Сносов автоматического управления ректификационной колонной

 

ОПИСАН И Е 232l90

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 6Ь, 25

Заявлено 07Х111.1967 (№ 1178656 28-13) с прпсоеднне заявки ¹

Приоритет

МПК С 12f

УДК 663.551.414(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 11.XII.1968, Бюллетень № 1 за 1969 г.

Дата опубликования описания 2.11 .1969

Автор изобретения

Заявитель

М. Л. Мандельштейн

Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности

СПОСОВ АВТОМАТЙЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ

Известен способ автоматического управле= ния ректификационной колонной, например, спиртового производства, заключающийся в регулировании расхода пара по давлению в нижней части колонны, расхода охлаждающеи воды по давлению в верхней части колонны, отбора нижнего продукта flo уровню в кубе, а также в регулировании расхода флегмы и отбора дистиллята.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность работы колонны. Для этого расход флегмы регулируют в зависимости от параметра, характеризующего концентрацию легкокипящего компонента в контрольной зоне колонны, а задания по отбору дистиллята на определенные интервалы времени формируют путем измерения количества питания и концентрации в нем легкокипящего компонента, перемножения результатов измерений и деления полученного произведения на заданную концентрацию легкокипящего компонента в дистилляте. Сформированный сигнал интегрируют за выбранный интервал времени, усрсдняют и задерживают на время, равное времени перемещения частиц легкокипящего компонента от точки ввода питания до точки вывода дистиллята.

При формировании задания по отбору дистнллята учитывают материальный баланс по

Легкокипящему компоненту Прп отсутствш потерь последнего с нижниМ Продуктом.

На фиг. 1 изображена принципиальная схех а предлагаемого способа управления колон5 нои; на фиг. 2 — диаграмма работы множительно-делительного блока, блока интегрирования и усреднения и блока задержки; на фиг. 3 — принципиальная схема цепочки формирования задания регулятору отбора дистил10 лята.

Схема содержит ректификационную колонну 1, дефлегматор-конденсатор 2, аккумулятор 3 флегмы, регуляторы 4 — 8, исполнительный механизм 9, датчик 10 уровня, датчик 11

15 температуры, анализатор (кон центратомер) 12 питания, датчик И расхода питания, датчик

14 давления, множительно-делптельный блок

15, интегратор-усреднитель 16 за время Л!, блок 17 задержки (запаздывания), анализа20 тор (концентратомер) 18 дистиллята, блок 19 сравнения и блок 20 реле.

Регулятор 7 управляет отбором дистиллята из колонны. Задание регулятору отбора формируется на основании уравнения материаль25 ного баланса по легколетучему компоненту:

F, =Р„+1Г... (1) где F — расход питания; 0 — отбор дистиллята; 1V — расход нижнего продукта, .гт=, хо

232190 (4) хо — концентрация лсгколетучего компонента в питании, кубовом продукте, дистилляте.

Соотношение (1) в реальных условиях работы ректификационных колонн, например, спиртового производства с точностью до потерь легкокипящего компонента с кубовым проду ктом может быть заменено приближенным равенством

F,. =D, (2) (Для случая спиртового производства величина потерь 1Г,„приблизительно на три порядка меньше, чем Г, В мно>кительно-делительном блоке 15 сигналы, пропорциональные измеренным мгновенным значениям расхода питания F(t) и концентрации в нем легкокипящего продукта хр (t), перемножаются и делятся на сигнал, пропорциональный величине х,, где хзо заданное (постоянное) значение концентрации легкокипящего продукта в дистилляте.

Полученные на выходе блока 15 мгновенные значения требуемой величины отбора дистиллята о ()=

-з

D усредняются блоком 16 за время Л1.

С выхода блока 16 сигнал

tt 5t

Dn 1 д ()Л ср

At поступает в блок 17 запаздывания. Таким образом, поступающие в блок 16 непрерывные случайные сигналы D ", t) преобразуются на выходе блока в непрерывные ступенчатые сигналы D" постоянной длительности At, но ср с переменной амплитудой, опредсляемой выражением (4). Через интервалы времени Лl сигналы D," соответственно изменяются.

Сигналы D, задер>киваются блоком 17 запаздывания на время 1., равное времени перемещения частиц легкокипящего компонента от точки ввода питания до точки вывода дистиллята.

Следовательно, в качестве задания регулятору 7 отбора дистиллята подается с выхода блока 17 сигнал

1 ср 1 ср (1 + ) . (5)

Диаграмма (см. фиг. 2) иллюстрирует рабозу блоков 15, 16 и 17.

В тех случаях, когда на качество дистиллята наложены ограничения вида

zt> — о (6) где zt> — текущее значение показателя качества дистиллята, например концентрации легкокипящего компонента, z зр — заданное значение показателя качества дистиллята; в — заданная величина, определенная ГОСТом или технологической инструкцией, для осуществления предлагаемого способа управления ректификационной колонной в цепочку

Оо

65 формирования задания регулятора 7 включают анализатор 18 качества (например хроматограф, концентратомер и т. п.), блок 19 сравнения и блок 20 релс.

Измеренное анализатором 18 текущее значение показателя качества дистиллята сравнивается в блоке 19 с заданным значеннем эlîãо показателя. Если соотношения (6) выполняются («Да»), то сигнал Вср постУпает в камеру задания рсгулятора 7, а на после. дующий интервал времени At устанавливает ся отбор дистиллята из колонны, равный Вср °

Если соотношение (6) не выполняется («Нет»), то включается блок 20, который отключает цепочку 15, !6, 17, 19 от камеры задания регулятора 7 и подает в последнюю команду на прекращение отбора дистиллята.

При восстановлении нормального режима (zt> — г з> е) блок 20 снимает команду на прекращение отбора дистиллята из колонны и вновь восстанавливает цепочку 15, 16, 17, 19 подачи задания на регулятор 7 отбора.

Г1редлагаемый способ автоматического управления ректификационной колонной oc) ществляется следующим образом.

Управляя расходом пара в колонну, регулятор 4 жестко стабилизирует давление в нижней части колонны, а регулятор 5, изменяя расход охлаждающей воды на дифлегматорконденсатор, поддер>кивает на заданном уровне давление в верхней части колонны, В результате обеспечивается постоянный перепад давления ме>кду верхом и низом колонны и, следовательно, постоянный паровой поток в колонне. Ни>кний проду.кт выводится из куба колонны с помощью регулятора уровня 8.

Требуемое (заданное) качество дистиллята обеспечивается регулятором б, который, per) лируя расход флегмы, стабилизирует температуру на контрольной тарелке (или какойлибо другой параметр, характеризующий кач cTBQ дистиллята, например концентрацию в контрольной зоне).

Отбор дистиллята из колонны стабилизируется контуром регулятора 7. Задание регулятору 7 формируется цепочкой блоков 15, 16, 17 согласно уравнениям (3), (4), (5).

В результате в каждый интервал времени

At с помощью регулятора 7 из колонны отбирается с дистиллятом то количество легкокипящего продукта, которое было некоторое время (равное Ц тому назад введено с питанием в колонну за время Ai. В том случае, если в цепочку формирования задания регулятору 7 включены анализатор 18 и блоки 19 и 20, сигнал В поступает в камеру задания регулятора 7 только при условии выполнения ограничения (6), В противном случае zt> — zan(в блок 20 отключает выход блока 17 от камеры задания регулятора 7 и вместо него подает в камеру 7 сигнал на закрытие клапана отбора дистиллята, Запаса флегмы в аккумуляторе 8 должно

232190 быть достато шо для удовлетворения потребностеи кс1к контура регмляторя 6, таl . 11 контура регулятора 7.

Колебания количества флегмы в аккумуляторе,3 неве.-ики. Действительно, при увеличении коли сства легкокипящего компонента, подаваемого с питанием в колонну, отбор дистиллята через время . увеличивается, но одновременно с этим уменьшается температура на контрольной тарелке. Поэтому расход флегмы в колонну будет уменьшен регулятором б.

Таким образом, благодаря физическим закоиомерност»м, лсжашим в основе способа управления колонной, увеличение отбора дистиллята сопровождается уilelsl lllcIIIIeil орошения и наоборот.

Предмет изобретения

Способ автоматического управления ректификационной колонной, например, спиртового производства, заключающийся в регулировании раскода пара llo давлению в нижней чаcIII колонны, рас.;ода оклаждающей воды по давлеишо в веркней части колонны, отбора нижнего продмктя по мровн10 В кубе, а также

5 в регулировании рас.;ода флсгмы и отбора дистиллята, от.ш làþlöIIéoë тем, что, с целью повышения эффективности работы колонны, раскод флегмы регулируют в зависимости от параметра, карактеризу1ощсго концентрацию

10 л с г ко к и п я щ с го 1 o:I I 11 o I e H T a a к o I T p o, I b н О Й 3 o H e колонны, задания по отбору дистиллята на

oI;ределенные иитсрвалы времени формируют п тем измерения количества питания и концентрации в ием легкокипящего компонента, 15 перемножения рсзультатов измерений и делс1111» полученного произведения на заданную концситрацшо легкопиящего компонента в дис ÄIляте. а сформированный сигнал интегрируIOT за выбранный интервал времени, усред20 ияют и задерживают на время, равное времени перемещения частиц легкокипящего компонента от точки ввода питания до точки вывода 31IcTIIëë»òà.

232190

Составитель В. Дунье

Редактор Т. 3. Орловская Техред Л. В. Куклина Корректор В, В. Крылова

Заказ 435/5 Тираж 427 ПодtIHGHQ(.

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2