Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советских

Социалистических

РЕСПУбЛИК (1)889654 г

Ф

:=1, / г, (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 140380 (21) 2896820/2 3-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.1281. Бюллетень N9 46

Дата опубликования описания 15.1281 (5%}М. Кл 3

С 07 С 31/04

G 05 0 27/00

Государственный комитет с сс р ио делам изобретений и открытий (53) УДК 66-,012 ..52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, В.И. Сало

Ю.И. Давыдов, Л.И. Ротенберг и A.À. Гд

Щекинское ордена Ленина производственн Азот им. 50-летия СССР и Московски и ордена Трудового Красного Знамени хи институт им. Д.И. Менделеева (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

РЕЖИМА В КОЛОННЕ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА

Изобретение относится к системам автоматического регулирования техно. логических процессов, в частности процесса синтеза метанола, и может быть использовано в химической промышленности.

Известно устройство для автоматического регулирования температурного режима в колонне синтеза метано- 10 ла, содержащее датчик температуры, основной регулятор и исполнительные механизмы в водяной системе охлаждения колонны, один иэ которых является общим. В этом устройстве основ- 15 ной регулятор осуществляет стабилизацию температурного режима в колонне синтеза метанола, воздействуя на общий исполнительный механизм, который изменяет расход охлаждающей воды из 20 сосуда высокого давления через змеевики системы охлаждения. Выходной сигнал основного регулятора здесь дополнительно корректируют по скорости изменения уровня в сосуде вы- 25 сокого давления. Кроме того, имеется дополнительный автономный регулятор, воздействующий на остальные исполнительные механизмы системы охлаждения (1). 30

Известно также устройство, содержащее первый сумматор, вспомогательный регулятор и датчик температуры горячей точки колонны, подключенный к первому входу второго сумматора, второй вход которого связан через дифференциатор с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления, выход второго сумматора подключен к первому входу основного регулятора, подключенному своим выходом к клапану подачи воды в систему охлаждения (2) .

Однако .известные устройства имеют следующие недостатки:. не обеспечивается требуемое качество регулирования температуры при резких изменениях режима работы колонны (изменение нагрузки по свежему синтезгазу,.по составу газа и т.п.); при значительных изменениях статических. характеристик каналов регулирования температуры, соответствующих различным змеевикам системы охлаждения, наблюдается разбегание исполнительных механизмов (ИМ) в разные стороны, например, общий ИМ полностью открывается, а остальные ИМ полностью закрываются; то же явление разбегания происходит при

889654

40 неравенстве сигналов задания в основном и дополнительных регуляторах.

Если задание устанавливается одним эадатчиком, то из-эа несовпадения нулей операционных усилителей в интегрирующих звеньях этих регуляторов все равно наблюдается разбегание исполнительных механизмов °

Схема устройств системы не позволяет установить требуемое распределение расхода воды по змеевикам, а следовательно, и требуемое распределение температур по длине колонны синтеза метанола. Все это приводит к снижению производительности колонны синтеза метанола.

Целью изобретения является повышение производительности колонны за счет повышения качества регулирования температурного режима.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит третий и четвертый сумматоры, блок изменения структуры управления, при этом выход датчика температуры горячей точки параллельно подключен ко входу блока изменения структуры управления и к первому входу вспомогательного регулятора, выход которого через первый, третий и четвертый сумматоры параллельно подключен к соответствующим клапанам подачи воды в змеевики охлаждения, выход блока изменения структуры управлЬния соединен со вторым входом основного регулятора, выход которого пареллельно подключен ко вторым входам вспомогательного регулятора и блока изменения структуры управления.

На чертеже показана структурная схема устройства для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанолом.

Устройство состоит из обцекта регулирования, где свежий синтез-газ через смеситель 1 подают в колонну 2 синтеза, зона реакции которой состоит иэ четырех катализаторных корзин (КК-1, КК-2, КК-З, КК-4), разделенных змеевиками 3,4 и 5 охлаждения.

Система охлаждения состоит из котла= утилиэатора, 6, сосуда 7 высокого давления и циркуляционного насоса 8.

Прореагировавший газ из колонны синтеза проходит затем через конденсатор, 9, сепаратор 10 и резервуар

11 готового продукта. Оставшаяся часть газа всасывается турбуциркуляционным компрессором (дожимарщим)

12 и через смеситель 1 рециркулируется в колонну синтеза. Для предотвращения значительного накопления в системе инертных примесей часть циркуляционного газа отводится в виде продувочных газов.

Устройство регулирования содержит датчик 13 температуры горячей точ45

65 ки колонны, первый, второй, третий и четвертый сумматоры соответственно

14,15,16 и 17, клапан 18 подачи воды в систему охлаждения, блок 19 изменения структуры управления, вспомогательный и основной регуляторы 20 и 21, датчик 22 уровня воды в сосуде высокого давления, дифференциатор

23, и клапаны 24, 25 и 26 подачи воды в змеевики охлажцения.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы колонны синтеза метанола выходные сигналы регуляторов 20 и 21 равны.

Поэтому клапаны 18,24-26 находяТся в одинаковом положении, если сигналы коррекции Р, Р, Р равны нулю.

В случае необходимости этими сигналами можно установить требуемое распределение воды по змеевикам 3-5.

При небольших возмущениях температурного режима,. когда малы по абсолютной величине значения ошибки регулирования и ее производной, блок 19 изменения структуры устанавливает умеренные значения параметров настройки. основного регулятора и происходит плавное регулирование температуры.

При действии резких и больших по величине возмущений на колонну синтеза (например резкие изменения расхода свежего синтеза газа), когда велики по абсолютной величине и одинаковы по знаку значения ошибки и ее производной, блок 19 изменения структуры устанавливает форсированные значения параметров настройки основ ного регулятора 21. Происходит быстрая, Форсированная компенсация возмущающего воздействия.

После компенсации возмущения, когда уменьшается абсолютное значение ошибки регулирования (знаки сигналов ошибки и ее производной противоположны), блок 19 изменения структуры устанавливает умеренные настройки основного регулятора 21. Регулируемая величина (температура) приближается к заданноМу значению.

Сигнал от датчика 13 температуры поступает на сумматор 15, куда поступает также сигнал с дифференциатора 23, связанного с датчиком 22 уровня в сосуде высокого давления.

Выход сумматора 15 подключен к основному регулятору 21, воздействующему на общий клапан 18 в системе охлаждения.

Сигнал с датчика 13 температуры подключен также к входам блока 19 изменения структуры и вспомогательного регулятора 20. ВЫходы блока 19 изменения структуры соединены с переключающими входами основного регулятора 21, выход которого поступает на контрольную точку вспомогательного регулятора 20.

889654

Формула изобретения

1. Авторское свидетельство СССР .

t9 532598, кл. С 07 С 31/06, 1974. 2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2745722/23-26, кл. С 07 С 31/06, 1979.

Выходной сигнал регулятора 20 поступает на один иэ входов каждого из сумматоров 14,16 и 17, другие входы которых подключены к каналам коррекции Як4, Ркх, РКЗ) Расхода воды. Выходные сигналы сумматоров поступают на клапаны 24-26;

Вследствие подключения выхода основного регулятора к контрольной точке вспомогательного регулятора, выходной сигнал последнего равен сумме выходного сигнала основного регулятора и сигнала, пропорционального отклонению температуры от заданного значения.

Блок изменения структуры в зависимости от соотношения абсолютных 15 значений и знаков сигналов ошибки регулирования и ее производной переключает параметры настройки основного регулятора: пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих закона регулирования.

Таким образом, за счет изменения структуры регулятора повышается качество регулирования температуры.

Применение вспомогательного регулятора, связанного с основным регулятором, имеющим интегральную составляющую, позволяет добиться согласованного движения всех клапанов, устраняет явление разбегания их в разные стороны до крайних положений, что повышает надежность всей системы управления.

По сравнению с линейным регулятором регулятор с переменной структурой позволяет уменьшить максимальное значение ошибки регулирования (динамический выброс) в 2 раза, время переходных процессов в 1,5 раза.

Использование предлагаемого уст ройства за счет повышения качества 40

:,регулирования температурного режима позволяет повысить производитель ность колонны синтеза метанола, увеличить срок службы катализатора и змеевиков системы охлаждения, Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола, содержащее первый сумматор, вспомогательный регулятор и датчик температуры горячей точки колонны, подключенный к первому входу второ-го сумматора, второй вход которого связан через дифференциатор с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления, выход второго сумматора подключен к первому входу основного регулятора,.подключенному своим выходом к клапану подачи воды в систему охлаждения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности колонны за счет повышения качества регулирования температурного режима, оно дополнительно содержит третий и четвертый сумматоры, блок изменения структуры управления, при этом выход датчика температуры горячей точки параллельно подключен ко входу блока изменения структуры управления и к первому входу вспомогательного регулятора, выход которого через первый, третий и четвертый сумматоры параллельно подключен к соответствующим клапанам подачи воды в змеевики охлаждения, выход блока изменения структуры управления соединен со вторым входом .основного регулятора, выход. которого параллельно подключен ко вторым входам вспомогательного регулятора и блока изменения структуры управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

889654

Составитель Г. Огаджанов

ТехредА. Бабинец Корректор Г. Решетник

Редактор М. Петрова

Заказ 10890/42

Тираж 44б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4