Способ автоматического управления сложной ректификационной колонной

 

Изобретение относится к способам автоматического управления сложными ректификационными колоннами с однократным испарением питания и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности , например, на установках первичной переработки нефти. Сущность способа: дополнительно измеряют температуры на выходе и входе в колонну каждого потока острого и циркуляционных орошений, рассчитывают отборы боковых погонов и удельные расходы внутреннего орошения в каждой секции колонны, которые корректируют в-зависимости от отбора боковых погонов из соответствующих секций колонны , а температуру питания колонны корректируют в зависимости от удельного расхода внутреннего орошения в верхней секции ко-; лонны. 1 ил. j

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР .(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21)4897643/26 (22) 29.12.90 (46) 15,05.93, Бюл. ¹ 18 (71) Омское специальное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Нефтехимавтоматика" (72) А.П. Зайко (73) А.П. Зайко (56) Александров И.А, Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М., Химия, 1981, с. 84.

Авторское свидетельство СССР № 1526725, кл, В 01 0 3/42, 1989. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ (57) Изобретение относится к способам автоматического управления сложными ректи/

Изобретение относится к способам автоматического управления сложными ректификационными колоннами с однократным испарением питания и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности, например, на установках первичной переработки нефти.

Целью предлагаемого способа является сокращение энергетических затрат и повышение качества целевых продуктов за счет обеспечения стабильности флегмовых потоков в секциях колонны.

Теоретические обоснования предлагаемого способа управления.

Для повышения качества целевых продуктов ректификации и сокращения энергетических затрат на проведение процесса разделения исходной смеси необходимо, по мнению автора, регулировать расходы внутреннЕго орошения в каждой секции слож„„Я „„1816226 А3. (я)5 В 01 О 3/42;б-05 0 27/00

1 = .»,, фикационными колоннами с однократным испарением питания и может быть исполь2 ,зовано в нефтеперерабатывающей промышленности, например, на установках первичной переработки нефти, Сущность способа: дополнительно измеря ют температуры на выходе и входе в колонну каждого потока острого и циркуляционных орошений, рассчитывают отборы боковых погонов и удельные расходы внутреннего орошения в каждой секции колонны, которые корректируют в зависимости от отбора боковых погонов из соответствующих сек ий колонны, а температуру питания колонны коррек! тируют в зависимости от удельного расхода внутреннего орошения в верхней секции ко- Я лонны, 1 ил. ной колонны с учетом изменения расхода питания колонны и содержания дистиллятных фракций в нем, а также обеспечивать такую долю однократного испарения пита- ния, чтобы с нижней тарелки сепарацион- ной части сложной колонны в нижнюю: отпарную часть колонны стекал определенный заданный расход избытка орошения, называемый избытком однократного испа1 рения питания. Кроме того, для умеренного и равномерного распределения нагрузок по высоте колонны необходимо перераспределять теплосьем между .всеми промежуточными циркуляционными и острым . орошениями.

Взаимосвязь между избытком одноФ кратного испарения питания и теплосъемом, циркуляционными и острым орошенйями определяется из уравнения, выведенного из условия равенства суммы расходов скон1816226 денсированной смеси сумме расходов боковых погонов и флегмы, стекающей с нижней тарелки сепарационной части колонны:

Ооо + Овцо + Онцо

Гв гвбп Гнбп

Здесь L1 — расход флегмы, стекающей с нижней тарелки сепарационной части колонны, т/ч;

Goo, Овцо, Онцо — тепло, отводимое от колонны соответственно острым, верхним и нижним циркуляционными орошениями, ккал/ч; бвбп, 6нбп — раСХОд СООтВЕтСтВЕННО ВЕрхнего и нижнего боковых погонов, т/ч;

Гв, Гвбп, Гнбп СКРЫтаЯ тЕПЛОта ПаРООб-. разования соответственно головного продукта, верхнего и нижнего боковых погонов, ккал/т.

Расходы внутреннего орошения, созда.ваемого каждым внешним орошением колонны, определяются иэ зависимостей:

Ооо

6внутр.об= =Goo(1+ гв

+ Л too), (2)

Овцс бвчо Свцо Л авцо (3) ут .вцо гвбц. Гвбц г

Онцо 6нцо Снцо Л энцо бвнутр.нцо=

Гнбп г (4) где 6оо .6вцо 6нцо расход соответственно острого, верхнего и.нижнего циркуляционных орошений, т/ч;

Соо Свцо, Снцо — теплоемкость жидкости соответственно острого, верхнего и нижнего циркуляционных орошений, ккал/т;

Лtoo, Лтвцо, Лацо — раэНОСтЬ тЕМПЕратур выхода и входа B колонну соответственно острого, верхнего и нижнего циркуляционных орошений, С, Для учета изменений расхода питания колонны удобно испольэовать значение избыточной доли однократного испарения питания, выраженное в виде отношения расходов флегмы, стекающей иэ сепараци -1 онной части колонны, и питания,—. иn

Тогда уравнение 1 можно записать в следующем виде:

О Goo двцо днцо бвбп 6нбп

+ +

Gn тв бп гвбп Gn гнбп Gn Gn бп (Я

Выполним анализ уравнения 5 для группировки его членов, имеющих наиболее значительную взаимосвязь в процессе ректификации в сложной колонне. Например, величина удельного расхода внутреннего орошения — а —, создаваемого за

Он во гнбп Gn

55 и

Овцо . 6вбп 6внутр.вцо гвбп Gn 6п Gn

Подставив значения расходов внутреннего орошения колонны 6 и 7 в уравнение.5 получим

L1 Qoo (8)

Qn гв Gn

Отсюда следует, что если использовать способ управления отводом тепла при помощи циркуляционных орошений, при котором удельные расходы внутренней флегмы, создаваемые эа счет НЦО и ВЦО, соответственно равны отбору нижнего и верхнего боковых погонов, то избыточная доля однократного испарения питания будет равна удельному расходу внутреннего орошения, создаваемого острым орошением колонны. Такая постановка задачи позволяет обеспечить управление соотношением теплосьема тепла между острым и циркуляционными орошениями, регулирование заданной доли однократного испарения питания, а также регулирование заданных (7) счет нижнего циркуляционнога орошения

НЦО, имеет прямую взаимосвязь с отбором

- — нижнего бокового погона, так как этот

Онбп

, п удельный расход внутреннего орошения в нижней секции должен быть как можно ближе к значению отбора нижнего бокового продукта. При его значении больше суммы

Онбп

1р отбора нижнего бокового погона . и за6п данного значения избыточной доли одно11 кратного испарения питания — будет

Gn невозможно без ущерба для качества и отбора нижнего бокового погона регулировать значение избыточной доли отгона однократного испарения питания за счет изменения подачи топлива в печь на заданном уровне, т.е. заданные уставки регуляторам

L1 расхода НЦО и — вступят в противоречия.

Gn

Исходя из этого, целесообразно принять

Онцво -1 значения и — близкими друг к

25 гнбп Gn Gn другу или равными.

Таким же образом верхнее циркуляцглонное орошение ВЦО должно создавать в средней секции сепарационной части ко3р лонны удельный расход внутреннего орошения колонны, соответствующий отбору верхнего бокового погона. Отсюда следует, что номинальным условием распределения теплосъема между НЦО и ВЦО является нцво нбп 6внутр.нцо (6) гнбп Gn Gn Gn

1816226 потоков внутреннего орошения в секциях колонны, что направлено на сокращение энергетических затрат и повышение качества целевых продуктов.

Предлагаемый способ автоматического управления позволяет изменять теплосьем при помощи орошений колонны в зависимости от расхода питания, так как при этом управление осуществляется в зависимости от таких параметров, как удельный расход внутреннего орошения и отбор боковых погонов.

Изменение содержания дистиллятных фракций в питании учитывается при помощи анализаторов показателей качества дистиллятных и родуктов, которые соответственно корректируют отборы боковых погонов и острого орошения колонны.

Фактически отборы боковых погонов являются заданиями для регуляторов удельного расхода внутреннего орошения, создаваемого за счет НЦО и ВЦО. Следовательно, при изменении отбора боковых погонов регуляторы изменяют регулируемую величину удельного расхода внутреннего орошения в своей секции колонны. А при отклонении удельного расхода внутреннего орошения колонны, создаваемого острым орошением, от заданной величины соответственно корректируется температура питания на выходе из печи с тем, чтобы обеспечить заданное значение избыточной доли однократного испарения питания, При практической реализации предла-аеМого способа управления необходимо учитывать возможность корректировки заданных значений удельных расходов внутреннего орошения в зависимости от конкретных условий работы ректификационной колонны. Например, может иметь место задача по нахождению компромисса между необходимостью увеличения отвода тепла острым орошением для увеличения четкости разделения в колонне и увеличением отвода тепла циркуляционными орошениями для увеличения степени регенерации тепла. Для таких коррекций в заданные удельные расходы внутреннего орошения, создаваемых за счет ВЦО и НЦО, предусматривается внесение корректирующих величин hi u hz. Тогда гнбп Gn Gn ()зад. = + Л1+ 62 (1 1)

L1 Qoo

Q„ . г, 6„

При использовании средств вычислительной техники для управления сложной ректификационной колонной коррекция заданий регуляторам осуществляется автоматически. Значения Л1 и hp принимаются в долях от удельного расхода внутреннего орошения. При этом надо иметь в виду, что

+ и и й+ hp могут превышать значение

L1 ()з д,, так как в этом случае становится п невозможным управление удельной долей

10 избыточного испарения питания

Осуществление заявляемого способа автоматического управления поясняется на примере. . Нв чертеже показана схема реализации способа.

Процесс разделения исходной смеси осуществляется в сложной ректификационной колонне 1 с подогревом питания 2 до парожидкостного состояния в нагревательной печи 3 за счет сгорания топлива 4, Пары с верха колонны проходят конденсатор-холодильник 5, емкость 6, из которой часть сконденсированного продукта поступает в колонну в виде острого орошения, а другая часть является головным продуктом 8. Продуктами ректификации, кроме головного продукта 8, являются верхний 9 и нижний 10 боковые погоны, а также кубовый продукт

11. Для обеспечения более равномеоного потока внутреннего орошения по высоте колонны выполняется отвод тепла от средней секции колонны при помощи верхнего циркуляционного орошения 12, охлаждаемого в холодильнике 13, и от нижней секции колонны при помощи нижнего циркуляционного орошения 14, охлаждаемого р холодильнике

15.

Регулирование расхода питания в колонну 1 осуществляется при помощи последовательно соединенных датчика 16 расхода, регулятора 17 и исполнительного механизма 18, установленных на линии подачи питания в печь 3. Регулирование расхода острого орошения 7 колонны выполняется при помощи датчика 19 расхода, связанного с первым входом регулятора

20 расхода внешнего орошения, и исполнительного механизма 21. На второй вход регулятора 20 поступает сигнал от регулятора 22 показателя качества головного продукта 8, Регулирование температуры питания 2 на выходе из печи 3 производится при помощи исполнительного механизма 23, установленного на линии подачи топлива 4 в печь 3, и регулятора 24 температуры, первый вход которого соединен с датчиком 25 температуры, а второй вход — с регулятором

26 избыточной доли однократного испарения питания, переменный сигнал для кото1816226

20

40

50 рого формируется в блоке 27 расчета удельного расхода внутреннего орошения верхней секции колонны. На первый вход блока

27 расчета удельного расхода внутреннего орошения поступает сигнал от датчика 19 расхода острого орошения 7 колонны, на второй — от датчика 28 разности температур паров, выходящих с верха колонны, и острого орошения, на третий — от датчика 16 расхода питания 2 в колонну. Регулирование расхода верхнего бокового погона 9 обеспечивается регулятором 19, связанного первым входом с датчиком 30 расхода и вторым — с регулятором 31 показателя качества верхнего бокового погона, а выходом — с исполнительным механизмом 31.

Аналогичным образом производится регулирование расхода нижнего бокового погона 10 при помощи регулятора 33, датчика 34 расхода, регулятора 35 показателя качества нижнего бокового погона и исполнительного механизма 36. Входы регулятора 33 расхода соединены с выходами датчика 34 расхода и регулятора 35 покаэателя качества нижнего бокового погона 10 а выход — с входом исполнительного механизма 36.

Расход удельного внутреннего ороше.ния, создаваемого верхним циркуляционным орошением ВЦО 12, производится в блоке 37 расчета внутреннего орошения колонны за счет ВЦО, входы которого соединены с выходами датчика 38 расхода ВЦО, датчика 39 разности температур ВЦО и датчика 16 расхода питания 2, а выход связан с первым входом регулятора 40 удельного расхода внутреннего орошения колонны за счет.ВЦО, к второму входу которого подсоединен выход блока 41 деления, связанного своими входами с выходами датчиков 16 и

30 расхода питания и верхнего бокового погона 9. Выход регулятора 40 связан с первым входом регулятора 42 расхода ВЦО, ко второму входу которого подсоединен выход датчика 38 расхода ВЦО. Выход регулятора

42 связан с входом исполнительного механизма 43.

Схема управления расходом нижнего 10 циркуляционного орошения НЦО включает в себя: блок 44 расчета удельного внутреннего орошения за счет НЦО, датчик 45 расхода НЦО. датчик 46 разности температур

НЦО, регулятор 47 удельного расхода внутреннего орошения за счет НЦО, блока 48 деления, регулятора 49 расхода НЦО и исполнительного механизма 50. Первый и второй входы блока 44 расчета удельного внутреннего орошения за счет НЦО соединены с выходом датчика 45 расхода НЦО, выходом датчика 47 разности температур

НЦО, а третий вход — c выходом датчика 16 расхода питания 2, а выход блока 44 подключен к первому входу регулятора 47 удельного расхода внутреннего орошения за счет НЦО, второй вход которого подключен к выходу блока 48 деления, а выход — к первому входу регулятора 49 расхода НЦО, второй вход которого подключен к второму выходу датчика 45 расхода НЦО, а выход регулятора 49 расхода Н ЦО связан с входом исполнительного механизма 50, установленного на линии подачи нижнего циркуляционного орошения 14. Входы блока 48 деления подключены к выходам датчика 16 расхода питания 2 и датчика 34 расхода нижнего бокового погона 10.

При реализации предлагаемого способа автоматического управления сложной колонной в промышленных условиях могут быть использованы серийные средства контроля и автоматики, В качестве датчиков 16, 1Q, 30, 34, 38, 45 расхода могут быть применены дифманометры "Сапфир — 22" в комплекте с диафрагмами ДК-40, датчика температуры и датчиков 28, 39, 46 разности температур — преобразователи 8 — 78 в комплекте с термопарами ТХК-0179, регуляторов

17, 20, 24, 29, 33, 42, 49 — станции управления СУРА СУРА-2 в комплекте с регуляторами РБАМ и злектропневматическими преобразователями ЭПП, исполнительных механизмов 18, 21, 23, 32, 36, 43, 50 — регулирующие клапаны 25с48нж. Функции блоков 27, 37, 44 расчета внутреннего орошения соответственно эа счет острого, верхнего и нижнего циркуляционных орошений, регуляторов 26, 40, 47 соответственно избыточной доли однократного испарения питания и внутреннего орошения за счет ВЦО и НЦО, блоков 41, 48 деления реализуются при помощи средств вычислительной техники например, УВК СМ

1814, В качестве регуляторов 22, 31, 35 показателей качества головного продукта, верхнего и нижнего боковых погонов могут бйть использованы автоматические анализаторы фракционного состава, плотномеры

АИП или датчики температуры.

Автоматическое управление сложной ректификационной колонной осуществляется следующим образом.

Питание 2 колонны, проходя через печь

3, нагревается эа счет сгорания топлива 4 до определенной температуры, обеспечивающей образование соответствующего количества паровой фазы, и, следовательно, определенного парового потока, поступающего в сепарационную часть колонны 1, В результате конденсации паров за счет подачи нижнего циркуляционного орошения

181626

НЦО создается поток внутреннего орошения нижней секции сепарационной части колонны, удельный расход которого определяется по уравнению:

Овнттр.нцо 6 цо Снцо Лтнцо

Оп Оп "нбп где Овнутр.нцо - расход внутреннего орошения, создаваемого за счет НЦО, т/ч;

Gn — расход питания. т/ч (измеряется датчиком 16 расхода);

Онцо- расход НЦО, т/ч(измеряетс чиком 45 расхода).

Снцо — теплоемкость жидкости ккал/т;

Лтнцо — разность температур вых входа в колонну НЦО. оС (измеряется д ком 46 разности температур); гнбп — скРытаЯ теплота паРообРа ния фракции нижнего бокового по ккал/т.

Удельный расход "УтР нц внутр п го орошения колонны рассчитывается в ке 44 расчета внутреннего орошения за

НЦО, сигнал из которого является пере ной величиной для регулятора 47 рас внутреннего орошения за счет НЦО. ниемдля этого регулятора служит выхо сигнал из блока 48 деления, в котором считывается отношение — G(îòáoð ни

Онбп го бокового погона), используя сигнал датчиков 34, 16 расхода нижнего бок погона и питания. Регулятор 47 в завис сти от изменения отбора нижнего бок погона на ту же величину изменяет у ный расход внутреннего орошения к ны,. путем корректировки зад регулятору 49 расхода НЦО, воздейст щему на исполнительный механизм 50 ременным сигналом для регулятор служит сигнал от датчика 45 расхода

Удельный расход внутреннего орошени лонны за счет верхнего циркуляцион орошения ВЦО рассчитывается в блок расчета внутреннего орошения за счет по уравнению:

10 я дат нием в который служит сигнал от блока 41 деления, где рассчитывается отношение

НЦО, Овбп

- — (отбор верхнего бокового погона), иси ода и l5 пользуя сигналы от датчиков 30,16 расхода атчи- верхнего бокового погона и питания. Регулятор 40 в зависимости от изменения отбозова- ра верхнего бокового погона на ту же гона, величину изменяет удельный расход внут20 реннего орошения колонны, путем корректировки задания регулятору 42 расхода

ВЦО, воздействующему на исполнительный бло механизм 43. ПеРеменным сигналом длЯ Ресяет гулятора 42 служит сигнал от датчика 38 мен 25 расхода ВЦО. хода Расход острого орошения 7 колонны регулируется при помощи регулятора 20 раснои хода, в который поступают сигналы от датчика 19 расхода острого орошения и ре30 гулятора 22 показателя качества головного продукта 8. Эта схема регулирования обеспечивает заданное качество головного провог дукта путем изменения расхода острого орошения, которое при этом может измевог 35 няться в зависимости or расхода и состава питания. Кроме того, в зависимости от разности температур паров, уходящих с верха колонны, и острого орошения будет изменяться величина внутреннего орошения коП 40 лонны за счет острого орошения. При

49 предлагаемом способе регулирования

НцО удельных расходов внутреннего орошения, я „, создаваемых ВЦО и НЦО, в зависимости от отборов верхнего и нижнего боковых пого37 45 нов величина удельного расхода внутреннеВцО го орошения колонны за счет острого орошения будет определять избыточнуюдолю однократного испарения питания, которая рассчитывается в блоке 27 расчета (13) 50 внутреннего орошения колонны за счет острого орошения (расчета избыточной доли однократного испарения питания) используя уравнение: 1 Овнттц.оо Goo

Оп Gn Gn (1 + Л оо ), (14), L1 где —. — избыточная дола однократного иси паранин питания. т(ц;

Gn гвбп где Овнутр.ецо расход внутренйего орошения, создаваемого за счет ВЦО, т/ч;

Оп — расход питания, т/ч (измеряется датчиком 16 расхода);

Овцо — расход В ЦО, т/ч (измеряется датчиком 38 расхода);

Свцо — теплоемкость жидкости ВЦО, ккал/т;

Овнутр.нцо Оецо Свцо Л твцо

Лт.,-;,0 -- разность температур вим(та и входа в колонну ВЦО, С (измеряется датчиком 39 разности температур); гецр — скрытая теплота парообразования фракции верхнего бокового погона, ккал/т.

Измеряемое в блоке 37 текущее значение удельного расхода внутреннего орошения колонны эа счет ВЦО поступает в виде переменного сигнала в регулятор 40 удельного расхода внутреннего орошения, эада1816226 повысить качество целевых продуктов, Численный пример реализации спосои нцо анцо ба, 41310 1000

Предложенный способ будет использо- =0,27 525,0 140 = 151,75 т/ч (18) ван для управления атмосферной колонной Поток внутреннего орошения колонны, многотоннажной установки ЭЛОУ-АВТ-бМ обеспечивающий орошение тарелок и верх

Пр ду т ми разделе"ия нефти " BOA ней секции колонны и величину потока флегкопонне яепяются: гопоаной продукт - Оен- ма Li, стекающего иа сепарачионнои части

L1 — расход флегмы, стекающей из сепарационной части колонны, т/ч;

Go — расход питания, т/ч (измеряется датчиком 16 расхода);

Gвнутр.оо — расход внутреннего орошения колонны за счет острого орошения. т/ч;

Goo — расход острого орошения колонны, т/ч (измеряется датчиком 19 расхода), Coo — теплоемкость жидкости острого орошения, ккал/т;

rG — скрытая теплота парообразования головного продукта, ккал/т;

Лтоо — разность температур на выходе паров с верха колонны и острого орошения, о С (измеряется датчиком 28 разности температур), Регулятор 26 избыточной доли однократного испарения питания при отклонении текущего значения этой величины, рассчитанной в блоке 27, от задания, выбираемого в пределах 0,03-0,05, корректируют задание регулятору 24 температуры питания, который управляет исполнительным механизмом 23 на линии подачи топлива 4 в печь 3;

Качество верхнего бокового погона 9 регулируется при помощи регулятора 31 показателя качества верхнего бокового погона, корректирующего задание регулятору 29 расхода, переменный сигнал в который поступает от датчика 30 расхода, а выходной сигнал управляет исполнительным механизмом 32.

Аналогичная схема управления, включающая регулятор 35 показателя качества нижнего бокового погона, регулятор 33 расхода, датчик 34 расхода и исполнительный механизм 36, использована для регулирования качества нижнего бокового погона 10.

Предложенный способ автоматического управления позволяет обеспечивать на заданном уровне качество целевых дистиллятных продуктов, распределение теплосъема между BLjO, НЦО и острым орошением, удельных расходов внутреннего орошения колонны и избыточной доли однократного испарения питания в условиях переменного расхода и состава питания.

Это основные показатели режима работы сложной ректификационной колонны, за счет управления которыми можно обеспечивать сокращение энергетических затрат и

\ зин, верхний боковой погон — керосин, нижний боковой погон — дизельное топливо (летнее), кубовый остаток — мазут.

Режим работы колонны характеризуется следующими усредненными показателярасход питания, G> = 1000 т/ч, раСХОд КЕрОСИНа, Овбп=180 т/Ч, РаСХОД ДИЗЕЛЬНОГО тОПЛИВа, 6нбп10 =270т/ч; разность температур острого орошения, Ьtoo-45 С; разность температур ВЦО, Ьлвцо=80 С; разность температур . НЦО, 15 Ь|нцопп140 С; теплоемкость бензина, Coo=528,6 ккал/т; теплоемкость керосина, Свцо=513,0 ккал/т; теплоемкость дизельного топлива, Снцо=525,0 ккал/т;

20 скрытая теплота парообразования бензина, гв= 71432 ккал/т; скрытая теплота парообразования керосина, гвбп=57240 ккал/т; скрытая теплота парообразования ди-, 25 зельного топлива (летнего). гнбп=41310 ккал/т, Используя имеющиеся показатели ре жима работы промышленной колонны и рекомендуемые в настоящей заявке в уравнениях 6 и 7 номинальные значения

30 удельных расходов внутреннего орошения секций колонны, рассчитаем задания для регуляторов 40 и 47 удельнь;х расходов внутреннего орошения, создаваемых за счет ВЦО и НЦО.

35 (Gap tр.вцо i 6вбп 180 0 18

С. "" О. 1000 г внУте.нч< т, Она< 270 р 27 гтйт

С "" G. 1000

40 При имею .цихся исходных данных по теплоемкости, скрытой теплоте парообразования и разности температур циркуляционных орошений определим с использованием уравнений 3, 4, 15, 16 рас45 ходы ВЦО и НЦО, регулирование которых обеспечивается соответственно регуляторами 42 и 49 расхода ВЦО и НЦО бвбп гвбп G77 пивцо

G n Свцо твцо

57240 000 = 251 05 / (17)

513,0 80

1816226

Qoo

oo r 6 — 0,04 х удельного расхода внутреннего орошения

20 Овнутр.оо у р, создаваемого эа счет острого ороОп шения, будет меньше заданного значения и регулятор 26 избыточной доли однократно испарения питания увеличит задание регугв х 528 6 25,41 т/ч (20)

1 + 41432 45

Эти значения являются заданиями соответственно для регулятора 26 избыточной доли однократного испарения питания и регулятора 20 расхода острого орошения колонны.

Рассмотрим работу системы автоматического управления колонной при следующих возмущениях на процесс ректификации; а) увеличение расхода питания; б) увеличение содержания фракций нижнего бокового погона в питании; в) увеличение содержания фракций го- 3 ловного продукта в питании. а) При увеличении расхода питания колонны, например, с 1000 до 1100 т/ч требуется для сохранения значения избыточной

4 доли однократного испарения питания — в

Gn уравнении 5 пропорционально изменению расхода питания увеличить значения Q», Овцо Онцо Овбп, Онбп, Эта ЭадаЧа рЕаЛИЗуЕтся следующим образом. В первый момент при увеличении расхода питания произойдет облегчение фракционных составов бо. ковых погонов, так как их недоотбор приведет к увеличению расхода флегмы, стекающей в куб колонны. При этом регуляторы 31 и 35 показателей качества верхнего и нижнего боковых погонов увеличат задания регуляторам 29 и ЗЗ для увеличения, расхода соответственно верхнего и нижнего боковых погонов.

Так как расходы боковых погонов и питания колонны изменятся пропорциональ-. но, то отборы боковых погонов и задания для регуляторов 40 и 47 удельного расхода внутреннего орошения эа счет ВЦО и НЦ9

30

50

Qoo

55 кратного испарения питания — G cTBHGT гв Gn колонны, обеспечивается эа счет подачй острого орошения, Величина избыточной доли

Lq однократного испарения питания —, выби п рается, исходя из оекомендаций (2, с. 153), в пределах 0,02-0,05. Приняв для расчетов среднее ее значение, равное 0,04, найдем из уравнения 8 и 2 номинальные величины удельного расхода внутреннего орошения колонны, создаваемого за счет острого орошения, и расход острого орошения для предложенных конкретных условий работы промышленной колонны сохранятся согласно уравнениям 15 и 16 на прежнем уровне и будут соответственно равны 0,18 и 0.27. Однако фактические текущие значения удельных расходот внутренСвнутр.вцо 6внутр нцп них орошений — — — и

Gn Gn окажутся меньше заданной величины, т,к. произошло увеличение Сп. В результате сравнения заданных и текущих значений удельного расхода внутреннего орошения регуляторы 40 и 47 отработают корректирующие сигналы в регуляторы 42 и 49 для увеличения расходов ВЦО и НЦО, обеспечивающих сохранение в колонне заданных удельных расходов внутреннего орошения.

При увеличении расхода питания колонны первоначально доля отгона питания будет .недостаточной, текущее значение лятору 24 температуры питания на выходе из печи. Одновременно регулятор 22 показателя качества головного продукта увеличивает расход острого орошения. а регулятор 24 температуры реагирует на первоначальные изменения температуры питания. Корректировка температуры питания колонны будет осуществляться до тех пор, пока текущее значение избыточной доли однократного испарения питания не достигнет заданного значения 0,04, б) При увеличении содержания в питании фракции нижнего бокового погона необходимо увеличить нагрев питания для обеспечения превращения всей дистиллятной фракции, отбираемой в виде боковых погонов, в паровую фазу. Первоначал но при данном изменении состава питания произойдет уменьшение легкокипящих компонентов на тарелке с выводом нижнего бокового погона и при имеющемся расходе внутреннего орошения колонны уменьшится содержание легкокипящих компонентов и в головном продукте. Регулятор 22 показателя качества головного продукта при этом для сохранения заданного состава головного продукта уменьшит задание регулятору

20 расхода острого орошения. В этом случае текущее значение избыточной доли одноменьше заданной величины и регулятор 26 избыточной доли однократного испарения питания увеличит корректирующий сигнал регулятору 24 температуру питания. Одновременно регулятор 35 показателя качества

1816226

16 ервонная ал Корректор Г. Кос

Редактор

Заказ 1646 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 нижнего бокового погона будет увеличивать задание регулятору 33 расхода нижнего бокового погона, а регулятор 47 удельного расхода внутреннего орошения увеличит расход НЦО, т.к. для этого регулятора увеличится задание, равное - †.

6нбп

П в) При увеличении в питании колонны содержания фракций головного продукта также требуется увеличение удельной доли однократного испарения питания. Первоначально при изменении состава питания при заданных расходах орошений колонны и боковых погонов произойдет смешение составов вниз по колонне. При этом регулятор 22 показателя качества головного продукта для сохранения заданного состава уменьшит задание регулятору 20 расхода острого орошения, что вызовет уменьшение избыточной доли однократного испарения питания

L1 -. Регулятор 26 избыточной доли одно п кратного испарения питания, сравнивая те(.1 кущее значение- — с заданной величиной бп изменит корректирующий сигнал регулято ру 24 температуры в сторону увеличения, тем самым увеличив подачу топлива в печь.

Регуляторы 40 и 47 удельного расхода внутреннего орошения колонны за счет ВЦО и

НЦО свои корректирующие сигналы не изменят,.т.к. отборы верхнего и нижнего боковых погонов не изменились.

При увеличении в питании колонны содержания фракции верхнего бокового погона система автоматического управления колонной работает также, как и в случае "б".

Формула изобретения

Способ автоматического управления сложной ректификационной колонной пу10 тем регулирования расходов промежуточ-. ных циркуляционных орошений, расходов острого орошения и боковых погонов в зависимости от показателей качества головного продукта и боковых погонов, а также

15 подачи тепла в колонну в зависимости от температуры питания, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат и повышения качества целевых продуктов эа счет стабилизации флегмовых

20 потоков в секциях колонны, измеряют температуры на выходе и входе в колонну каждого потока острого и циркуляционных орошений, рассчитывают отборы боковых погонов и удельные расходы внутреннего

25 орошения в каждой секции колонны, которые корректируют в зависимости от отбора боковых погонов из соответствующих секций колонны, а температуру питания колонны корректируют в зависимости от

30 удельного расхода внутреннего орошения в верхней секции колонны.