расхода воды из него, регулировании расхода паровой фазы из колонны в конденсатор изменением расхода пара в кипятильник колонны. Новым в способе является измерение температур сырья на осушку, осушенного растворителя, пара до и после кипятильника, паровой фазы из колонны, хладоносителя до и после конденсатора, концентрацию влаги в потоке осушенного растворителя, затем по полученным значениям параметров по уравнению теплового баланса рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы и полученное значение сравнивзютс измеряемым расходом паровой фазы, после чего в зависимости от величины и знака разбаланса корректируют расход пара, увеличивая расход при отрицательном значении разбаланса и/или при увеличении величины концентрации влаги осушенного растворителя свыше заданного максимального значения и уменьшая расход пара при положительном значении разбаланса и/или при уменьшении величины концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения, а расход хладагента в конденсатор регулируют с коррекцией на увеличение подачи хладагента и наоборот, выполняя коррекцию пропорционально только теплоте на испарение паровой фазы в колонне и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности температур хладагента после и до конденсатора. 1 -ил. С/1 с vi 00 о ю -ч VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4754597/26 (22) 31,10.89 (46) 30.05.92, Бюл. ¹ 20 (71) Волгоградское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика"(72) И.П.Гольберг, В.И.Хлустиков, А.А.Яковен ко; В,И.Васильев, Г.Г.Айрапетян, М.М.Ухабин, H.È.Äåðèïàñêî, В.Н.Педченко, О.С.Дьяконов и Л.Р.Парфененкова (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1030374, кл. С 08 F 136/04, G 05 D 27/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 810781, кл, С 08 F 136/04, G 05 D 27/00, 1979. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

АЗЕОТРОПНОЙ ОСУШКИ РАСТВОРИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения — стабилизацйя микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат -на осушку. Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов заключается . в измерении расходов пара, сырья на осушку, паровой фазы из колонны, уровня раздела фаз в отстойнике конденсата, стабилизации уровня раздела фаз в отстойнике изменеИзобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в аю15Uoо 1736977 А1 (sl)s С 08 F 136/04, G 05 О 27/00 нием расхода воды из него, регулировании расхода паровой фазы из колонны в конденсатор изменением расхода пара в кипятильник колонны, Новым в способе является измерение температур. сырья на осушку, осушенного растворителя, пара до и после кипятильника, паровой фазы из колонны, хладоносителя до и после конденсатора, концентрацию влаги в потоке осушенного растворителя, затем по полученным значениям параметров по уравнению теплового баланса рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы и полученное значение сравнивают с измеряемым расходом паровой фазы, после чего в зависимости от величины и знака разбаланса корректируют расход пара, увеличивая расход при отрицательном значении разбаланса и/или при увеличении величины концентрации влаги осушенного растворителя свыше заданного максимального значения и уменьшая расход пара при положительном значении разбаланса и/или при уменьшении величины концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения, а расход хладагента в конденсатор регулируют с коррекцией на увеличение подачи хладагента и наоборот, выполняя коррекцию пропорционально только теплоте на испарение паровой фазы в колонне и/или давлению в конденсаторе и обратно про- . порционально разности температур хлада-. гента после и до конденсатора, 1 ил. химической и нефтехимической промышленностях. в частности в производстве промыш-. чука СКИ-З, СК5 и других, в процессе .

173697Т после колонны, 5

64 62 =

A,t4+ С4т4 полимериэации при очистке растворителей (толуола, изопрена) от примесей влаги путем азеотропной ректификации.

Известен способ управления процессом азеотропной осушки, включающий измерение расхода влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расхода пара.

Недостатком известного способа явля- ется отсутствие решения задачи снижения энергетических затрат на сушку, так как не учитываются все тепловые и материальные потоки, в том числе и узлы конденсации паровой фазы.

Целью изобретения является стабилизация микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измерение расхода влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расхода пара, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной, осушенного растворителя, пара, конденсата, паровой фазы, хладагента на входе и выходе из конденсатора, давление в конденсаторе, концентрацию влаги осушенно.го растворителя, задают верхнее и нижнее значения концентрации, регулируют расход хладагента в конденсатор и по полученным значениям рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

61C1t1 + G3 t3 т4 3 — 62C2t2 где G1 — расход влажного растворителя перед колонной;

С1 — удельная теплоемкость влажного растворителя;

t> — температура влажного растворителя перед колонной;

G2 — расход осушенного растворителя;

С2 — удельная теплоемкость осушенного растворителя;

t2 — температура осушенного растворителя;

Оз — расход пара в кипятильник;

Q — температура пара до кипятильника; t4 — температура конденсата после кипятильника, 1 — знтальпия пара перед кипятильником;

С4 — удельная теплоемкость пара после колонны;

А — удельная теплота парообразования сравнивают с измеряемым расходом паро-. вой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения уменьшают расход пара, определяют количество теплоты, необходимое на испарение

15 паровой фазы в колонне, и корректируют расход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в .конденсаторе и обратно пропорционально разности температур хладэгента до и после

20 конденсатора.

На чертеже представлена блок-схема системы улравления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов.

25 Влажный растворитель подается в колонну 1 азеотропной осушки, В кипятильник

2 колонны 1 подают.пэр для нагрева влажного растворителя и испарения паровой фазы. Из низа колонны 1 выводится

30 осушенный растворитель, а паровая фаза из верха колонны азеотропной осушки поступает в конденсатор 3 и далее s отстойник 4 конденсата. С верхней части отстойника 4 отбирают углеводородный конденсат, кото- .

35 рый возвращают на вход колонны 1, а с нижней части отстойника 4 отбирают воду.

Уровень раздела фаз в отстойнике 4 по информации от датчика 5 уровня стабилизируется регулятором 6. воздействующим на

40 регулирующий клапан 7. По информации от датчика 8 расхода пара регулятором 9 через регулирующий клапан 10 стабилизируется подача пара в кипятильник 2, а от датчика

11 расхода хлэдагента регулятором 12 через

45 регулирующий клапан 13 стабилизируется подача хладагента в конденсатор 3, На управляющее устройство 26 типа

"Ломиконт Л-110" поступает информация от датчиков: температуры 14 и расхода 15

50 растворителя на осушку; .температуры 16, расхода 17 осушенного растворителя и анализатора 18. содержания влаги в осушенном растворителе; температуры 19 конденсата после кипятильника 2, температуры 20 пара

55 перед кипятильником 2 и расхода 8 пара на кипятильник 2 температуры 21 и расхода 22 паровой фазы после колонны 1; температуры 23 после конденсатора 3 и температуры

24 до конденсатора 3, а также давления 25 в конденсаторе 3.

1736977

61 62 =

В управляющее устройство 26 вводятся и значения удельных теплоемкостей влажного растворителя С1, осушенного раствоРИтЕЛЯ С2, ПаРОВОй фаЗЫ С4, ХЛаДаГЕНта Схл, энтальпии l пара перед кипятильником 2 удельной теплоты парообразования iL napo вой фазы после колонны 1, значения кото рых принимаются в расчет при вычисления в управляющем устройстве 14. Датчики тем пературы, давления, расходов, регулятор и регулирующие клапаны выбираются и числа серийно выпускаемого промышлен ностью оборудования.

В качестве анализатора влаги в осушен ном растворителе применяется хроматог раф "Нефтехим — 200".

Управляющее устройство 14 связан с корректирующими вводами регуляторо

9 и 12.

Способ осуществляют следующим об ра.зом.

Для стабилизации микровлаги в ос шенном растворителе в пределах 0,006

0,008 мас.% при снижении энергетически затрат, нэ осушку растворителя в колонну подается неосушенный рэстворитель с кон центрацией влаги 0,08 мас.%.при нагрузк на колонну 250 т/ч.

При концентрации влаги m в осушен ном растворителе, равной 0,006 мас.%, о гон паровой фазы составляет 25 т/ч. Пр повышении концентрации . влаги в неосу шенном растворителе m до 0,1 мас.% и не изменной величине отгона паровой фаз концентрация влаги в осушенном раствор теле содержание влаги m повышается д значения 0,008 мас,%. При этом расход и ровой фазы устанавливается на уровне 40

42 т/ч.

Для экономичного ведения процесс осушки при снижении энергегических з трат при наличии возмущений (по нагрузк на колонну и содержанию влаги в раствор теле) измеряют расходы и температуры н осушенного растворителя перед колонно

1 и осушенного растворителя на выходе и колонны 1, паровой фазы на выходе из к лонны 1 и пара, подаваемого в кипятильни

2, температуру конденсата на выходе и кипятильника 2, Ilo полученным значениям параметро датчиков 8, 14-17 и 19-21 на управляюще устройстве 26 по уравнению теплового б ланса колонны 1:

61С1И + 63(t3-.t4) l = 62C2t2 +

Ат4 + C4t4! где G1-расход влажного растворителя перед колонной 1; х С1 — удельная теплоемкость влажного растворителя;

ы 10 t1 — температура влажного растворитез ля перед колонной 1;

62 — расход осушенного растворителя;

C2 — удельная теплоемкость осушенного растворителя;

15 t2 — температура осушенного растворителя; о 6з — расход пара в кипятильник 2; . в t3 — температура пара до кипятильника 2;

20 с4. — температура конденсата после кипятильника 2; у- l — знтальпия пара перед кипятильни— ком 2; х С4 — удельная теплоемкость паров после

1 25 колонны 1;

il- удельная теплота парообрэзования е паров после колонны 1, рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы G1-G2 из уравнения (1) и срэвт- 30 нивают его с измеряемым расходом парои вой фазы 64, поступающим от датчика 22 расхода на вычислительную машину 26. Наличие разбаланса определяется рядом возы мущающих воздействий; изменениями и- 35 расхода влажного растворителя, колебанио ями содержания влаги в растворителе. параа- метрами пара, изменениями в работе — теплообменного оборудования.

Если (G1-62)-64<О. то количество пара, а 40 поданного на осушку, недостаточно для выа- . вода влаги, количество влаги в осушенном е растворителе увеличивается и, как следсти- вие, идет некачественная шихта на процесс е- полимеризации. Поэтому расход пара корй 45 ректируют подачей управляющего воздейз ствия с управляющего устройства 26 на о- регулятор 9, увеличивая подачу пара. Такое к воздействие позволяет устранить этот возз мущающий фактор по входу и скорректиро50 вать необходимое количество пара. Если в при этом за счет инерционности процесса м величина концентрации влаги в осушенном а- растворителе выше 0,008 мас,%, то сигнал корректирующего воздействия по знаку со55 ответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы (расчетной и действительной), а по величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой дат иком 18..

+ (61-62)Л t4+ (G1-62)C4t4 представленного в виде уравнения

G1C1t1+ 6ç 1з — t4 — 62C2t2

1736977

64Л t5

65 Р (t7 — 5) С, 61 — 6г =

Лт4+ C4t4

Сигнал коррекции подачи пара может осуществляться только по влажности при отсутствии сигнала разбаланса между .расчетным и действительным расходами паровой фазы. 5

Равенство (61-Ог)-64=0 свидетельствует о том, что по входу нет возмущающего воздействия по влаге.

Если (G 1-6г)-64>0, то количество влаги в подаваемом на осушку растворителе снижа- 10 ется, а задание на регулятор расхода пара прежнее, поэтому расход паровой фазы увеличивается, при этом корректируют расход пара подачей управляющего воздействия с управляющего устройства 26 на 15 регулятор 9 в сторону уменьшения подачи парэ. Такое воздействие устраняет перерасход пара, необходимого для осушки, Если величина концентрации влаги m в осушенном растворителе ниже 0,006.мао,%, 20 то сигнал корректирующего воздействия по знаку соответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы, а по величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой датчиком 18. 25

8ыведенная из растворителя вода из паровой фазы после колонны 1 эффективно конденсируется и отводится из конденсатора 3 в отстойник 4 конденсата с помощью системы управления, которая корректирует 30 расход хладагента в конденсатор 3 в соответствии с управлением теплового баланса конденсации:

64 Л t5 = 65. (t7 — т5)Схл, (2) 35 учитывающим лишь теплоту, необходимую для конденсации паровой фазы колонны 1. . подачей хладагента в конденсатор 3, что позволяет снизить энергетические затраты 40 на сушку.

Из уравнения (2) вытекает, что где 65 — расход хладагента перед конденсатором 3;

64 — расход паров после колонны 1;

il — удельная теплота парообразования 50 паров после колонны 1;

t5 — температура паров после колонны 1; т5 — температура хладагента после конденсатора 3; 55

17 — температура хладагента леред конденсатором 3;

Сх — удельная теплоемкость хладагента; подаваемого в конденсатор 3 т.е. расход хладагента в конденсатор 3 необходимо регулировать с коррекцией на увеличение подачи хладагента и, наоборот, выполняя коррекцию пропорционально теплоте на испарение паровой фазы в колонне и обратно пропорционально разности температур хладагента после и до конденсатора, причем эта система может учитывать одновременно и отклонения давления в конденсаторе 3.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает стабилизацию микровлаги в осушенном растворителе на заданном уровне при одновременном снижении энергетических затрат на сушку. Удельный расход пара снижается по предлагаемому способу по сравнению с известным на 10%, а удельный расход хладагента — íà.15% при стабилизации концентрации влаги в пределах 0,006—

0,008 мас;%:

Формула изобретения

Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя, включающий измерение расходов влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расхода пара, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью стабилизации микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной, осушенного растворителя пара, конденсата. паровой фазы. хладагента на входе и выходе конденсатора, давление в конденсаторе. концентрацию влаги осушенного растворителя, задают верхнее и нижнее значения концентрации, регулируют расход хлада.гента в конденсатор и по полученным значениям рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

61С1Ч +6з 1з — t4 1 -бгСг1г где G1 — расход влажного растворителя перед колонной;

-С1 — удельная теплоемкость влажного растворителя; ц — температура влажного растворителя перед колонной; бг — расход осушенного растворителя;

Сг — удельная теплоемкость осушенного растворителя: тг — температура осушенного растворителя;

1 0

1736977

Составитель Е.Фрейман

Техред МЛИоргентал г:орректор C,éåâêóí

Редактор R,Oãàð

Заказ 1869 .— Тираж, . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Оз — расход пара в кипятильник;

1з — температура пара до кипятильника;

t4 — температура конденсата после кипятильника;

i — энтальпия пара перед кипятильником;

С4 — удельная теплоемкость пара после

КОЛОННЫ„"

Х-удельная теплота парообразователя

ПОСЛЕ КОЛОННЫ, сравнивают с измеряемым расходом паровой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении

5 концентрации влаги осушенного растворите- . ля ниже заданного нижнего значения уменьшают расход пара, определяют количество теплоты, необходимое на испарение паровой фазы в колонне, и корректируют расход хла10 дэгента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности темпе. ратур хладагента до и после конденсатора;