Устройство для автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<ц 784888

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свыд-ву(22) Заявлено 090179 (2>) 2736895/23-26 с присоединением заявки,М" (51)М. Кл.

В 01 D 3/42

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 07.1280. Бюллетень Ио 45 (53) УДК 66.012-52 (088.8) Дата опубликования описания 07.1230 (72) Автор и з обретены я

A A.Àãàìåòîâ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ

КОЛОННЫ

Изобретение относится к области автоматизации процессов разделения текучих смесей на фракции в различных отраслях промышленности, од процесса.ми разделения текучих смесей на фракции имеют ввиду, кроме процесса рек» тификации . аэеотропную и экстрактивную дистилляцию распространенных в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой и др. отраслях промышленности, Известно устройство для автоматического регулирования ректйфикационной колонны, содержащее датчикИ тем- f5 ператур, установленные по всей высоте колонны, соединенные через вычислительный блок с клапаном подачи теплоносителя в низ колонны (1), Наиболее близким по технической 20 сущности к изобретению является уст ройство для автоматического регулирования ректификационной колонны; содержащее датчики температур верха.и низа . колонны, датчик расхода сырья, датчик25 давления верха, соединенные через ре:гулятор с клапаном подачи теплоносителя в теплообменник низа колонны, клапан отвода ректификата и подачи теплоносителя в дефлегматор (2j. 30

Недостатком известного устройства является то, что он не обеспечивает высокой производительности колонны, С целью устранения указанного недостатка, устройство снабжено уровнемерами температурного поля верха и низа колонны, блокамн синтеза вектора управления верха и низа колонны, блоками разложения вектора управления верха и низа колонны регулятором, связанным с датчиком расхода сырья, при этом уровномер температурного поля датчики .температуры н давления верха колонны соединены с блоком синтеза вектора управления верха колонны, свя занным с блоком разложения вектора управления верхом колонны, подключеиийм к клапанам отвода ректификата и подачи теплоносителя в дефлегматор, а уровнемер температурного поля и датчик температуры. низа колонны соединены с блоком синтеза вентора управления низом колонны, связанным с блоком разложения вектора управления низа колонаы, подключенным через регулятор к клапану подачи сырья, На чертеже представлена блок-схема устройства, Ректификационная. колонна 1 имеет линцю притока сырья 2 с датчиком рас-

7ф4888 ходомера 3; регулятора расхода 4, подключенного своим выходом ко входу peryrr pyrou

18, сообщенного своими выходами ко входам регулирующих органов 9 и 12, Ректификационная колонна также содержит регулятор уровня 19, включающий Щ в себя регулчрующий орган 20, смонтированный на линии стока кубового продукта 21, датчик температуры 22 и уровнемер температурного поля низа 23, своими выходами подключенный ко входам блока синтеза вектора управления низом 24, подключенного своим выходом ко входу блока разложения вектора управления низом 5 в свою очередь подключенного своими- выходами к каналу коррекции регулятора расхода 4 и регулирующему ор гану 2б, смонтированному на линии подачи теплоносителя 27 в кипятильник

78, размещенный в кубе колонны и имею щий линию вывода теплоносителя 29, Работа устройства автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны происходит следующим образом, По линии 2 с зацанным расходом;под-40 держиваемым регулятором расхода 4, работающим по принципу отклонения, в ректификационную колонну 1 поступает сырье, подлежащее фракционированию на две фракции:,ретификат,, отводи- мый по линии ll; и кубовый продукт, отводимый по линии 21, Поступавшее сырье в колонне подвергается многок-. ратному испарению и конденсации, так как оно в кубе нагревается с помощью кипятильника 28, при этом происходит испарение легких фракций, Пары поднимаются к верху колонны. Поскольку

В колонне размещены тарелки;» фа которых имеется устройство, поддерживающее скопление жидкости и контактиро- вание этой жидкости с поднимающимися парами, то в каждой тарелке будут происходить процессы однократного испарения и конденсации. Поскольку тарелок в колоннЕ много, то будет .Щ происходить в целом по колонне мйогократное испарение и конденсации, В целях поддержания скопления жидкости и на верхних тарелках в колонну возвращается часть ректификата, называемая флегмой ° Этот ректификат образует ся за счет конденсации паров в дефлегматоре б за счет хладоагента, количество которого изменяется с помощью регулирующего органа 9. Если выделить одинаковые участки, например участок между пятью тарелками, верхней части и со стороны куба, векторы температурных полей этих участков как своими направлениями, так и своими величинами не будут совпадать друг с другом, Эти векторы безусловно будут характеризовать состав кубового продукта и ректификата с наибольшей достоверностью. Чем больше величина этого участка, тем больше эта достоверность, Эти векторы отображаются уровнемерами температурного поля 15 и 23. С учетом этих векторов синтезируются векторы управления, Вектор управления верхом синтезируется с помощью блока 17 на основании информации на выходах уровнемера температурного поля верха 15 датчика температуры 14 и датчика давления 16„ Следует отметить . что фактически уровнемер температурного ноля

15 дает информацию, включающую и ин- формацию датчика температуры 14, Несмотря на это обстоятельство датчик температуры 14 применен в качестве индикаторного прибора, демонстрирую; щего правильность работы системы в начальных стадиях внедрения. По принципу действия блок 17 представляет собой вычислительное устройство, Вектор управления, синтезироваяный на выходе этого блока, разлагают на составляющие его векторы, Это разложение векторов делается потому, чтобы выбрать оптимальный вариант воздействия на регулирующие органы 9 и 12, Дело в том, что оба воздействия определяют величину энергозатрат, Например при недоста че хладоагента приходится больше воздействовать на флегмовое число с помо» щью регулирующего органа 12 и наоборот при избытке ресурсов хладоагента вели- . чину воздействия на регулирующий орган

9 выбираяот наибольшим, По принципу действия блок разложения вектора уп равления верхом представляет собою делитель сигнала, например давления пневмосигнала.

Вектор управления низом синтеэи руется с помощью блока 24, по основа-, нии информацйи на выходах уровнемера температурногб поля низа 23 и датчика температуры 22. Датчик температуры 22 так же как датчик температуры 14 применен в качестве индика-. торного прибора демонстрирующего правильность работы системы в начальных стадиях внедрения. Вектор управления низом на выходе блока 24, по принципу действия идентичного с блоком 17, разлагают на два вектора с помощью блока 25; по принципу действия идентичного с блоком 18

Целью -разложения является вйббр опти784888

Формула изобретения мального варианта воздействия на регулирующие органы 26 и 5, через регулятор расхода 4, Возможности внедрения, в смыслах синтеза этого устройства.и его примене- ния на ректификационной колонне имеет- 3 ся, так как оно содержит элементы автоматики освоенные отечественной приборостроительной промышленностью, Пред варительные расчеты показывают, что применение данного устройства приведет к повышению производительности ректификационных колонн увеличится по меньшей мере на 5%, Устройство для автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны, содержащее щ датчики температур верха и низа колонны, датчик давления верха колонны, датчик расхода сырья, клапан отвода ректификата, клапаны, подачи сырья в б колонну и теплоносителя в дефлегматор, теплообменник низа колонны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интесификации процесса за счет повышения точности регулирования, оно снабжено уровнемерами температурного поля верха и низа колонны, блоками синтеза вектора управления верха и низа колонны, блоками разложения вектора управления верха и низа колонны, и регулятором, связанным с датчиком расхода сырья, при этом уровнемер температурного поля, дат чики температуры и давления верха колонны соединены с блоком синтеза . вектора управления -верха колонны, связанным с блоМбм ;àçëîæåíèÿ век тора уйравлейия "Верха колонны, подключенным к клапай4М бтвоДа ректификата и подачи, теплоносителя в дефлегматор, а уровйемер температурного поля и датчик тейпературы нйза колонны соединены с блоком сйятеза вектора управления низа колонны", связанным с блоком разложенйя вектора управления низа колоннй, й0дключенйым через регулятор к клапану подачи сырья.

Йсточники информации, принятые во вйимание при эксйертизе

1, Патент США 9 3830698, кл, 203-2 20,08 . 74 .

2, Авторское свидетельство СССР

Р 502638, кл, В 01 D -Э/42, 1974 (прототип), ВНИИПИ Заказ 8702/4 тираж 809 Подписное

;Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул, Проектная, 4