Способ управления,газоразделительной колонной Советский патент 1986 года по МПК B01D3/42 

10

Изобретение относится к управлению от- парными и ректификационными колоннами, работающими с парциальным дефлегматором, установок газоразделения, в частности установок извлечения гелия из природного газа.

Целью изобретения является обеспечение максимально возможной концентрации целевого компонента в верхнем продукте колонны путем повышения точности регулирования и использования свойств перерабатываемой смеси.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Способ осуцдествляется следующим образом.

Питание поступает в колонну в виде жид- 15 кости для разделения. Жидкость стекает по насадочной части колонны 1 (для отпар- ных колонн) или по тарелкам (для ректификационных колонн), на которых происходит массообмен и насыщение легколетучим целевым компонентом паров, поднимающихся вверх по колонне. Пары проходят через парциальный дефлегматор 2, где частично конденсируются и возвращаются в колонну 1 в виде флегмы. Уровень кубовой жидкости колонны 1 обеспечивается регуля- 25 тором уровня 3, воздействующим на регулирующий клапан 4. Расход теплоносителя, поступающего в кипятильник 5 колонны 1, обеспечивается регулятором расхода 6 с коррекцией газоанализатором 7 по содержанию целевого компонента в кубовой жидкости 30 колонны воздействием на регулирующий клапан 8. Расход хладагента в дефлегматор 2 обеспечивается регулятором 9 разности температур, воздействующим на регулирующий клапан 10, изменяющий поток хладагента в

нение концентрации целевого компонента в получаемом продукте для данного давления в колонне, происходит изменение отвода паров из колонны, т.е. давления в колонне и, следовательно, количества получаемой флегмы, концентрации целевого компонента в получаемом продукте за счет изменения константы фазового равновесия.

Концентрация целевого компонента в получаемом продукте, степень конденсации паров в дефлегматоре 2 и соответственно внутренняя флегма изменяются как за счет изменения расхода хладагента, коэффициента теплопередачи в дефлегматоре, так и за счет изменения давления в колонне 1 при сохранении температуры верхнего продукта.

При увеличении расхода питания колонны 1 количество паров, поднимающихся вверх по колонне, уменьщается, что приводит к понижению давления в колонне и, следовательно, к изменению константы фазового равновесия. Количество внутренней флегмы, образующейся за счет конденсации паров в дефлегматоре 2, уменьшается и понижается концентрация целевого компонента в продукте. В то же время уровень кубовой жидкости начинает возрастать, регулятор уровня 3, воздействуя на регулирующий клапан 4, стабилизирует уровень жидкости в кубе колонны 1. Концентрация целевого компонента в кубовой жидкости увеличивается. Газоанализатор 7 корректирует задание регулятору 6 расхода, воздействующему на клапан 8 подачи теплоносителя в кипятильник 5 КОЛ01ШЫ 1, с целью увеличения расхода теплоносителя. Количество паров, идущих вверх колонны 1, возрастает, как и давление в колонне 1. В связи с этим при этом же расходе хладагента в дефлегдефлегматор. Отвод па ров продукта колон- 35 матор 2 происходит повыщение температур

40

ны 1 обеспечивается регулятором 11 разности температур, воздействующим на регулирующий клапан 12, изменяющий расход верхнего продукта колонны. Температура потоков верхнего продукта колонны 1 и хладагента на входе и выходе из дефлегматора измеряется первичными преобразователями температур 13, 14 и 15. При изменении разности температур хладагента на входе и выходе из дефлегматора 2, что характеризует работу дефлегматора и коли- 45 честно жидкого хладагента в нем, достаточное для конденсации паров продукта в дефлегматоре и образования внутренней флегмы, изменяется количество жидкого хладагента, поступающего в него. Также изменяхладагента на выходе из дефлегматора 2 и продукта на выходе из колонны 1. Также происходит изменение константы фазового равновесия и увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 ввиду возрастания перепада давления на клапане 12. Регулятор 9 разности те.мператур изменяет поток хладагента в дефлегматор 2, приоткрывая клапан 10. Увеличение расхода хладагента в дефлегматор происходит до тех пор, пока разность температур хладагента на входе и выходе из дефлегматора не станет равной заданной. При этом происходит увеличение уровня жидкого хладагента в дефлегматоре. В то же время регулятор 11 разности те.мператур изменяет поется и коэффициент теплопередачи ввиду из- 50 ток верхнего продукта колонны I, увеличи- менения уровня хладагента в дефлегмато- вая его, путем приоткрывания клапана 12. ре 2, т.е. в одной

2, т.е. в одной части дефлегматора происходит теплопередача между жидким хладагентом и продуктом, в другой - между газообразным хладагентом и продуктом. При изменении разности температур продукта на выходе из колонны 1 и хладагента на входе в дефлегматор 2, что характеризует изме55

Увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 происходит до тех пор, пока разность температур продукта на выходе из колонны и хладагента в дефлегматор не станет равной заданной. При этом происходит увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 при возможном возраста

5 5 0

нение концентрации целевого компонента в получаемом продукте для данного давления в колонне, происходит изменение отвода паров из колонны, т.е. давления в колонне и, следовательно, количества получаемой флегмы, концентрации целевого компонента в получаемом продукте за счет изменения константы фазового равновесия.

Концентрация целевого компонента в получаемом продукте, степень конденсации паров в дефлегматоре 2 и соответственно внутренняя флегма изменяются как за счет изменения расхода хладагента, коэффициента теплопередачи в дефлегматоре, так и за счет изменения давления в колонне 1 при сохранении температуры верхнего продукта.

При увеличении расхода питания колонны 1 количество паров, поднимающихся вверх по колонне, уменьщается, что приводит к понижению давления в колонне и, следовательно, к изменению константы фазового равновесия. Количество внутренней флегмы, образующейся за счет конденсации паров в дефлегматоре 2, уменьшается и понижается концентрация целевого компонента в продукте. В то же время уровень кубовой жидкости начинает возрастать, регулятор уровня 3, воздействуя на регулирующий клапан 4, стабилизирует уровень жидкости в кубе колонны 1. Концентрация целевого компонента в кубовой жидкости увеличивается. Газоанализатор 7 корректирует задание регулятору 6 расхода, воздействующему на клапан 8 подачи теплоносителя в кипятильник 5 КОЛ01ШЫ 1, с целью увеличения расхода теплоносителя. Количество паров, идущих вверх колонны 1, возрастает, как и давление в колонне 1. В связи с этим при этом же расходе хладагента в дефлегматор 2 происходит повыщение температур

хладагента на выходе из дефлегматора 2 и продукта на выходе из колонны 1. Также происходит изменение константы фазового равновесия и увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 ввиду возрастания перепада давления на клапане 12. Регулятор 9 разности те.мператур изменяет поток хладагента в дефлегматор 2, приоткрывая клапан 10. Увеличение расхода хладагента в дефлегматор происходит до тех пор, пока разность температур хладагента на входе и выходе из дефлегматора не станет равной заданной. При этом происходит увеличение уровня жидкого хладагента в дефлегматоре. В то же время регулятор 11 разности те.мператур изменяет поток верхнего продукта колонны I, увеличи- вая его, путем приоткрывания клапана 12.

Увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 происходит до тех пор, пока разность температур продукта на выходе из колонны и хладагента в дефлегматор не станет равной заданной. При этом происходит увеличение расхода верхнего продукта колонны 1 при возможном возрастаНИИ давления в колонне. Так же обеспечивается и максимальная концентрация верхнего нродукта колонны.

При уменьшении расхода питания колонны 1 количество паров, поднимающихся вверх по колонне, первоначально возрастает, что может привести к повышению давления в колонне и, следовательно, к изменению константы фазового равновесия. Количество внутренней флегмы возрастает и повышается концентрация целевого компонента в продукте. В то же время уровень кубовой жидкости начинает падать и регулятор 3 уровня, воздействуя на клапан 4, стабилизирует уровень жидкости в кубе колонны 1. Концентрация целевого компонента в кубоменение константы фазового равновесия и понижение расхода верхнего продукта колонны 1 ввиду уменьшения перепада давления на клапане 11. Регулятор 9 разности температур изменяет поток хладагента в дефлегматор 2, прикрывая клапан 10. Уменьшение расхода хладагента в дефлегматор происходит до тех пор, пока разность температур на входе и выходе из дефлегматора не станет равной заданной. Одновре- 10 менно происходит понижение уровня жидкого хладагента в дефлегматоре. В то же время регулятор 11 разности температур изменяет поток верхнего продукта колонны 1, уменьшая его, путем прикрытия клапана 12. Уменьшение расхода верхнего продукта ковой жидкости понижается. Газоанализатор 7 лонны 1 происходит до тех пор, пока разкорректирует задания регулятору 6 расхода, воздействуюш,ему на клапан 8 подачи теплоносителя в кипятильник 5 колонны 1, с целью уменьшения расхода теплоносителя. Количество паров, идущих вверх по колонне, падает, как и давление в колонне 1. В связи с этим при том же расходе хладагента в дефлегматор 2 происходит понижение температур хладагента на выходе из дефлегматора 2 и продукта на выность температур продукта на выходе из колонны и хладагента на входе в дефлегматор 2 не станет равной заданной. При этом происходит уменьшение расхода верх- 2Q него продукта колонны 1 при возможном небольшом понижении давления в колонне. Так обеспечивается и максимальная концентрация верхнего продукта колонны.

При изменении состава или температуры питания ректификационной колонны 1

ходе из колонны 1. Также происходит из- 25 работа схемы аналогична.

Редактор А. Гулько Заказ 2676/4

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам 1(зобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

менение константы фазового равновесия и понижение расхода верхнего продукта колонны 1 ввиду уменьшения перепада давления на клапане 11. Регулятор 9 разности температур изменяет поток хладагента в дефлегматор 2, прикрывая клапан 10. Уменьшение расхода хладагента в дефлегматор происходит до тех пор, пока разность температур на входе и выходе из дефлегматора не станет равной заданной. Одновре- 0 менно происходит понижение уровня жидкого хладагента в дефлегматоре. В то же время регулятор 11 разности температур изменяет поток верхнего продукта колонны 1, уменьшая его, путем прикрытия клапана 12. Уменьшение расхода верхнего продукта ко лонны 1 происходит до тех пор, пока разлонны 1 происходит до тех пор, пока разность температур продукта на выходе из колонны и хладагента на входе в дефлегматор 2 не станет равной заданной. При этом происходит уменьшение расхода верх- него продукта колонны 1 при возможном небольшом понижении давления в колонне. Так обеспечивается и максимальная концентрация верхнего продукта колонны.

При изменении состава или температуры питания ректификационной колонны 1

работа схемы аналогична.

Составитель А. Каклюгин

Техред И. ВересКорректор А. Ференц

Тираж 663Подписное