УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН Российский патент 2004 года по МПК B01D3/42 G05D27/00 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн первичной перегонки и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ автоматического регулирования ректификационной колонны (А.с. СССР № 886924, В 01 D 3/42, БИ № 45, 1981) путем изменения подачи теплоносителя в зависимости от температуры низа колонны и орошения в зависимости от его расхода, где для улучшения четкости разделения путем поддержания постоянного потока флегмы по высоте колонны измеряют расход флегмы, поступающей с нижней части укрепляющей секции колонны, и поддерживают заданную сумму расходов орошения и флегмы путем коррекции подачи орошения по расходу флегмы.

Наиболее близко по технической сущности устройство для автоматического регулирования технологического режима ректификационной колонны (А.С. СССР № 1426609, В 01 D 3/42, БИ № 36, 1988), содержащее датчики и регуляторы температуры на контрольной тарелке, уровня в кубе, уровня в рефлюксной емкости, расходов дистиллата и орошения, и датчик расхода внутреннего орошения. Недостатком вышеуказанных способа и устройства является невозможность их применения для регулирования режима сложной атмосферной или вакуумной колонны.

Задача изобретения - повышение качества управления процессом первичного разделения нефти путем стабилизации режима в зоне питания и, как следствие, увеличение отбора светлых продуктов из атмосферной колонны и вакуумного газойля вакуумной колонны.

В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача создания устройства для контроля технологического режима в зоне питания атмосферной (или вакуумной) колонны и автоматического управления им путем прямого или косвенного измерения перетока из сепарационной части колонны в укрепляющую и регулирования перетока путем изменения температуры нагрева сырья или(и) выводом части жидкой фазы перетока из колонны.

Сущность изобретения состоит в использовании устройства для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн, содержащего датчик расхода внутреннего орошения и отличающегося от аналогов тем, что оно дополнительно содержит датчик расхода кубового продукта, датчик и регулятор температуры нагрева сырья и регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта, причем выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева. При этом для регулирования соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта используется регулятор соотношения перепадов давления выше и ниже зоны питания, а поток внутреннего орошения регулируется выводом бокового погона атмосферного газойля с нижней тарелки укрепляющей секции атмосферной колонны.

В основу алгоритма решения поставленной задачи положена установленная расчетным путем зависимость соотношения расходов внутреннего орошения (перетока) в зоне питания и кубового продукта от состава сырья и доли его отгона (см. данные таблицы).

где F1/F2 - отношение расходов перетока и кубового продукта;

f - функция;

Р, е - суммарный потенциал целевых продуктов и доля отгона соответственно.

Исходя из установленной зависимости, поставленная выше техническая задача решается тем, что в предлагаемом устройстве контролируют соотношение расходов внутреннего орошения стекающего с тарелки (F1), расположенной над тарелкой питания и вывода продукта из куба колонны (F2), причем выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева сырья.

Из таблицы видно, что соотношение расходов внутреннего орошения и кубового продукта (F1/F2) весьма чувствительно к изменениям в составе сырья. Так, при изменении потенциала сырья примерно на 1% и расхода сырья на 4% (см. таблицу) соотношение F1/F2 изменяется на 27% (при изменении плотности на 0,2%), т.е. указанное соотношение является индикатором измерений режима и поэтому его можно использовать для идентификации наиболее опасных для технологии возмущений по составу и фазовому состоянию сырья. Другими словами предлагаемый способ позволяет улучшить качество регулирования внутреннего парового и флегмового числа. Для реализации способа предлагается использовать регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта в качестве главного регулятора степени подогрева сырья.

На чертеже приведена блок-схема устройства для автоматического управления технологическим режимом колонны.

Устройство содержит колонну 1 и печь нагрева сырья 2, датчики расхода внутреннего орошения 3 и расхода кубового продукта 4, датчик 5 и регулятор температуры 6 сырья на выходе из печи, регулятор соотношения 7.

Устройство работает следующим образом.

При возмущениях, приводящих к нарушению заданных теплового и материального балансов, например при изменении давления в колонне, температур входа острого и циркуляционных орошений, состава сырья и т.п., изменяется соотношение расходов внутреннего орошения и кубового продукта, приводящее либо к увеличению потерь целевых продуктов, либо к ухудшению качества разделения, либо к увеличению энергозатрат на разделение. Регулятор соотношения (7), имея в качестве задания ручной ввод требуемого соотношения или выход анализатора качества продукта (например, плотности), отслеживает изменения соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта. При этом изменение соотношения внутреннего орошения, стекающего с нижней тарелки укрепляющей секции (перетока) и кубового продукта, может быть измерено косвенно, а именно отслежено по изменениям перепадов давления выше и ниже тарелки питания с помощью соответствующих датчиков. При значительных и достаточно длительных изменениях (т.е. если отфильтрованные изменения превосходят зону нечувствительности регулятора) регулятор соотношения изменяет задание регулятору температуры сырья (6), приводя тепловой баланс колонны в соответствие заданному. В том случае, когда тепловой баланс колонны по каким-либо причинам менять нежелательно или невозможно, для регулирования соотношения перетока и кубового продукта можно использовать вывод части недоиспаренного внутреннего орошения с уровня нижней тарелки укрепляющей секции в качестве дополнительного бокового погона. Этот вывод в дальнейшем может направляться в качестве рецикла обратно в сырье ректификационной колонны, использоваться в качестве тяжелого газойля или затемненного продукта (слопа) и т.п.

Устройство относится к нефтехимической промышленности и используется в качестве устройств для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн первичной перегонки. Содержит датчик расхода внутреннего орошения. Дополнительно содержит датчик расхода кубового продукта, датчик и регулятор температуры нагрева сырья и регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта. Выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева. Данная конструкция устройства позволяет повысить качество управления процессом первичного разделения нефти путем стабилизации режима в зоне питания и увеличить отбор светлых продуктов из атмосферной колонны и вакуумного газойля вакуумной колонны. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Устройство для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн, содержащее датчик расхода внутреннего орошения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик расхода кубового продукта, датчик и регулятор температуры нагрева сырья и регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта, причем выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для регулирования соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта используется регулятор соотношения перепадов давления выше и ниже зоны питания.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поток внутреннего орошения регулируется выводом бокового погона атмосферного газойля с нижней тарелки укрепляющей секции атмосферной колонны.