Способ автоматического управления бражной колонной брагоректификационной установки


 


Владельцы патента RU 2534820:

Брусов Валерий Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к автоматическому управлению бражной колонной брагоректификационной установки непрерывного действия и может быть использовано на спиртовом производстве. Способ характеризуется тем, что осуществляют регулирование расхода бражки и давления в нижней части бражной колонны путем подачи пара в бражную колонну, осуществляют регулирование задания величины давления низа бражной колонны в функции от рассогласования между заданной и текущей температурой в верхней части бражной колонны, осуществляют регулирование расхода воды, поступающей в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны, причем расход воды в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора бражной колонны. Изобретение обеспечивает улучшение качества получаемого этилового спирта, повышение производительности установки и снижение удельных затрат греющего пара. 1 ил.

 

Изобретение относится к автоматическому управлению бражной колонной брагоректификационной установки (БРУ) непрерывного действия спиртового производства или иных производств.

Известен способ автоматического управления бражной колонной брагоректификационной установки [Мандельштейн М.Л. Автоматические системы управления технологическим процессом брагоректификации. М.: Пищевая промышленность, 1975, с.168-171], заключающийся в стабилизации давления низа бражной колонны подачей греющего пара, стабилизации температуры отходящей из водяной секции дефлегматора бражной колонны охлаждающей воды изменением ее расхода на входе в конденсатор бражной колонны, стабилизации температуры верха бражной колонны изменением расхода бражки на тарелку ее питания и подаче бражного дистиллята в полном объеме на тарелку питания эпюрационной колонны.

Недостатки данного способа: регулирование температуры отходящей воды из дефлегматора бражной колонны не обеспечивает стабильного режима работы ее конденсатора и водяной секции дефлегматора, что может приводить к нарушению процесса вываривания бражки, увеличению удельных затрат тепловой энергии и повышенным потерям спирта с бардой. Кроме того, изменения расхода бражки при регулировании температуры верха бражной колонны наносят возмущения по нагрузке для последующих колонн БРУ, что также может привести к уменьшению их производительности, повышенному расходу греющего пара и снижению качества получаемого продукта.

Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности в части бражной колонны является способ автоматического управления непрерывно действующим трехколонным брагоректификационным аппаратом [SU 206494 A, опубл. 08.12.1967], в котором регулируют давление низа бражной колонны изменением расхода греющего пара, подаваемого в ее низ, а величину давления при этом задают в функции от рассогласования между заданной и текущей температурами в верхней части бражной колонны, осуществляют регулирование расхода бражки, поступающей в бражную колонну, расход воды в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны регулируют в зависимости от разности заданной и текущей температур отходящей охлаждающей воды из водяной секции дефлегматора.

Недостатком данного способа автоматического управления в части бражной колонны является то, что регулирование температуры отходящей воды из дефлегматора бражной колонны не обеспечивает стабильного режима работы ее конденсатора и водяной секции дефлегматора, что может приводить к нарушению процесса вываривания бражки и, следовательно, к увеличению удельных затрат тепловой энергии, повышенным потерям спирта с бардой, снижению качества получаемого продукта и уменьшению производительности. Кроме того, данный способ автоматического управления в части бражной колонны не позволяет произвести предварительную эпюрацию бражного дистиллята, образующегося на выходе из водяной секции дефлегматора, и вывести в жидком виде из конденсатора поток с высоким содержанием головных примесей этилового спирта, поскольку не обеспечивает стационарность работы конденсатора и водяной секции дефлегматора бражной колонны. При этом температура бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора изменяется в широком диапазоне. Поток жидкости из конденсатора имеет незначительную концентрацию головных примесей и подается, как правило, на питательную тарелку эпюрационной колонны для дальнейшей переработки. Причиной является то, что объект управления по каналу управления: вход - расход охлаждающей воды в конденсатор и водяную секцию дефлегматора, выход - температура отходящей воды из дефлегматора, обладает большой инерционностью, существенным транспортным запаздыванием, а управляющее воздействие имеет переменные во времени характеристики, поскольку в качестве охлаждающей воды применяется, как правило, вода из рек, прудов или водооборотных систем, которая имеет широкий диапазон колебаний температуры как сезонный, так и суточный. Кроме того, величина выходного параметра объекта управления «температура отходящей из дефлегматора воды» зависит от нагрузки бражной колонны, степени загрязнения поверхностей теплообмена подогревателя бражки, водяной секции дефлегматора и не является достаточной, в целях управления, оценкой состояния массообменных процессов в дефлегматоре бражной колонны по указанным выше причинам.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого способа автоматического управления бражной колонной, заключается в улучшении качества получаемого этилового спирта, повышении производительности БРУ и снижении удельных затрат греющего пара.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления бражной колонной брагоректификационной установки, заключающемся в регулировании расхода бражки, давления в ее нижней части подачей пара, в задании величины давления низа бражной колонны в функции от рассогласования между заданной и текущей температурой в верхней части бражной колонны, в регулировании расхода воды, поступающей в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны, причем согласно изобретению расход воды в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора бражной колонны.

В предлагаемом способе автоматического управления выходной параметр объекта управления «температура бражного дистиллята на выходе водяной секции дефлегматора бражной колонны» однозначно и достаточно точно для целей управления определяет состояние массообменных процессов в дефлегматоре бражной колонны и позволяет эффективно управлять составом паровой фазы в водяной секции дефлегматора и конденсаторе бражной колонны, что, в свою очередь, позволяет получить на выходе конденсатора поток жидкой фазы с более высоким содержанием продуктов головной фракции этилового спирта, который может быть удален из процесса дальнейшей переработки бражного дистиллята. Данным способом может быть выполнена предварительная эпюрация бражного дистиллята, которая обеспечит возможность повышения производительности эпюрационной и спиртовой колонн БРУ и качества получаемого этилового спирта, а также снизит удельные затраты греющего пара в этих колоннах.

На чертеже представлен узел бражной колонны с совмещенной функциональной схемой системы автоматического управления бражной колонной брагоректификационной установки в производстве этилового спирта для реализации предложенного способа.

Узел состоит из бражной колонны 1, подогревателя бражки 2, водяной секции дефлегматора 3, конденсатора 4, сепаратора бражных газов 5, конденсатора бражных газов 6. Материальные потоки обозначены следующим образом: ВСП - водно-спиртовой пар, ГФЭС - головная фракция этилового спирта (жидкость), ПГС - парогазовая смесь после сепарации бражки, ПГФЭС - пары головной фракции этилового спирта, УГ - углекислый газ.

Бражная колонна снабжена датчиком давления 7, установленным в нижней части колонны и связанным с регулятором 8, который воздействует на исполнительный механизм 9 на линии подачи греющего пара в бражную колонну, датчиком температуры 10, установленным в верхней части колонны и связанным с регулятором 11. Регулятор 11 связан с входом коррекции задания регулятора 8.

Регулятор 12 изменяет расход охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор 4 и водяную секцию 3 дефлегматора бражной колонны, с помощью исполнительного механизма 13 в зависимости от разности заданной и текущей температур бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора, измеряемой датчиком температуры 14. Расход бражки в колонну 1 измеряется с помощью расходомера 15, связанного с исполнительным механизмом 16 через регулятор 17.

Подачу материальных потоков в БРУ осуществляют следующим образом: греющий пар подают из котельной в коллектор, давление в котором поддерживают на заданном уровне регулятором, и направляют в виде острого пара в бражную колонну, охлаждающую воду подают под заданным давлением в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны. Бражку в колонну подают насосом из бражной ямы, в которую ее перекачивают из бродильных чанов. Из низа бражной колонны отбирают освобожденную от спирта барду, которая идет на дальнейшую переработку. Поток бражного дистиллята из подогревателя бражки и водяной секции дефлегматора подают по трубопроводу на питательную тарелку колонны эпюрации, на одну из верхних тарелок которой подают гидроселекционную воду, способствующую более полному выделению головных и промежуточных примесей.

Автоматическое управление бражной колонной брагоректификационной установки в соответствии с заявленным способом осуществляют следующим образом.

Регулятор 8 управляет расходом греющего пара, поступающего в бражную колонну, по давлению в ее нижней части. На вход коррекции задания регулятора 8 подается сигнал от регулятора 11 в зависимости от рассогласования текущей и заданной температур верха бражной колонны. Задание регулятору 11 соответствует такой температуре в верхней части бражной колонны, при которой обеспечивается необходимое вываривание спирта из бражки. Данным образом достигается корректировка расхода пара, подаваемого в колонну, при изменении состава и температуры бражки. Тепловой режим конденсатора и водяной секции дефлегматора управляется регулятором 12, который, изменяя расход охлаждающей воды с помощью исполнительного механизма 13, поддерживает температуру бражного дистиллята на выходе водяной секции дефлегматора бражной колонны, измеряемую датчиком 14, в соответствии с заданным значением. В подогревателе бражки 2, в котором исходная бражка подогревается водно-спиртовым паром из колонны 1, как правило, до температуры от 75 до 80 градусов Цельсия, конденсируется около половины всего потока пара и превращается в бражной дистиллят, содержащий в основном этиловый спирт, воду, промежуточные и концевые примеси, а также часть компонентов головных примесей. Пар из подогревателя 2, поступающий на вход водяной секции дефлегматора, имеет значительно большую концентрацию компонентов головных примесей, чем исходный пар на выходе из колонны 1.

Необходимо отметить, что задание регулятору температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора устанавливают из условия максимального содержания компонентов головной фракции в паровой фазе, поступающей в конденсатор 4, с целью дальнейшего их вывода в жидком виде из процесса переработки бражного дистиллята. Для удаления в значительной степени из бражного дистиллята на выходе водяной секции дефлегматора бражной колонны метанола, метилацетата, этилацетата, этилформиата, ряда альдегидов и других примесей достаточно с высокой точностью автоматически стабилизировать температуру этого потока подачей охлаждающей воды. Задание регулятору 12 на температуру бражного дистиллята на выходе водяной секции дефлегматора бражной колонны может находиться, например, в диапазоне от 74 до 76 градусов Цельсия, что обеспечивает переход в конденсатор 4 компонентов головной фракции в составе паровой фазы. Более точно пределы диапазона заданий на температуру можно определить по результатам анализа состава примесей бражного дистиллята, получаемого из конкретного вида сырья. При этом в водяной секции дефлегматора бражной колонны устанавливается стационарный массообменный процесс между жидкой и паровой фазой. Компоненты головной фракции этилового спирта, как более летучие вещества по сравнению с этиловым спиртом, переходят в паровую фазу в виде азеотропных смесей с водой и другими компонентами или непосредственно в виде паров. Затем паровой поток поступает в конденсатор 4, в котором охлаждается до жидкого состояния, и компоненты головной фракции этилового спирта в составе жидкости могут быть удалены из процесса дальнейшей переработки бражного дистиллята.

Существующие способы автоматического управления бражной колонной, основанные на регулировании температуры отходящей воды из дефлегматора бражной колонны, не обеспечивают поддержание высокоточного температурного режима дефлегматора бражной колонны и возможности предварительной эпюрации бражного дистиллята, что в дальнейшем может снизить качество конечного продукта, уменьшить производительность БРУ и вызвать увеличение удельного расхода греющего пара.

Повышение качества получаемого продукта в предлагаемом способе автоматического управления бражной колонной достигается за счет увеличения точности стабилизации температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора бражной колонны, что обеспечивает более полное выделение в концентрированном виде головных примесей этилового спирта в конденсаторе бражной колонны и их возможное удаление из потока бражного дистиллята, что существенно улучшает проведение процессов в эпюрационной и спиртовой колоннах БРУ и вызывает снижение содержания в конечном продукте количества головных примесей. Этими мерами обеспечивается улучшение физико-химических и органолептических свойств спирта, что соответствует повышению его качества.

Регулирование температуры бражного дистиллята на выходе водяной секции дефлегматора бражной колонны повышает точность поддержания технологического режима бражной колонны, что снижает в ней потери спирта с бардой и удельный расход греющего пара.

Кроме того, задания регуляторам расхода бражки и температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора бражной колонны могут автоматически изменяться системой управления производительностью БРУ и согласования режимов работы отдельных колонн, которая может быть в составе АСУТП БРУ, в зависимости от разности заданной и фактической производительности БРУ по этиловому спирту.

Способ автоматического управления бражной колонной брагоректификационной установки, заключающийся в регулировании расхода бражки, давления в ее нижней части подачей пара, в задании величины давления низа бражной колонны в функции от рассогласования между заданной и текущей температурой в верхней части бражной колонны, в регулировании расхода воды, поступающей в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны, отличающийся тем, что расход воды в конденсатор и водяную секцию дефлегматора бражной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры бражного дистиллята на выходе из водяной секции дефлегматора бражной колонны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматическому управлению эпюрационной колонной брагоректификационной установки непрерывного действия и может быть использовано на спиртовом производстве.

Настоящее изобретение относится к способу очистки (мет)акрилатов, ангидридов метакриловой кислоты или ангидридов акриловой кислоты в качестве мономеров, при котором, по меньшей мере, часть содержащихся в исходном составе мономеров испаряют и затем конденсируют.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации многоколонной брагоректификационной установки непрерывного действия и может быть использовано в спиртовом производстве.

Изобретение относится к автоматическому управлению спиртовой колонной брагоректификационной установки непрерывного действия и может быть использовано на спиртовом производстве.

Изобретение относится к способу оптимизации параметров технологического потока в блоке перегонки сырой нефти для снижения коррозии и/или осаждения продуктов коррозии в указанном блоке, согласно которому: измеряют и/или прогнозируют по меньшей мере один параметр, выбранный из группы, включающей рН, концентрацию хлорид-ионов, концентрацию ионов железа, концентрацию ионов металлов, отличных от железа, и скорость коррозии, и связанный по меньшей мере с двумя химическими реагентами, выбранными из группы, включающей нейтрализующее вещество, каустический агент и пленочный ингибитор, в одном или более местах блока перегонки сырой нефти; определяют оптимальный диапазон, связанный с измеренным и/или предсказанным параметром, при этом оптимальный диапазон может быть установлен пользователем; если измеренный и/или предсказанный параметр выходит за пределы оптимального диапазона, связанного с этим параметром, вызывают изменение поступления по меньшей мере двух химических реагентов из указанных нейтрализующего вещества, каустического агента и пленочного ингибитора в технологический поток.

Изобретение предназначено для автоматического управления процессом ректификации и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации. Способ характеризуется тем, что измеряют по линии подачи расход и состав исходной смеси, в линии циркуляции через куб расход и температуру водно-спиртовой смеси, в кубе колонны давление и уровень, на выходе из колонны температуру паров, в линии рециркуляции теплоносителя расход, в буферной емкости уровень, на входе в дефлегматор и выходе из испарителя температуры теплоносителя, в линии циркуляции хладагента давление и расход перед компрессором, давление, температуру и расход перед терморегулирующим вентилем, давление и температуру после вентиля, мощности приводов компрессора и насосов и по измеренным параметрам по программно-логическому алгоритму, заложенному в микропроцессор, осуществляют оперативное управление технологическими параметрами процесса получения спирта с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений, рассчитывают суммарные теплоэнергетические затраты на процесс получения спирта, определяют их производную по количеству испаряемого из водно-спиртовой смеси спирта и в зависимости от знака производной воздействуют на расход исходного продукта в антибатной зависимости.

Изобретение относится к устройствам для управления процессом ректификации и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности.

Изобретение относится к области контроля и управления, а именно к способам измерения циркуляционного потока и стабилизации уровня жидкого компонента в испарительной системе дистилляционной колонны, предназначенной для получения целевого продукта, например стабильного изотопа О18, методом низкотемпературной дистилляции оксида азота NO.

Изобретение относится к технологии получения целевого продукта, такого как стабильный изотоп О18, методом низкотемпературной дистилляции оксида азота NO в 3-секционной колонне.

Изобретение относится к автоматическому управлению колонной окончательной очистки брагоректификационной установки непрерывного действия спиртового производства или иных производств. Согласно изобретению способ предусматривает регулирование давления в нижней части колонны окончательной очистки подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в дефлегматор колонны окончательной очистки, при этом расход охлаждающей воды в дефлегматор колонны окончательной очистки регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора колонны окончательной очистки. Изобретение обеспечивает улучшение качества получаемого спирта и снижение удельных затрат греющего пара. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению сивушной колонной брагоректификационной установки непрерывного действия спиртового производства или иных производств. Согласно изобретению способ предусматривает регулирование давления в нижней части сивушной колонны подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в дефлегматор сивушной колонны, при этом расход охлаждающей воды в дефлегматоре сивушной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора сивушной колонны. Изобретение обеспечивает улучшение качества получаемого спирта и снижение удельных затрат греющего пара. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению разгонной колонной брагоректификационной установки (БРУ) непрерывного действия спиртового производства или иных производств. Способ автоматического управления разгонной колонной брагоректификационной установки заключается в регулировании давления в ее нижней части подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в конденсатор и дефлегматор разгонной колонны, расхода гидроселекционной воды в разгонную колонну. На выходе из дефлегматора колонны измеряют температуру конденсата с помощью датчика температуры. Расход охлаждающей воды в дефлегматор колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора колонны с помощью регулятора. Измеряют температуру жидкой фазы на одной из нижних тарелок колонны с помощью датчика температуры. Расход гидроселекционной воды в колонну регулируют с учетом корректирующего сигнала регулятора, выходной сигнал которого формируют в функции от разности задания на температуру жидкой фазы на одной из нижних тарелок колонны и текущего значения температуры жидкой фазы на одной из нижних тарелок колонны. Технический результат: снижение удельных затрат греющего пара. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению разгонной колонной брагоректификационной установки (БРУ) непрерывного действия спиртового производства или иных производств. Способ автоматического управления разгонной колонной брагоректификационной установки заключается в регулировании давления в ее нижней части подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в дефлегматор колонны, расхода гидроселекционной воды в верхнюю часть колонны. На выходе из дефлегматора колонны измеряют температуру конденсата с помощью датчика температуры. Расход охлаждающей воды в дефлегматор колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора колонны с помощью регулятора. Измеряют температуру паровой фазы отгонной части колонны с помощью датчика температуры. Расход гидроселекционной воды в верхнюю часть колонны регулируют с учетом корректирующего сигнала регулятора, выходной сигнал которого формируют в функции от разности задания на температуру паровой фазы над контрольной тарелкой отгонной части колонны и текущего значения температуры паровой фазы над контрольной тарелкой отгонной части колонны. Технический результат: снижение удельных затрат греющего пара. 1 ил.

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом ректификации и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей и пищевой отраслях промышленности. Способ автоматического управления эффективностью функционирования процесса ректификации включает определение текущего температурного профиля колонны и вычисление текущего значения эффективности работы ректификационной колонны, устанавливаемого в качестве задания регулятору температуры питающей смеси, робастную стабилизацию температуры нижней точки температурного профиля путем изменения расхода греющего пара с коррекцией по концентрации целевого продукта и компенсации возмущений со стороны линии питания и адаптивное управление верхней точкой температурного профиля путем изменения расхода флегмы в зависимости от величины текущих потерь сырья по верху колонны. Расход флегмы изменяют в зависимости от скорости дрейфа критерия управления. Технический результат: обеспечение эффективного процесса ректификации. 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Расход охлаждающей воды в конденсатор и дефлегматор первой и второй разгонных колонн регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора первой и второй разгонных колонн. Измеряют переменный текущий расход кубовой фракции из первой разгонной колонны на нижнюю питательную тарелку второй разгонной колонны и выделяют низкочастотную составляющую значений измеряемого параметра. Корректируют задание на давление низа первой и второй разгонных колонн в функции от разности заданного номинального расхода кубовой фракции и низкочастотной составляющей текущих значений расхода кубовой фракции. При корректировке заданий на давление низа первой и второй разгонных колонн их величину уменьшают при положительном значении разности и увеличивают при ее отрицательном значении. Изобретение позволяет снизить удельные затраты греющего пара. 1 ил.
Наверх