СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК B01D3/42 

Описание патента на изобретение RU2092222C1

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом ректификации путем изменения расхода орошения в зависимости от температуры и давления верхней части колонны, молекулярного веса нефтепродукта. /а. с. СССР N 1029976, опублик. Б.И. N 27 23. 07. 83/.

Недостатком известного способа является низкая точность регулирования качества нефтепродукта, так как нефтепродукты многокомпонентные смеси углеводородов с одинаковым молекулярным весом могут иметь различные показатели качества, например, углеводородный и фракционный составы.

Известен способ автоматического управления процессом ректификации, выбранный в качестве прототипа, путем изменения расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны. /Шувалов В.В. Огаджанов Г.А. Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М. Химия, 1991. - С. 439 442/.

Недостаток известного способа заключается в низкой точности регулирования качества дистиллята ректификационной колонны вследствие низкого быстродействия системы управления, обусловленного наличием в процессе управления дискретного низкочастотного анализа качества дистиллята.

Сущность изобретения заключается в следующем:
Изобретение направлено на решение задачи повышения точности регулирования качества дистиллята ректификационной колонны. Решение задачи опосредовано новым техническим результатом, который заключается в повышении быстродействия системы управления. Данный технический результат достигается тем, что автоматическое управление процессом ректификации осуществляют путем изменения расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны, причем значение температуры верхней части колонны рассчитывают по текущему значению давления верхней колонны в соответствии с зависимостью температуры кипения от давления дистиллята с заданной температурой конца кипения, представленной в аналитическом виде, рассчитанную температуру корректируют в зависимости от отношения текущих значений расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения, сравнивают текущее значение температуры верхней части колонны со скорректированным и изменяют расход орошения в сторону выравнивания текущего и скорректированного значений температуры. При этом вследствие отсутствия в процессе управления дискретного низкочастотного анализа качества дистиллята происходит повышение быстродействия системы управления, что приводит к повышению точности регулирования качества дистиллята ректификационной колонны.

Существенные признаки:
изменение расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны.

Отличительные признаки:
значение температуры верхней части колонны рассчитывают по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с зависимостью температуры кипения от давления дистиллята с заданной температурой конца кипения, представленной в аналитическом виде, рассчитанную температуру корректируют в зависимости от отношения текущих значений расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения, сравнивают текущее значение температуры верхней части колонны со скорректированным и изменяют расход орошения в сторону выравнивания текущего и скорректированного значений температуры.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа ароматического управления ректификации.

Схема содержит ректификационную колонну 1, конденсатор холодильник 2, емкость конденсата 3, датчик 4 давления верхней части колонны, датчик 5 температуры верхней части колонны, датчик 6 расхода орошения, датчик 7 температуры орошения, датчик 8 уровня в емкости конденсата, датчик 9 дистиллята, функциональный блок 10, регулятор 11 температуры верхней части колонны, регулирующий орган 12.

Способ осуществляется образом.

Процесс разделения исходной многокомпонентной или непрерывной углеводородной смеси осуществляют в ректификационной колонне 1. Пары с верха колонны выводят в конденсатор холодильник 2, после которого сконденсированный продукт направляют в емкость конденсата 3, из которой одну часть сконденсированного продукта подают в колонну в виде орошения, а другую часть выводят из рецикла в качестве дистиллята. Сигналы с датчиков 4 - давления верхней части колонны, 5 температуры верхней части колонны, 6 - расхода орошения, 7 температуры орошения, 8 уровня в емкости конденсата, 9 расхода дистиллята поступают в функциональный блок 10, где значение температуры верхней части колонны рассчитывается по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с зависимостью температуры кипения от давления для дистиллята с заданной температурой конца кипения, представленной в аналитическом виде, и корректируется в зависимости от отношения текущих значений расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения:
Tв ( exp (I + J • (K1 I) K2) A • (Fv)в / (F1)c; (1)
I = ln(Tккзад

+ K3); (2)
J (ln (K4 • Pв + К5) К6) / К7; (3)
Fv = Fd + Fo + S•ΔL; (4)
F1 Fo • (1 + (Cp / r) • (Tт - То)); (5)
где
Тв скорректированное значение температуры верхней части колонны, oC;
Тт текущее значение температуры верхней части колонны, oC;
Т0 температура орошения, oC;
Tккзад
заданное значение температуры конца кипения дистиллята, oC;
Fv расход паров, кг/с;
F1 расход внутреннего орошения, кг/с;
Fd расход дистиллята, кг/с;
Fo расход орошения, кг/с;
А константа колонны, определяется экспериментально при обучении системы управления;
B, C показатели степени, определяются экспериментально при облучении системы управления;
Pт текущее значение давления верхней части колонны, кг/см2;
К1 К7 константы зависимости температуры кипения от давления для дистиллята с заданной температурой конца кипения, определяются при переходе от графической формы представления зависимости к аналитической:
ΔL изменение уровня в емкости конденсата с момента расчета предыдущего значения температуры верха колонны, м;
S площадь горизонтального сечения емкости конденсата, м2;
Сp теплоемкость орошающей жидкости, кДж/кг • oC
r теплота испарения орошающей жидкости, кДж/кг.

Регулятор 11 температуры верхней части колонны сравнивает сигналы датчика 5 и функционального блока 10, пропорциональные текущему и скорректированному значениям температуры верхней части колонны соответственно, и при помощи регулирующего органа 12 изменяет расход орошения в колонну в сторону выравнивания текущего и скорректированного значений температуры.

Пример конкретного выполнения.

Данный пример был осуществлен на установке АТ 5 нефтеперерабатывающего завода АООТ "ЛУКойл Пермнефтеоргсинтез".

В ректификационную колонну блока вторичной перегонки бензина К10 (поз. 1) диаметром 3000 мм, оборудованную 60 тарелками S образного типа подают многокомпонентную углеводородную смесь бензиновую фракцию 62 - 180oC с расходом 50 90 т/ч и температурой 140 155oC. Пары с верха колонны выводят в конденсатор холодильник 2 типа АВГ внешней площадью 15000 м2, после которого сконденсированный продукт с температурой 30 - 50oC направляют в емкость конденсата 3, имеющей площадь горизонтального сечения S 3,14 м2 и из которой одну часть сконденсированного продукта подают в колонну в виде орошения, а другую часть выводят из рецикла в качестве дистиллята. Сигналы с датчиков 4 давления верхней части колонны Pт 0,09 0,11 МПа, 5 температуры верхней части колонны Тт 102 - 114oC, 6 расхода орошения Fo 9 23 т/ч, 7 температуры орошения То 30 50oC, 8 уровня в емкости конденсата L 1 - 2,7 м, 9 расхода дистиллята Fd 19 34 т/ч поступают в функциональный блок 10, где значение температуры верхней части колонны Тв непрерывно рассчитывают по текущему значению давления верхней части колонны Pт в соответствии с представленной в аналитическом виде зависимостью температуры кипения от давления для дистиллята с заданной температурой конца кипения Тзад и корректируют в зависимости от отношения текущих значений расхода паров Fv, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения F1, определяемого в месте внешнего орошения:
Тв (EXP (I + J • (6,86 1) 42,78) 15 • (Fv)0,95 / (F1) 1;
I = ln(Tккзад

+ 42,7876);;
J (ln (1,6 • Pт + 1, 00122) 0,020718) / 7,8731;
Fv = Fd + Fo + 3,14•ΔL;;
F1 F0 • (1 + 0,00426 • (Тт то)).

Регулятор 11 температуры верхней части колонны сравнивает сигналы датчика 5 и функционального блока 10, пропорциональные текущему и скорректированному значениям температуры верхней части колонны соответственно, и при помощи регулирующего органа 12 изменяет расход орошения в колонну в сторону выравнивания текущего и скорректированного значений температуры.

В таблице представлены показатели технологического режима и результаты лабораторных анализов фракционного состава питания и точки конца кипения дистиллята по ГОСТ 2177 82 при автоматическом управлении процесс ректификации бензиновой фракции 62 180oC в колонне К10 согласно предлагаемого способа ( способ 1) и прототипа (способ 2).

Сравнение результатов, приведенных в таблице, показывает, что автоматическое управление процессом ректификации согласно предлагаемого способа позволяет более чем в 4,5 раза повысить регулирования конца кипения дистиллята.

Похожие патенты RU2092222C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА БЕНЗОЛ- И ТОЛУОЛОБРАЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ И СЫРЬЕВОЙ ФРАКЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО КОМПОНЕНТА МОТОРНОГО ТОПЛИВА 1995
RU2092521C1
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ 1999
  • Мустафин А.И.
  • Кондрашов С.Н.
  • Плехов В.Г.
  • Мустафин П.И.
  • Дегтерев Н.С.
  • Негашев Ю.И.
  • Афонин И.Е.
  • Елсуков А.Н.
  • Кусакин К.А.
  • Васькина С.В.
RU2148069C1
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ 1995
  • Мустафин А.И.
  • Кондрашов С.Н.
  • Шумихин А.Г.
  • Мустафин П.И.
  • Елсуков А.Н.
  • Никонов В.А.
RU2081664C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ВЫСОКООКТАНОВОГО КОМПОНЕНТА МОТОРНОГО ТОПЛИВА И НИЗКООКТАНОВОЙ БЕНЗОЛСОДЕРЖАЩЕЙ ФРАКЦИИ ИЗ КАТАЛИЗАТОРОВ РИФОРМИНГА ШИРОКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ 1995
RU2092519C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТНЫХ ФРАКЦИЙ ПРИ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКЕ НЕФТИ 1993
  • Борисанов Д.В.
  • Овчинникова Т.Ф.
  • Чмыхов С.Д.
  • Фадеичев Е.В.
  • Хвостенко Н.Н.
  • Николаева В.Б.
RU2098453C1
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗДЕЛЕНИЯ ПАРОВ КОКСОВАНИЯ ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ НА ФРАКЦИИ 1999
  • Парамонов П.Н.
  • Каменских А.А.
  • Кондрашов С.Н.
  • Шмаков А.А.
  • Фоминых Н.П.
  • Меньшаков А.Л.
  • Шумихин А.Г.
RU2144413C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТИЛКАУЧУКА 2000
  • Щербань Г.Т.
  • Савин Ю.И.
  • Мустафин Х.В.
  • Рязанов Ю.И.
  • Шияпов Р.Т.
  • Шамсутдинов В.Г.
  • Гавриков В.Н.
RU2179983C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ 1994
  • Нефедов Е.С.
  • Марушак Г.М.
  • Зверева Н.А.
  • Кузьменко В.В.
RU2071483C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 1996
  • Волков С.В.
RU2116911C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА 1997
  • Голубев Ю.Д.
  • Краснова С.В.
RU2128158C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 092 222 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: автоматическое управление процессом ректификации осуществляют путем изменения расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны, рассчитанной по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с представленной в аналитическом виде зависимостью температуры кипения от давления для дистиллята с заданной температурой конца кипения и скорректированной в зависимости от отношения текущих значений расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения. 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 092 222 C1

Способ автоматического управления процессом ректификации путем изменения расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны, отличающийся тем, что значение температуры верхней части колонны рассчитывают по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с зависимостью температуры кипения от давления дистиллята с заданной температурой конца кипения, представленной в аналитическом виде, рассчитанную температуру корректируют в зависимости от отношения текущих значений расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения, сравнивают текущее значение температуры верхней части колонны со скорректированным и изменяют расход орошения в сторону выравнивания текущего и скорректированного значений температуры.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2092222C1

Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А
Автоматизация производственных процессов в химической промышленности
- М.: Химия, 1991, с.439 - 442.

RU 2 092 222 C1

Авторы

Мустафин А.И.

Кондрашов С.Н.

Елсуков А.Н.

Мустафин П.И.

Шумихин А.Г.

Негашев Ю.И.

Булдаков А.Г.

Васькина С.В.

Даты

1997-10-10Публикация

1995-06-14Подача