Устройство для оптимального управления ректификационной колонной

 

О П И С А Н И Е )568443

Союз Советских

Социалистических

Республнн

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.12.75 (21) 2194952/26 с присоединением заявки Уев (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень М ЗО (45) Дата опубликования описания 17.11.77

i 51),×.Kë. В 01 D 3/42

Государственный комнтет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 06.012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Токарев, Н. А. Попков, Т. И. Матикашвили, Л. И. Ротенберг, В. П. Слаутинский, В. Л. Соломеин и В. И. Орлов

Тульский политехнический институт и Щекинский ордена Ленина химический комбинат им. 50-летия СССР (71) Заявители

ДЛЯ ОПТИМАЛЪНОГО

ИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ

2 (54) УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ РЕКТИФ

Изобретение относится,к устройствам для оптимального управления ректификационными колоннами, разделяющими исходную смесь на целевой и побочные продукты с применением вычислительной техники и можег быть использовано в химической промышленности.

Известно устройство для оптимального управления ректификационной колонной. Оно содержит расходомер, блоки управления расходами продукта и орошения и блок оценки состава сырья и продуктов, в качестве которого используется автоматический анализатор состава. Из-за отсутствия надежно работающих автоматических анализаторов состава для ряда продуктов, состав продуктов в нем определяется по косвенным параметрам процесса ректификации и действию неконтролируемых возмущений, одним из которых является изменение состава сырья (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для оптимального управления ректификационной колонной, содержащее расходомер сырья и блок оценки качества сырья, выходы которых подключены к блокам управления расходами продукта и орошения, соответственно связанными с регуляторами расходов продукта и орошения, блок прогнозирования затрат, входы которого соединены с выходами расходомера сырья и блоков управления расходами орошения и продукта, блок определения производной концентрации примесей в побочном продукте по доле отбора, входы ко5 торого соединены с выходами блоков оценки качества сырья и управления расходом продукта, и регулятор соотношения, вход которого соединен с выходом блока определения производной концентрации примесей в побочном продукте, а выходы — со входами блоков управления расходами продукта и орошения. Регулятор соотношения в таком устройстве отрабатывает сигналы с выходов блока прогнозирования затрат и блока определения производной концентрации примесей и побочном продукте по доле отбора. Выходной сигнал регулятора соотношения изменяется до тех пор, пока не будут скомпенсированы изменения в сырье, при этом, положение регуля20 тора соотношения пропорционально значению концентрации примеси ключевого компонента в побочном продукте, которая оптимальна для заданного состава сырья по критерию минимума себестоимости целевого продук25 та (2).

Недостатком известного устройства является отсутствие учета изменении параметров в процессе ректификации и изменений неконЗО тролируемых возмущений, что снижает эф568443 фективность оптимального управления ректификационной колонной.

Целью изобретения является обеспечение инвариантности качественных показателей относительно возмущающих воздействий и переменных параметров процесса ректификации.

Цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком определения минимальных затрат, подключенным входами к выходам расходомера сырья и блока оценки его качества, и блоком сравнения, входами соединенным с выходами блоков минимальных и прогнозируемых затрат, а выходом через блок интегрирования квадрата ошибки— с регулятором соотношения.

Такое устройство обладает независимостью, качественных показателей относительно возмущающих воздействий и изменений параметров процесса ректификации.

На чертеже представлена схема устрой- 20 ства.

Устройство для оптимального управления ректифнкационной колонной содержит расходомер сырья 1, блок оценки качества сырья

2, например, определяющий состав сырья по косвенным параметрам, с помощью, датчиков и измерительных приборов 8, 4 температуры и давления 5 в колонне, блоки управления расходами орошения и продукта б и 7, регулятор расхода орошения 8 и регулятор расхода продукта 9. Выходы расходомера 1 и блоков управления расходами орошения и продукта б и 7 соединены с входом блока про гнозирования затрат 10, а вхады блока минимальных затрат 11 связаны с выходами рас- 35 ходомера сырья 1 и блока оценки его качества 2. Блок сравнения 12 соединен с выходами блоков прогнозирования затрат 10 и минимальных затрат 11, а выходом через блок интегрирования квадрата ошибки 18 — с ре- 40 гуляторам соотношения 14, Другой вход регулятора соотношения 14 подключен к выходу блока определения производной концентрации примеси в побочном продукте 15 по доле отбора, входы которого связаны с выхо- 45 дом блока оценки 2 и блоком управления расходом продукта 7. Выходы регулятора соотношения 14 соединены со входами блоков управления расходами орошения и продукта

5 и 7. Значения составов проб, определенных 50 лабораторным анализатором 1б, поступают в блок оценки 2.

Устройство работает следующим образом.

Ковцентрация ключевой примеси в целевом продукте задается. Это определяет по 55 условию оптимальной статики отбор,кубового продукта, обеспечивающий минимум затрат. При изменении состава и расхода сырья изменяются сигналы блоков управления расходами орошения и продукта 6 и 7, регулято- 50 па расхода орошения 8 и регулятора расхода продукта 9, блока прогнозирования затрат 10 и блока определения производной концентрации примеси в побочном продукте 15. Блоком

11 определяются минимальные затраты íà 65 управление, необходимые для компенсацпн возмущений по составу и расходу сырья, которые сравниваются, блоком сравнения 12 с прогнозируемыми затратами на управление.

Сигнал, пропорциональный разности значений минимальных и прогнозируемых затрат, поступает на вход блока интегрирования квадрата ошибки 18, выходной сигнал которого приводит к разбалансу регулятора соотношения 14. Выходной сигнал регулятора соотношения 14 будет изменяться до тех пор, пока прогнозируемые затраты не приблизятся к минимальным. При этом достижение величиной прогнозируемых затрат, определяемой блоком 10, величины минимальных затрат, определяемой блоком 11, не зависит от возмущений и изменений параметров процесса.

Положение регулятора соотношения 14 в случае равенства прогнозируемых и минима 7bных затрат определяется только выходны.л сигналом блока 15, т. е. концентрацией примесей ключевого компонента в побочном продукте, которая оптимальна для состава сырья в текущий момент времени по критерию минимума себестоимости целевого продукта.

Данное устройство оптимального управления ректификационной колонной, обеспечивая минимум энергозатрат при получении продукта ректификации aagанного качества, может быть использовано при разделении смесей, состав которых не может быть измерен автоматическими анализаторами, и сокращает энергозатраты, обусловленные изменениями качественных паказателей системы оптимального управления, возникающими под воздействием неконтролируемых возмущений и изменений параметров процесса ректификации.

Формула изоб ретения

Устройство для оптимального управления ректификационной колонной, содержащее расходомер сырья и блок оценки, качества сырья, выходы которых подключены к блокам управления расходами продукта и орошения, соответственно связанными с регуляторами расходов продукта и орошения, блок прогнозирования затрат, входы которого соединены с выходами расходомера сырья и блоков управления расходами орошения и продукта, блок определения производной концентрации примесей в побочном продукте по доле отбора, входы которого соединены с выходами блоков оценки качества сырья и управления расходом продукта, и регулятор соотношения, вход которого соединен с выходам !блока определения,производной концентрации примесей в побочном продукте, а выходы — со входами, блоков управления расходами продукта и орошения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения инвариантности качественных показателей относительно возмущающих воздействий и переменных параметров в процессе ректификации, оно снабжено блоком определения минимальных затрат, подключен

568443

Составитель Э. Склярский

Техред М. Семенов

Корректор В. Гутман

Редактор Т. Девятко

Заказ 649/1703 Изд. № 661 Тираж 947 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-36, Раушская наб., д. 4/6

Тпп. Харьк. фил. пред. «Патент» ным входами IK выходам расходомера сырья и блока оценки его качества, и блоком сравнения, входами соединенным с выходами блоков минимальных и прогнозируемых затрат, а выходом через блок интегрирования квадрата ошибки — с регулятором соотношения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лвторское свидетельство ¹ 435832, кл. В 01 D 3/42, 1971.

2. Лвторское свидетельство № 448871, кл. В 01 D 3/42, 1972.