Устройство для автоматического регулирования работы ректификационной колонны Советский патент 1987 года по МПК B01D3/42 

10

Если Рзб Рлд1сс5, Т.е. задание регулятору температуры выхода из печи превышает максимальное допустимое значение температуры по условиям технической эксплуатации, усталовленного с помощью ограничителя 5, последний не пропускает н-а регулятор 6 сигнал ft е, а передает в качестве задания регулятору б сигнал Рма1и:5, что Не позволяет подняться температуре на выходе из печи выше допустимого значения.

Задание регулятору расхода водяного пара в колонну 12 формируют датчик 1 расхода сырья, блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоянИзобретение относится к устройствам для автоматического регулирования ввода тепла Б ректификационную колонну и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - минимизация суммарных энергозатрат на процесс и повышение производительности колонны за счет улучшения качества регулирования.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для автоматического регулирования работы ректификационной ко- лонньь

Устройство содержит датчик 1 расхода сырья, связанный с блоком 2 извлечения 15 коэффициент и сумматор 10 квадратного корня, первый выходной сигналRs 12 Кз-К4р,

которого соединен с блоком 3 умножения на постоянный коэффициент,связанным с сумматором 4, выход которого через ограничитель 5 соединен с первым входом регулятора 6 температуры, связанный вторым входом с датчиком 7 температуры сырья на выходе из печи, а выходом - с исполнительным механизмом 8 на линии топлива в печь. Второй выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня связан с блоком 9 умножения на постоянный коэффициент, соединенный с сумматором 10, выходной сигнал которого через ограничитель 11 поступает на первый вход регулятора 12, соединенный вторым входом с выходом дат20

25

где РЗ 12 - задание регулятору расхода водяного пара в колонну;

Кз - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывания в колонне;

К4 - коэффициент, определяющий зависимость расхода водяного пара от расхода сырья.

Если Рз12 Рнам11, т.е. если задание регулятору расхода водяного пара в колонну выше максимально допустимого значения, установленного на ограничителе 11, последний не пропускает на регулятор 12 сигнал F 12, а передает в качестве задания регулятору 12 сигнал Рткоп, что не позволяет

чика 13 расхода водяного пара -в колонну, зО Увеличить расход водяного пара выше

максимально допустимого значения.

а выходом - с исполнительным механизмом 14 на линии водяного пара в колонну.

Устройство для автоматического регулирования ввода тепла в ректификационную колонну имеет два связанных контура регулирования: контур регулирования температуры сырья на выходе из печи путем изменения расхода топлива, подаваемого в печь, в зависимости от расхода сырья и текущего значения температуры и контур

35

максимально допустимого значения.

В установивщемся состоянии регуляторы 6 и 12 с помощью исполнительных механизмов 8 и 14 поддерживают минимальные суммарные энергозатраты, обеспечивая работу колонны в режиме «пред- захлебывания.

Например, в колонну поступает 796 т/ч сырья, температура сырья на выходе из печи 357°С, расход топлива 9,79 т ут/ч (тонна условного топлива в час), расход

регулирования расхода водяного пара в. ко- 40 водяного пара 14465 кг/ч, паровой поток

в колонне (сумма потоков углеводородных паров и водяного пара) 72920 , паровой поток режима «захлебывания 72925 , суммарные удельные энергозатраты 14,45 Кг ут/т сырья.

45 При изменении расхода сырья (снижении до 717 т/ч) изменяется выходной сигнал датчика 1 расхода сырья, что изменяет (уменьшает) выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня и приводит к последовательному изменению (уменьшению) выходных сигналов блока 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматора 4, определяющих задание регулятору 6 температуры (температура на выходе из печи должна быть понижена до 35ГС). Изсс мененный выходной сигнал сумматора 4, поступая через ограничитель 5 на регулятор 6, нарущает в нем равновесие (текущее значение температуры, измеренное

лонну в зависимости от расхода сырья и текущего значения расхода водяного пара.

Задание регулятору 6 температуры сырья на выходе из печи формируют датчик 1 расхода сырья, блок 2 извлечения квадратного корня, блок 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 4

R,,F+K2. где Рае - задание регулятору температуры

сырья на выходе из печи; F - текущее значение расхода сырья

в колонну;

Ki - коэффициент, определяющий зависимость температуры нагрева сырья на выходе из печи от расхода сырья;

К2 - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывания в колонне.

50

0

Если Рзб Рлд1сс5, Т.е. задание регулятору температуры выхода из печи превышает максимальное допустимое значение температуры по условиям технической эксплуатации, усталовленного с помощью ограничителя 5, последний не пропускает н-а регулятор 6 сигнал ft е, а передает в качестве задания регулятору б сигнал Рма1и:5, что Не позволяет подняться температуре на выходе из печи выше допустимого значения.

Задание регулятору расхода водяного пара в колонну 12 формируют датчик 1 расхода сырья, блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоян5 коэффициент и сумматор 10 Rs 12 Кз-К4р,

коэффициент и сумматор 10 Rs 12 Кз-К4р,

где РЗ 12 - задание регулятору расхода водяного пара в колонну;

Кз - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывания в колонне;

К4 - коэффициент, определяющий зависимость расхода водяного пара от расхода сырья.

Если Рз12 Рнам11, т.е. если задание регулятору расхода водяного пара в колонну выше максимально допустимого значения, установленного на ограничителе 11, последний не пропускает на регулятор 12 сигнал F 12, а передает в качестве задания регулятору 12 сигнал Рткоп, что не позволяет

Увеличить расход водяного пара выше

максимально допустимого значения.

В установивщемся состоянии регуляторы 6 и 12 с помощью исполнительных механизмов 8 и 14 поддерживают минимальные суммарные энергозатраты, обеспечивая работу колонны в режиме «пред- захлебывания.

Например, в колонну поступает 796 т/ч сырья, температура сырья на выходе из печи 357°С, расход топлива 9,79 т ут/ч (тонна условного топлива в час), расход

датчиком 7, равно 357°С, а должно быть 351°С), что приводит к изменению (уменьшению) выходного сигнала регулятора 6, вызывающего изменение положения исполнительного механизма 8, обеспечивающего изменение (сокращение) расхода топлива в печь, которое продолжается до тех пор, пока температура на выходе из печи достигает заданного значения, что приводит к восстановлению равновесия в регуляторе 6. Ограничитель 5 настроен по максимуму, т.е., если задание регулятору 6 температуры, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырья, блоком 2 извлечения квадратного корня, блоко.м 3 умножения на постоянный коэффициент и сумматором 4, выше максимально допустимой по правилам технической эксплуатации, ограничитель 5 передает регулятору 6 задание на уровне .максимально допустимой температуры.

Одновременно измененный (уменьшенный) выходной сигнал блока 2 извлечения квадратного корня вызывает изменение (уменьшение) выходного сигнала блока 9 умножения на постоянный коэффициент и изменение (увеличение) выходного сигнала сумматора 10, определяющих задание регулятору 12 расхода водяного пара (расход водяного пара должен быть повышен до 18475 кг/ч). Измененный выходной сигнал сумматора 10, поступая через ограничитель 11 в регулятор 12, нарушает в нем равновесие (текущее значение расхода водяного пара, замеряемое датчиком 13, равно 14465 кг/ч, а должно быть 18475 кг/ч), что приводит к изменению (увеличению) выходного сигнала регулятора 12, вызывающего изменение положения исполнительного механизма 14, обеспечивающего изменение (повышение) расхода водяного пара в колонну, которое продолжается до тех пор, пока расход водяного пара достигает заданного значения, что приводит к восстановлению равновесия в регуляторе 12. Ограничитель 11 настроен по максимуму, т.е., если задание на расход водяного пара, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырья, блоком 2 извлечения квадратного корня, блоком 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматором 10, превышает мак0

5

0

симально допустимое значение, ограничитель 11 передаст регулятору 12 задание на уровне максимально допустимого значения.

В новом установившемся состоянии при расходе сырья 717 т/ч температура на выходе из печи равна 351°С (на 6°С ниже), расход топлива 8,01 т ут/ч (на 1,78 т ут/ч меньше), расход водяного пара 18475 кг/ч (на 4010 кг/ч выше), паровой поток в колонне 72714 , паровой поток режима «захлебывания 72925 , суммарные удельные энергозатраты на процесс 10,30 кг ут/т сырья, снижение удельных энергозатрат на 4,15 кг ут/т сырья, экономия топлива 1,78 т ут/ч.

При увеличении расхода сырья устройство обеспечивает повышение температуры сырья на выходе из печи и сокращение расхода водяного пара, не допуская работы колонны в режиме «захлебывания и сокращая суммарные энергозатраты на процесс.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования работы ректификационной колонны,

5 содержащее датчики расхода и температуры нагрева сырья, датчик расхода водяного пара, соединенный через регулятор с исполнительным механизмом на линии подачи водяного пара в колонну, сумматоры, блоки умножения, ограничители, отличающееся тем

0 что, с целью минимизации суммарных энергозатрат на процесс и повышения производительности колонны за счет улучшения качества регулирования, оно дополнительно содержит блок извлечения квадратного корня, регулятор расхода топлива в печь с

5 исполнительным механизмом, при этом датчик расхода сырья связан с входом блока извлечения квадратного корня, первый выход которого через первые блок умножения, сумматор и ограничитель связан с первым входом регулятора температуры,

0 соединенного вторым входом с датчиком температуры, а второй выход блока извлечения квадратного корня соединен через вторые блок умножения, сумматор и ограничитель с вторым входом регулятора расхода водяного пара.

Изобретение относится к устройству для автоматического регулирования работы ректификационной колонны, может быть использовано в нефтехимической промышленности и позволяет минимизировать суммарные энергозатраты на процесс, а также повысить производительность колонны за счет улучшения качества регулирования. Устройство содержит контур регулирования температуры на выходе из печи: датчик температуры (Д) 7, регулятор (Р) 6, исполнительный механизм (ИМ) 8 на линии подачи топлива в печь; контур регулирования расхода водяного пара в колонну: Д 13 расхода, Р 12, ИМ 14 на линии подачи водяного пара. К камере задания Р 12 подключен ограничитель 11, вход которого связан с последовательно соединенными Д расхода сырья блок 2 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения на постоянный коэффициент и сумматор 10. Выход блока 2 через последовательно соединенные блок 3 умножения, сумматор 4 и ограничитель 5 подключен к камере задания Р 6 температуры. 1 ил. i (Л ОО СП СО 4 сд 05