Способ автоматического управления сивушной колонной брагоректификационной установки


 


Владельцы патента RU 2541762:

Брусов Валерий Геннадьевич (RU)

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 сивушной колонной (СК) брагоректификационной установки (БРУ) непрерывного действия спиртового производства или иных производств.

СК - это полная ректификационная колонна, содержащая между отгонной и концентрационной частями аккумулятор, в котором накапливается и расслаивается большое количество спиртов сивушного масла [см. стр.202-206 в книге: Цыганков П.С., Цыганков С.П. Руководство по ректификации спирта. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 400 с.]. В верхнем слое гетерогенной жидкости кармана аккумулятора концентрируются спирты сивушного масла, которые затем удаляются из колонны и БРУ через фонарь, что способствует повышению качества ректификованного спирта.

Известен и широко применяется в производствах пищевого этилового спирта способ автоматического управления колоннами брагоректификационной установки, в том числе и СК, заключающийся в регулировании температуры отходящей из дефлегматора колонн охлаждающей воды изменением ее расхода на входе в конденсатор и дефлегматор, регулировании давления в нижней части колонн подачей греющего пара [см. стр.440-452 в книге: Стабников В.Н. Перегонка и ректификация этилового спирта. - М.: Пищевая промышленность, 1969. - 456 с.].

Недостатками данного способа автоматического управления для сивушной колонны являются то, что регулирование температуры отходящей охлаждающей воды из дефлегматора колонны не обеспечивает стабильного режима его работы, может приводить к нарушению процесса ректификации в колонне и, следовательно, к увеличению удельных затрат тепловой энергии, а также к возврату спиртов сивушных фракций в эпюрационную колонну БРУ с погонами из конденсатора и дефлегматора сивушной колонны. Температура конденсата на выходе из дефлегматора, который подается на верхние тарелки колонны в составе флегмы, может в этом случае изменяться в широком диапазоне, что способствует возникновению колебательных явлений в массообменных процессах на тарелках колонны. Причиной значительных изменений температуры конденсата на выходе дефлегматора является то, что в известном способе объект управления по каналу управления: вход - расход охлаждающей воды в конденсатор и дефлегматор, 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 воды из дефлегматора» зависит от нагрузки колонны, степени загрязнения поверхностей теплообмена дефлегматора и не является достаточной, в целях управления, оценкой состояния массообменных процессов в дефлегматоре колонны по указанным выше причинам.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является способ автоматического управления сивушной колонной, в котором регулируют давление низа колонны изменением расхода греющего пара, а подачу воды в дефлегматор через конденсатор колонны регулируют в зависимости от разности заданного и текущего давления верха колонны [см. стр.203 в книге: Мандельштейн М.Л. Автоматические системы управления технологическим процессом брагоректификации. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - 238 с.].

Недостатком данного способа автоматического управления является одновременное регулирование давления низа и верха колонны, которое приводит к возникновению колебательных явлений в массообменных процессах колонны, повышенному расходу греющего пара и снижению качества спирта, поскольку в этих условиях возможен возврат сивушного спирта и фракций сивушного масла с потоками непастеризованного спирта из дефлегматора и головной фракции из конденсатора колонны на верхние тарелки эпюрационной колонны БРУ.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления сивушной колонной брагоректификационной установки, заключающемся в регулировании давления в ее нижней части подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в дефлегматор сивушной колонны, причем согласно изобретению расход охлаждающей воды в дефлегматоре сивушной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора сивушной колонны.

В предлагаемом способе автоматического управления выходной параметр объекта управления «температура конденсата на выходе дефлегматора сивушной колонны» обладает меньшими, чем в прототипе, инерционностью и транспортным запаздыванием, однозначно и достаточно точно, для целей управления, определяет состояние массообменных процессов в дефлегматоре колонны и позволяет эффективно управлять составом паровой фазы в дефлегматоре и конденсаторе колонны, что, в свою очередь, способствует получению на выходе конденсатора потока жидкой фазы без содержания сивушных фракций этилового спирта. Кроме того, конденсат с постоянной температурой, подаваемый из дефлегматора на верхние тарелки колонны в составе флегмы, обеспечивает стабильность массообменных процессов на тарелках и повышение эффективности колонны.

На чертеже для реализации предложенного способа автоматического управления представлен узел сивушной колонны с совмещенной функциональной схемой системы автоматического управления в составе БРУ.

Узел состоит из сивушной колонны 1, дефлегматора 2, конденсатора 3. Приняты обозначения: ГФ - головная фракция спирта (жидкость), ЗДНК - задание на давление низа колонны, ЗТКД - задание на температуру конденсата на выходе дефлегматора, ЛВ - лютерная вода, НПС - непастеризованный спирт, ПГФ - пары головной фракции, ПСГФ - пары спирта с головной фракцией, ОВ - охлаждающая вода, СС и СФ - сивушные спирт и фракции соответственно, поступающие из эпюрационной и спиртовой колонн БРУ, СМ - сивушное масло, Ф - фонарь для контроля потоков, ЭК - эпюрационная колонна БРУ.

Сивушная колонна снабжена датчиком давления 4, установленным в нижней части колонны и связанным с регулятором 5, который воздействует на исполнительный механизм 6 на линии подачи греющего пара в колонну, датчиком 7 температуры конденсата, установленным на трубопроводе, отводящем конденсат из дефлегматора, и связанным с регулятором 8, воздействующим на исполнительный механизм 9 на линии подачи охлаждающей воды в дефлегматор. Регулятор 8 изменяет расход охлаждающей воды, подаваемой в дефлегматор колонны, с помощью исполнительного механизма 9 в функции от разности заданной и текущей температур конденсата на выходе из дефлегматора, измеряемой датчиком температуры 7.

Подачу материальных потоков осуществляют следующим образом: греющий пар подают из котельной в коллектор, давление в котором поддерживают на заданном уровне регулятором, и направляют в колонну, охлаждающую воду подают под заданным давлением в конденсатор и дефлегматор колонны. Потоки СС из эпюрационной и спиртовой колонн БРУ, а СФ с нижних тарелок спиртовой колонны подают на питательную тарелку СК. Из конденсатора через фонарь выводят ГФ и подают ее на верхние тарелки эпюрационной колонны, а избыток ГФ возвращают в сивушную колонну в составе флегмы. Конденсат из дефлегматора, освобожденный в значительной степени от компонентов СС и СФ, в необходимом объеме поступает на верхнюю тарелку СК, а избыток его возвращается также на верхние тарелки эпюрационной колонны БРУ в виде НПС. Из низа СК отбирают лютерную воду. Сивушное масло отбирают из СК через фонарь, установленный на аккумуляторе, и направляют на промывку, а затем на склад готовой продукции.

Автоматическое управление сивушной колонной, в соответствии с заявленным способом, осуществляют следующим образом.

Регулятор 5 управляет с помощью исполнительного механизма 6 расходом греющего пара, поступающего в колонну, в зависимости от разности ЗДНК и давления в нижней части колонны, измеренного датчиком 4. Тепловой режим дефлегматора 2 и конденсатора 3 управляется регулятором 8, который, изменяя расход охлаждающей воды с помощью исполнительного механизма 9, поддерживает температуру конденсата на выходе дефлегматора сивушной колонны, измеряемую датчиком 7, в соответствии с заданным значением ЗТКД. Необходимо отметить, что задание регулятору температуры конденсата на выходе из дефлегматора устанавливают из условия минимального содержания СС и СФ в паровой фазе, поступающей в дефлегматор 2.

Для удаления в значительной степени из конденсата на выходе дефлегматора сивушной колонны СС и СФ достаточно с высокой точностью автоматически стабилизировать температуру этого потока подачей охлаждающей воды. Задание ЗТКД регулятору 8 на температуру конденсата на выходе из дефлегматора колонны может находиться, например, в диапазоне от 75 до 77 градусов Цельсия, что обеспечивает переход в конденсатор 3 значительной части этилового спирта и головных примесей в составе паровой фазы. При этом СС и СФ будут вытесняться в область аккумулятора. Более точно пределы диапазона заданий на температуру можно определить по результатам анализа состава сивушных примесей спирта, получаемого из конкретного вида сырья. При этом в дефлегматоре колонны устанавливается стационарный массообменный процесс между жидкой и паровой фазой. Этиловый спирт и головные примеси в верхней части колонны, как более летучие вещества по сравнению с сивушными фракциями, переходят в паровую фазу в виде азеотропных смесей с водой и другими компонентами или непосредственно в виде паров. В дефлегматоре 2 осуществляется частичная конденсация паров компонентов, основой которых является этиловый спирт, вода и остатки сивушных фракций. Затем оставшийся паровой поток, содержащий этиловый спирт и головные фракции, поступает в конденсатор 3, в котором охлаждается до жидкого состояния, и через фонарь основная его часть направляется на верхние тарелки ЭК, а избыточная часть потока возвращается в СК в составе флегмы. Из дефлегматора 2 через фонарь основная часть потока конденсата, содержащая уже существенно меньшее количество этилового спирта и головных примесей, возвращается в составе потока флегмы на верхнюю тарелку колонны, а избыточная его часть возвращается на верхние тарелки ЭК. Существующие способы автоматического управления сивушной колонной, основанные на регулировании температуры отходящей воды из дефлегматора или давления верха СК, не обеспечивают стабильность массообменных процессов в колонне и приводят к частичному возврату сивушных фракций в ЭК и спиртовую колонну БРУ, что снижает качество спирта и вызывает увеличение удельного расхода греющего пара. Повышение качества спирта в предлагаемом способе автоматического управления сивушной колонной достигается за счет увеличения точности стабилизации температуры конденсата на выходе из дефлегматора колонны, что обеспечивает более интенсивное концентрирование сивушных фракций в аккумуляторе и удаление последних из процесса через фонарь. Этими мерами обеспечивается также улучшение физико-химических и органолептических свойств спирта, что соответствует повышению его качества. Регулирование температуры конденсата на выходе дефлегматора сивушной колонны в заданных пределах повышает точность поддержания в ней технологического режима и снижает удельный расход греющего пара.

Способ автоматического управления сивушной колонной брагоректификационной установки, заключающийся в регулировании давления в ее нижней части подачей греющего пара, расхода охлаждающей воды, поступающей в дефлегматор сивушной колонны, отличающийся тем, что расход охлаждающей воды в дефлегматор сивушной колонны регулируют в функции от разности заданного и текущего значений температуры конденсата на выходе из дефлегматора сивушной колонны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматическому управлению колонной окончательной очистки брагоректификационной установки непрерывного действия спиртового производства или иных производств.

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

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 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