Способ регулирования процесса разделения смеси

 

(»)950182

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 29.02.80 (21) 2892752/23-26 (23) Приоритет- (32) 21.04. 79 (3 I ) P 2916175. 9 (ЗЗ) ФРГ (51) М. Кл.

В 01 Э 3/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень№ 29

Дата опубликования описания 10. 08. 82 (53) УДК 66. 012-52(088.8) Шуль е (?2) Авторы изобретения

Иностранцы

Герхард Пройссер, Клаус Рихтер и Мартин (ФРГ) Иностранная фирма

"Крупп-Копперс ГмбХ" (ФРГ) (7I) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ

СМЕСИ

Изобретение относится к .способам регулирования процессов разделения смесей в экстракционных перегонных колоннах и может быть применено в процессах получения ароматических углеводородов.

Известен способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционной колонне путем изменения расхода теплоносителя в кипятильник в зависимости от его расхода и регулирования соотношения расходов исход ной смеси и растворителя (1).

НаибОлее близким по технической сущности к изобретению является способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционной колонне путем изменения потока теплоносителя в кипятильник колонны в зависимости от расхода и качества исходной смеси, температуры и давления низа колонны, состава продукта в колонне (2).

Недостатком указанных способов является то, что они не обеспечивают максимальную производительность и высокое качество разделения смеси.

Цель изобретения - повышение качества разделения смеси эа счет увеличения точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что поток теплоносителя байпасируют, при этом расход основного потока теплоносителя регулируют в зависимости от расхода исходной смеси, а расход байпасного потока — в зависимости от параметра, характеризующего состояние продукта в колонне.

В качестве параметра, характеризующего состояние продукта в колонне, используют температуру, разность температур или состав продукта, за меренных в верхней части колонны.

Кроме того, основной поток теплоносителя составляет 80-90%, преимущественно 90%, а байпасный поток10-20%, преимущественно 10% от общего потока теплоносителя.

На фиг.1 представлена схема регулирования экстракционной перегонной колонны; на фиг.2 — график зависимости содержания углеводородов экстракта (толуола) в рафинате в зависимости от температуры жидкости, имеющейся на измерительной тарелке.

Способ осуществляется следующим образом.

Зкстрагент подводится к головной части экстракционной колонны 1 через

950182 гулятор 23 расхода с клапаном 24.

Регулятор 23 расхода посредством импульсного провода 25 связан с расходомером 26, который встраивается в трубопровод 11. Количество смеси веществ <исходного продукта.), протекающей через этот провод к экст ракционной перегонной колонне 1, в данном случае определяется расходомером 26 и является регулируе.мой величиной регулятора 23 расхода, который воздействует на клапан

24, причем количество исходного продукта может устанавливаться посредст вом клапана 27. Диапазон регулирования регулятора 23 расхода согласно изобретению устанавливается таким образом, что приблизительно 8090% общего количества тепла, подводимого через трубопровод 28 в форме соответствующего теплоносителя,. подводится через трубопровод 22 и клапан 24 к рибойлеру 18. Остальное количество тепла достигает обводного трубопровода 29 в форме используемого теплоносителя. В обводной трубопровод 29 встраивается регулятор 30 расхода с клапаном 31. Регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 связан с измерительным прибором 33. При этом точка измерения 34 расположена на. одной из верхних тарелок экстракционной перегонной колонны 1. Как видно из сказанного, в качестве измерительного прибора 33 может использоваться прибор, измеряющий температуру, или газовый хроматограф. Температура жидкости, измеренная на контрольной тарелке 35, или при использовании хроматографа концентрация экстрагируемого вещества передается на регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 как регулируемая величина. Регулятор 30 расхода посредством клапана 31 регу5 лирует поток теплоносителя, проходящий через обводной трубопровод

29 к рибойлеру 18, таким образом осуществляется управление меньшей частью общего количества тепла, под0 водимого к экстракционной колонне 1.

Дополнительно регулятор 30 расхода и регулятор 23 расхода могут быть соединены между собой посредством импульсного провода 36. Благода5 ря этому создается дополнительная возможность регулирования, при которой регулирующее воздействие регулятора 30 расхода посредством импульсного провода 36 смещается пропорционально (в сильно ослабленной форме) заданному значению регулятора 23 расхода. Благодаря этому тонкое регулирование осуществляется всегда в оптимальном диапазоне регулирования. Например, регулятор 30 з расхода может настраиваться таким охладитель 2 и трубопровод 3. Охлаждающее средство, необходимое для охлаждения экстрагента, например вода, подводится к охладителю 2 через трубопровод 4 и вновь отводится через трубопровод 5. При этом в трубопроводе 3 может быть установлен измеритель 6 температуры, который определяет температуру экстрагента, протекающего через экстракционную колонну 1, причем полученное измерен.10 ное значение может передаваться через импульсный провод 7 на регулятор

8 расхода, который посредством вентиля 9 регулирует расход охлаждающего средства, протекающего через трубопровод 4. В некоторых случаях охлаждение экстрагента может осуществляться также посредством воздушного радиатора. В таком случае измеритель 6 температуры регулирует охлаж-. дающее воздействие соответствующего вентилятора, так что экстрагент подается в экстракционную, колонну 1 также с требуемой температурой.

Разделяемая смесь веществ (исходный продукт) вводится в среднюю часть экстракционной перегонной колонны 1 через нагреватель 10 и трубопровод 11. Теплоноситель, требуемый для подогрева смеси веществ, подводится к нагревателю 10 через трубопровод 12 и вновь отводится через трубопровод 13. Аналогично системе регулирования экстрагента в данном случае в трубопровод 11 также встраивает ся измеритель 14 температуры, изме- 35 ренное значение которой передается через импульсный трубопровод 15 на регулятор 16 расхода. Последний посредством клапана 17 управляет подводом тепла в трубопроводе 12. 40

Для обогрева экстракционной перегонной колонны 1 в ее нижней части предусмотрен рибойлер 18, который может включаться как прямоточный рибойлер и/или как циркулирующий ри- 4 бойлер нижней части колонны. Экстрагент, содержащий экстрагируемое вещество, отводится при этом, например, от крайней нижней тарелки или от одной из нижних тарелок экстракцион- ной колонны 1, причем отвод осуществляется через трубопровод 19, и отводимое вещество подается в шланг 20 рибойлера 18, в котором оно подвергается требуемому нагреванию. После этого нагретый продукт через трубопровод 21 возвращается назад в экстракционную перегонную колонну 1, причем продукт вводится вновь под глухой тарелкой.

Подвод теплоносителя к рибойлеру

18 экстракционной перегонной колонны

1 регулируется следующим образом.

В трубопроводе 22, через который к рибойлеру 18 подводится требуемый теплоноситель, устанавливается ре- Ь

950182 образом, что включается регулирующий импульс, когда количество тепла, .определяемое регулятором 30 расхода, превысит определенное предельное значение, например 20% суммарного количества тепла. В таком случае 5 этот регулирующий импульс передается на регулятор 23 расхода через импульсный провод 36 и обусловливает там соответствующее повышение подвода тепла к рибойлеру 18 через трубо- 1Î провод 22. При необходимости регулирование такого вида можно осуществлять и в обратном направлении.

В таком случае при превышении определенного предельного значения в ре- 5 гуляторе 23 расхода соответствующий регулирующий импульс передается на регулятор 30 расхода.

Кроме того, для обеспечения постоянного соотношения количеств экстрагента и исходного продукта посредством измерителя 26 расхода можно управлять подводом экстрагента к экстракционной колонне 1 через трубопровод 3. При этом значение, измеряемое посредством расходомера

26, дополнительно передается на регулятор расхода 37 через импульсный провод 38, причем регулятор расхода воздействует на клапан 39.

В данном случае рафинат отводится из экстракционной колонны 1 через трубопровод 40, а экстракт - через трубопровод 41. Их дальнейшая переработка осуществляется по известным методам. 35

Количество тепла, подводимое через трубопровод 22, может быть настроено на определенное нерегулируемое значение, так что в этом случае может отсутствовать регулирова- 40 ние, осуществляемое в зависимости от значения, измеренного расходомером 26 ° Это возможно, в частности, при пуске установки или в том случае, когда разделяемая смесь веществ 45 не имеет значительных колебаний подводимых количеств, температур и химического состава. Кроме того, количество тепла, подводимое через обводной трубопровод 29, может подавать- 0 ся в специальный рибойлер, причем этот трубопровод и этот специальный рибойлер могут работать с другим теплоносителем, отличным от теплоносителя рибойлера 18. На практике в обычном случае вместо одного единственного рибойлера может быть расположено несколько на нижней части экстракционной колонны, причем они могут регулироваться аналогичным способом. Измерение температуры может осуществляться на двух различных контрольных тарелках вместо измерения на одной измерительной тарелке 35, причем определяемая разность температур используется . 65 в качестве регулируемой величины, которая передается на регулятор

30 расхода.

График, представленный на фиг.2 . показывает, какое влияние оказывает температура зкстракционной колонны на состав рафината. При этом толуол должей отделяться от неароматических составляющих в виде экстракта, в то время как последние должны обогащаться в рафинате. Эффективность экстракционной перегонки тем больше, чем меньше содержание толуола в рафи-, нате. В этом случае экстракционная перегонка осуществляется в колонне, имеющей 60 тарелок, причем экстрагент (формилморфин — Й ) вводится в головной части, а исходный продукт вводится в колонну на 33-й тарелке сверху.

Чтобы исследовать связь между температурой жидкости, имеющейся на верхней тарелке колонны, и соответствую щим содержанием толуола в рафинате постепенно увеличивается количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны.

Одновременно каждый раз измеряется температура жидкости на восьмой та- релке сверху и соответствующее содержание толуола в жидкости (в фазе рафината) . Кривая показывает, что при увеличении температуры жидкости очень круто возрастает содержание толуола в жидкости (в фазе рафината) . о

В диапазоне температур 145-152,5 С содержание толуола в рафинате увеличивается только приблизительно с

2 вес.% приблизительно до 4 вес.%.

В диапазоне 164-165 С содержание о толуола увеличивается, напротив с приблизительно 17 вес.% приблизительно до 26 вес.%. На основании этого можно сделать вывод о том, что на успешное проведение экстракционной перегонки решающее влияние оказывает точное регулирование подводимого количества тепла, способствующее поддержанию температур в верхней части экстракционной перегонной колонны в таком диапазоне, в котором температурный градиент имеет наибольшее значение, т.е. велико изменение температуры, необходимое для изменения содержания толуола в рафинате на 1%

Напротив, если будет превышено определенное значение температуры, то температурный градиент уменьшается настолько, что содержание,толуола в рафинате едва ли может изменяться вследствие изменения температуры на контрольной тарелке.

Применительно к данному примеру это означает, что для .максимизации выхода содержание толуола в рафинате должно поддерживаться в .диапазоне

2-4 вес.%, вследствие чего количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны, 950182 должно регулироваться таким образом, чтобы температура жидкости на контрольной тарелке поддерживалась в диапазоне 1 4 5-1 52, 5 С.

Для получения сравнительных данных температура жидкости, измеренная 5 на контрольной тарелке (восьмая тарелка сверху), использовалась в качестве регулируемой величины общего количества тепла, подводимого к ниж» ней части экстракционной перегонной 10 колонны. Несмотря на использование обычных регуляторов и оптимальной настройки системы регулирования не удалось, однако, поддерживать темпе» ратуру жидкости на контрольной тарел- 5 ке внутри указанного диапазона. Больше того, появились синусоидальные колебания температуры, в результате которых содержание толуола в рафинате колебалось в диапазоне 2-9 вес.Ъ.

После этого, в зависимости от темпе-. ратурыжидкости, измеренной на конт рОльной тарелке, регулировалось лишь только 10-11Ъ общего количества тепла, подводимого к экстракционной колонне, в то время как оставшаяся

1 основная часть подводимого количества тепла устанавливалась как постоянное значение. При такой настройке содержание толуола в рафинате в течение длительного периода времени ноддержйвалось в диапазоне 2,43.6 аес.%.

Формула изобретения

У

1. Способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционнойперегон- З5 ной колонне путем изменения потока теплоносителя, подводимого к кипятильнику колонны, и поддержания соотношения расходов исходной массы и растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качеств разделения смеси за счет увеличения точности регулирования, поток теплоносителя байпасируют, при этом расход основного потока теплоносителя регулируют в зависимости от расхода исходной смеси, а расход байпасного потока - в зависимости от параметра, характеризующего состояние продукта в колонне.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве параметра, характеризующего состояние продукта в колонне, используют температуру, разность температур илн состав продукта, замеренных в верхней части колонны.

3. Способ по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что основной поток теплоносителя составляет 80-90Ъ, преимущественно 90%, а байпасный поток — 10-20%, преимущественно

10%, от общего потока теплоносителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубятников В.A.è др. Автоматизация производственных процессов и АСУП в химической промышленности.

N., "Химия", 1978, с.156.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 753442, кл. В 01 g 3/42, 1978. !

950182 му ашанлообу хому

Составитель

Редактор О. Персиянцева Техред М.Тепер

Еорректор С. Шекмар, Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 5774/50 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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