Способ управления вакуумной ректификационной колонной Советский патент 1985 года по МПК B01D3/42 

Изобретение относится к способам автоматического управления процесса1 и ректификации в вакуумных ректификационных колоннах непрерьшного действия, например, в производстве ацетона и пергидроля (колонна вьщеления товарного пергидроля) и может быть использовано в химической, нефтяной и смежных отраслях промьниленности.

По основному авт.св. № 597387 известен способ управления вакуумной ректификационной колонной путем регулирования расхода греющего пара в кипятильник в зависимости от температуры в кубе колонны и расхода дистиллированной воды в питающую смесь в зависимости от величины расхода последней с одновременной коррекцией температуры в кубе колонны и )асхода дистиллированной воды по давлению в нижней части колонны и атмосферному давлению Ifj .

Однако известный способ не обеспечивает экономичность ведения процесса при различных производственных ситуациях. Экономичность ведения процесса в колонне вьщеления товарного пергидроля опрделяется затратами пара и безвозвратными потерями суммы органических примесей (органики) с кубовым продуктом (товарным пергидролем) в пересчете на .тонну товарного пергидроля Обе величины имеют конкурирующий характер, дл;я более полного извлечения органики из кубового продукта требуется израсходовать больше греющего пара.Причем значимость этих величин для конкретных ситуаций неоднозначна. Например, в условиях дефицита сырья идут на максимально возможное извлечение органики, допуская заведомый перерасход греющего пара, и наоборот в условиях дефицита пара часто допускают завьвпенные потери органики в пределах, установленных регламентными нормами (содержание органики в товарном пергидроле не должно превышать 1,5 вес.%J,Это не учитывается при управлении процессом по известному способу. При этом процесс ведется исходя из обеспечения постоянства концентраций органики и перекиси водорода в товарном пергидроле. Кроме того, из-за неточности используемой модели, по которой осуществляется управление, для гарантирования заданного качества товарного пергидроля (содержание органики не должно превышать, например, 1,5 вес.%)приходится вести процесс при заведомо заниженном заданном значении концентрации органики в кубовом продукте, что приводит к существенному постоянному завьш1ению расхода греющего пара.

Цель изобретения - повышение экономичности процесса при различных производственных ситуациях за счет повышения точности регулирования.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления вакуумной ректификационной колонной путем регулирования расхода греющего пара в кипятильник в зависимости от температуры в кубе колонны с расхода дистиллированной воды в питающую смесь, в зависимости ее расхода, с коррекцией указанных расходов по величине давления в нижней части колонны давления и атмосферного давления, температуру в кубе колонны и

5 величину расхода дистиллированной воды корректируют по сумме величин пропорциональных расходу пара в кипятильник и произведению расхода питающей смеси на концентрацию в ней пере0- киси водорода и концентрацию органики в кубовом продукте.

На чертеже показана блок-схема реализации способа управления.

Схема содержит вакуумную ректификационную колонну 1, кубовый кипятильник 2, датчик 3 температуры в кубе, регулятор 4 температуры в кубе, клапан 5 на линии греющего пара, регулятор 6 расхода дистиллированной воды, вычислительное устройство 7,

датчик 8 расхода питающей смеси, датчик 9 давления части колонны, дат.чик 10 атмосферного давления, датчик 11 расхода пара, датчик 12 расхо5 ДЗ дистиллированной воды, клапан 13 расхода воды, датчик 14 концентрации перекиси водорода питающей смеси, датчик 15 концентрации органики в кубовом продукте колонны, первьй

0 функциональ:ный блок 16, блок суммирования 17, второй функциональный блок 18 коррекции 19.

Способ реализуется следующим образом.

5 В колонну 1 поступают питающая смесь и дистиллированная вода. С помощью подачи греющего пара в .субовой кипятильник 2 производится отгонка органики и вьщеление из куба колонны товарного пергидроля (водный раствор перекиси водорода). Количество тепла, подводимого к колонне 1 регулируют при этом расходом греющего пара с помощью регулятора 4 темпратуры в кубе и клапана 5 на линии, пара. Расход дистиллированной воды регулируется регулятором 6 с помощью клапана 13,

На первьй, второй, третий входы вычислительного устройства 7 поступают сигналы с датчиков: расхода питающей смеси 8, давления в нижней части колонны 9, атмосферного давления 10, на четвертый вход - выходной сигнал с блока коррекции 19.

На основании поступившей информации в устройстве 7 производится вычисление необходимых для поддержания заданной концентрации перекиси водорода X, в кубовом продукте значений температуры в кубе колонны и расхода дистиллированной воды F при измеренных значениях расхода питающей смеси, давления в нижней части колонны, атмосферного давления и заданном значении концентрации . органики в кубовом продукте.

Расчет ведется, например, по формулам

Р-Р 4г75РнцБ ,X, + CP + C, (2)

t,,(,4ar Хиаг-Х2 + аур4а4-Т ип . (31 Рв Рпит1Ь/Ъ,Х,4Ь,Хг4Ъ,Р+б4Т|сип)7 (4)

где Рд - атмосферное давление; Pjjug - давление в кубе колонны, температура кипения водного раствора перекиси водорода;

Xj.Xj- заданные значения концентpaufiA соответственно перекиси водорода и органики в кубовом продукте; КвБ величины заданий регулятором соответственно температуры в кубе и расхода дистиллированной воды а;,В;,(с 0,1,2,3,4) - численные коэффициенты, значения которых О1феделя т при моделировании на основа . НИИ экспериментальных данных; , miri расход питания в колонну.

Вькодные сигналы с выходов вычислительного устройства 7, пропорциональные соответственно величинамТцо и Pg устройства 7 подаются в качестве заданий на регуляторы температуры в кубе колонны 4 и расхода дистиллированной воды 6. На первый и второй выходы первого функционального блока 16 поступают сигналы от

датчика расхода пара 11 и задатчика величины Pf (величина, пропорциональная условной стоимости пара для производства на данньй период). В блоке 16 производится вычисление

величины 5i , пропорциональной расходуемому пару в кипятильник и характеризующей величину затрат на вьзделение пергидроля за счет греющего пара. Вычисление производится, например,

по формуле

2 Э,-Я,, (5) где Ц „ - расход пара в кипятильник 2. На первьй, второй, третий и четвертый входы второго функционального

блока 18 поступают сигналы от датчиков 8, 14 и 15 расхода питающей смеси, концентрации «терекиси водорода в питающей смеси, и концентрации органики в кубовом продукте и сигнал

от задатчика величины (величина, пропорциональная условной стоимости потерь органики для производства на данный период при заданием значении концентрации перекиси водорода

в кубовом продукте). В блоке 18 производится вычисление величины Р , характеризующей величину затрат на вмделение пергидроля за счёт безвозвратных потерь органики с товарным

продуктом. Вычисление производится, например, по формуле

5г-(г-Рп„т-Уг 3 , (6) рде X - концентрация органики в кубовом продукте.

Выходные сигналы с блоков 16 и t8 подаются на первый и второй входы блока суммирования 17, на выходе которого формируется сигнал, пропор1щональный суммарньт затратам на выделение пергидроля 5. Вычисление .велнчшб) 8д производится по формуле

5, /3,J-p2 .

Выходной сигнал с блока 17, пропорциональный величине суммарных.затрат xa В14целение товарного пергидроля, подается ка первьй вход блока коррекции 19, На второй вход блока 19 подается сигнал от датчика концент|рации органики в кубовом продукте 15. В исходном состоянии на выходе блока 19 формируется сигнал Р)(2 пропорциональный заданному значению концентрации органики в кубовом продукте, например среднему значению X 0,75 вес.%, и поступает на 4 вход вычислительного устройства 7 для коррекции. Коррекция осуществляется циклически. В начале очередного цикла в блоке 19 запоминается величина текущег значения выходного сигнала с блока )на время цикла i . Одно. временно на выходной сигнал блока 1 накладывается ступенька величиной ± . В вычислительном устройстве 7 при поступлении сигнала {Р)(1 В) производится вычисление по уравнени ям (3-4) измененных значений сигнал заданий для регуляторов 4 и 6,на колонне устанавливается новый режим. По прошествии времени i производится вычисление в блоках 16-18 следующего значения величины 5- и сравнение в блоке 19 сигнала P5-5(iti)c предьщущим запомненньм значением Р, (i) .В зависимости от направле ния его изменения производится добавление очередной ступеньки в направлении, обеспечивающем минимизацию сигнала P5 . Перед вьщачей очередной ступеньки в блоке 19 производится сравнение текущего значения концентрации органики в кубовом продукте Х (i) с заданным верхним граничным значением Xj(max), например Х () 1,5 вес.%. При значении (Х (max) Xj (i)) U вьщача очередной ступеньки в сторону увеличения сигнала РУ задерживается, а при Х ti) г(тах)ступенька выдается в направлении уменьшения сигнала РХп Значения величин О,i,u определяются при моделировании процесса и корректируются при отладке системы управления (например, о 2,5 кпа, i 20 мин, i 0,1 вес.%). Использование дополнительной коррекции величины расхода дистиллированной воды и температуры в кубе по данном способу позволит реализовать более экономический режим при тех же параметрах входных потоков. При этом обеспечивается величина концентрации перекиси водорода в кубовом продукте 30 вес.%, концентрация органики в кубовом продукте Х 0,35 вес.%.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВАКУУМНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ по авт.св. № 597387, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет повышения точности регулирования, температуру в кубе колонны и расход дистиллированной воды корректируют по сумме величин, пропорциональных расходу пара в кипятильник, и произведению расхода питающей смеси на концентрацгао в ней перекиси водорода и концентрацию органики в кубовом продукте.