Устройство для автоматического управления процессом ректификации

 

ай

ЕМЪкЕаа--ахи.-Вмж-..ьв л Д

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2566567/23-26 (51) М. КЛ. с присоединением заявки М

В 01 D 3/42

Государственный комитет ссср ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 050480. Бюллетень Йо I 3

Дата опубликования описания 080480 (53) УДК 66.012-52 (088.8} (72) Авторы изобретения

Н.P. Бобровников, М,Р. Тучинский, З.Е. Гандман и Д.И. Шишлянников (7}) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ ВЕСКОГО УПРАВДЕИИЯ

ПРОЦЕССОМ PЕКТИФИКАЦИИ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом ректификации в тарельчатых колоннах и может найти применение в химической, нефтехимической и других: ,отраслях промышленности, например в производстве олефинов .

Известно устройство для автоматического управления процессом ректифи-1О кации, содержащее регулятор температуры сырь я,. св я за нный с регулятором соотношения па р-сырье, задающий вх од к оторого через регулятор с оеди- нен с датчиком состава кубового продукта, регулятор уровня, св язанный с клапансм отбора кубового продукта, регулятор давления, связанный с клапаном отбора дистиллата в газовой фазе. Крсие того, устройство включает в 2О себя регулятор уровня во флегмовой емкости, связанный с клапаном расхода флегм, и регулятор температуры дистиллата, связанный с клапаном подачи хладоагента в дефлегматор (1) . 25

Известно также устройство для автоматического управления процессом рек тиф ик а ции, с оде ржащее датчик с остава сырья, датчик температуры сырья, связанный через регулятор с клапаном расхода кубовой жидкости, датчик расхода сырья, соединенный с регулятором соотношения пар-сырье вход которого через регулятор соединен с датчиком состава кубового продукта, регулятор уровня и датчик давления в колонне, связанный через регулятор с клапаном отбора дистиллата (2) .

Известное устройство реализует управление колонной по материальному и тепловому балансам путем изменения отбора дистиллата и подачи теплоносителя.

К недостаткам известного устройства относится неудовлетворительное качество регулирования состава продуктов при переменной температуре сырья, что связано с отсутствием в устройст- ве элементов, реализующих изменение управляющих воздействий при изменении температуры сырья.

Целью изобретения является повышение качества регулирования состава продуктов ректификационной колонны.

Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком расчета доли пара в сЫрье, оптимизатором, корректирующим блоком и

725684 1

- сумматором, один вход которого через

" -ойтимйзатор соединен с датчиком состава сырья, другой вход через блок расчета доли пара в сырье связан с датчиками состава сырья, температуры ,сырья,.и давления в колонне, а выход через корректирующий блок соединен с .входами регулятора температуры сырья.

Известно,,что основными возмущениями для процесса ректификации являются расход, состав и температура, сырья. Возмущения, поступающие на вход колонны, вызывают нарушение теп, лового и материального балансов, что в свою очередь приводит к отклонению состава" продуктов от заданных значений.

Известные устройства осуществляют компенсацию возмущений по расходу и

" "ccats аву сырья изменением управляющих воздействий (отбор дистиллата и подача теплоносителя) с коррекцией по составу продуктов.

Известно "также, что принцип компенсации возмущений до входа в колонну позволяет стабилизировать- процесс ректификации беэ использования сложных устройств.

Данное устройство осуществляет к омпенсацию возмущений пЬ "составу "

="сйрья" до входа в кблонну путем изменения температуры сырья. Способ компенсации основывается на известном принципе оптимальной статики процес са ректификации. Согласно этому принципу степень отбора-продукта, например дистиллата, Е численно равна относительной мольной концентрации сум= И Мегколетучих кбйПЬнейтов "в -питании ЯЕ„, т.е. Е = Р Е, Непосредственная реализация этого

" принципа часто бывает затруднена вследствие необходимости стабилизации давления в колонне отбором=ДИ Тйллата и уровня в кубе отбором кубового продук та.

Данное устройство косвенно реализует принцип оптимальной статики поддержания равенства между долей пара в сырье q и суммой легколетучих"компо- нентов в питании X Z<, т.е. q = X Z„, путем изменения температуры сырья при-изменении состава сырья и бази--- руется на регуляторе давления, связанном с клапаном отбора дистйлпата в гаэовой фазе,,"и регуляторб уровнМ; связанном с клапаном отбора кубовой жидкости.

На чертеже представлена принциййальная схема устройства, устройство",Ф я "аВФбйа:тйческого управления ректификационной колонной 1, например, со встроенными дефлегмато" ром и теплообменником 2 на потоке сырья содержит датчик 3 с6стШЙ бЩ ья датчик 4 температуры сырья, св язанный через регулятор 5 с клапаном б расхода части кубовой жидкости, датчик 7 расхода сырья, связанный с регулято-.

Ф ром 8 с оотношения пар-сырье, другие входы которого соединены с датчиком 9 подачи теплоносителя и через регулятор 10 с датчиком 11 состава кубовой жидкости, а выход подключен

9 к клапану 12 подачи теплоносителя.

Устройство также содержит датчик

13 давления, связанный через регулятор 14 с клапаном 15 отбора дистиллата, датчик 16 уровня, связанный через регулятор 17 с клапаном 18 отбора кубовой жидкости.

Кроме того, устройство включает в себя блок 19 расчета доли пара в сырье 19, входы которого подключены к датчикам Э, 4 и 13, а выход связан

19 с сумматором 20, другой вход которого через оптимизатор 21 соединен с датчиком 3 состава.

Выход сумматора 20 через корректирующий блок 22 соединен с входом

20 регулятора 5 температуры сырья.

Работает устройство следующим образом.

При изменении состава сырья, фик- . сируемого датчиком 3, блок 10 расчеg9 та доли пара в сырье рассчитывается с учетом существующей температуры сырья, измеряемой датчиком 4, и давления в колонне, измеряемого датчиком

13, текущее значение доли пара в питании q. Оптимизатор по информации от датчика 3 определяет термодинами чески оптимальное значение доли пара равное сумеее концентраций легких компонентов в сырье, т.е. q = Я2д., Сумматор 20 определяет разность меж

1 ду оптимальным и текущим значением

Ф. доли пара в сырье, т.е. gq = q -q.

Исходя из значения gq, корректирующий блок 22 иэмеияет задание регулятору температуры сырья 5, который на 0 основе информации от датчика 4 температуры изменяет расход части кубовой жидкости в теплообменник 2 воздействием на клапан 6. Благодаря работе блоков 19 и 22, сумматора 20 и

49 РегУлятоРа 5 на входе колонны уста навливается новая температура сырья, при которой доля пара в сырье будет соответствовать термодинамически оптимальной. При этом внутри колонны 1 устанавливается такое соотношение по— тбков пара и жидкости,. при котором изменение потока пара будет равно из "мейению с держания легких компонентов в сырье,"а изменение потока жидкости будет равно изменению содержания тяжелых компонентов в сырье. Изменение потока пара в колонне 1 вызывает изменение давления в колонне, замеряемого датчиком 13. Регулятор 14 давления по информации от датчика 13 воздействием на клапан 15 стабилизирует"давление в колонне за счет изменения отбора дистиллата. При этом изменение отбора дистиллата будет Ржйо изменению содержания легких компонентов в сырье.

725684

Заказ 550/5

Подписное

ЦНИИПИ

Тираж 809

Изменение потока жидкости в колонне вызывает изменение уровня в кубе, Регулятор 17 уровня по информации от датчика 16 воздействием на клапан 18 стабилизирует уровень- в кубе колонны за счет изменения отбора кубового продукта. При этом измене-. ние отбора кубового продукта будет равно изменению содержания тяжелых компонентов в сырье.

Таким образом, данное устройство для автоматического управления ректификационной колонной косвенно обеспечивает выполнение принципа оптимальной статики процесса ректификации (принципа сохранения материального баланса), воздействуя иа температуру сырья при изменении состава сырья.

При изменении расхода сырья доля гара в сырье не рассчитывается и температура сырья не изменяется, а изменяется лишь подача теплоносйтеля ре- 20 гулятором 8 соотношения по информации от датчика 9 расхода, регулятора

10 и датчика ll состава кубового продукта воздействием на клапан 12.

2$

Использование устройства позволяет более точно поддерживать составы продуктов колонны прч переменных составе и расходе сырья. 8 свою очередь, это приводит к уменьшению метан-эти- ЗО ленового рецикла, отводимого с верха колонны на 20-30%, что составляет 2550 кг/час. Уменьшение рецикла позволяет с одной стороны уменьшить энер1 гозатраты на компримирование и разде- З ление, а с другой повысить производительность по этилену за счет переработки дополнительного количества пирога за .

Экономический эффект от внедрения предлагаемогО изобретения составит

22120 руб.

Формула изобретения .

Устройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее-датчик состава сырья ; датчик температуры сырья, связанный через регулятор с клапаном расхода части кубовой жидкости, датчик расхода сырья, связанный с регулятором соотношения пар-сырье, задающий вход которого через регулятор соединен с датчиком состава кубового продукта,, регулятор уровня и датчик давления в.колонне, связанный через регулятор с клапаном отбора дистиллата, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества регулирования состава продуктов, оно дополнительно снабжено блоком расчета доли пара в сырье, оптимизатором, коррек- тирующим блоком и сумматором, один вход которого через оптимизатор соединен с датчиком сырья, другой через блок расчета доли пара в сырье связан с датчиками состава сырья, температуры сырья и давления в колонне, а выход через корректирующий блок соединен с входом регулятора температуры сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШК 9 3322650, кл. 203-1, 1968.

2. Патент СШК 9 3361646, кл. 202-206, 1968 (прототип). филиал ППП Патент, г Ужгород ул Проектная 4