Устройство для автоматического регулирования сложной ректификационной колонны с глухими тарелками Советский патент 1988 года по МПК B01D3/42 G05D27/00 

(Л

с:

сырью, датчик (Д) 2 расхода сырья, трубчатая печь 3, сложная ректификационная колонна 4 с глухими тарелками 5 и 6 , выход 7 по дистиллату (бензину), первый 8 и второй 9 погоны, соответственно керосин и дизельное топливо, выход 10 по остатку (мазут) , конденсатор-холодильник 11, емкость 12 орошения, анализатор 13 качества дистиллата, переток 14, от- парная колонна 15, Д 16 расхода первого бокового погона, анализатор 17 качества, переток 18, .отпарная колонна 19, Д 20 расхода второго бокового погона, анализатор 21 качества, Д 22 расхода остатка, острое орошение 23, первое 24 и второе 25

циркуляционные орошения, регулятор (Р) 29 подачи орошения 23, исполнительный механизм 27, блок 28 динамической задержки, множитель 29 на постоянный коэффициент, сумматор (С) 30, Р 31 качества дистиллата, С 32 и 33, теплообменник 34, 35 орошени 24, исполнительный механизм 36,блок

37динамической задержки, множитель

38на постоянный коэффициент, С 39, Р 4Q качества первого бокового погона, теплообменник 41, Р 42, исполнительный механизм 43, блок 44 динамической задержки, множитель 45 на постоянный коэффициент, С 46 и Р 47 качества второго бокового погона.

1 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано для автоматического регулирования технологического режима сложной ректификационной колонны с глухими тарелками. Цель изобретения - повышение отбора получаемых продуктов за счет повышения качества регулирования. В .остав устройства входят вход 1 по .

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологически процессов нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано для автоматического регулирования техно- логического режима сложной ректификационной колонны с глухими тарелками установок первичной переработки нефти или вторичной перегонки широкой фракции,.

Цель изобретения - повышение отбора целевых продуктов за счет повышения качества регулирования.

На чертеже представлено предлагаемое устройство..

Сырье -(например5 отбензиненная нефть) 1, расход которого -замеряется датчиком 2 расхода, нагревается в змеевике трубчатой печи 3 и поступает в сложную ректификационную колон- ну 4 с глухими тарелками 5 и 6, где разделяется на 1етыре продукта: дистиллят (бензин) 7, первый боковой погон (керосин) 8, второй боковой погон (дизельное топливо) 9 и оста- ток (мазут) 10.

Дистиллат (бензин), выводимый с верха колонны 4, через конденсатор- холодильник 11 поступает в емкость 12 орошения, часть дистиллата (бензина) направляется как острое орошение в сложную колонну 4, а избыток, качество .которого замеряетс

5

0

0

0

анализатором 13 качества, выводится с установки по линии 7.

Первый боковой погон (керосин) с глухой тарелки 5 сложной колонны 4 по перетоку 14 направляется в отпар- ную колонну 15, с низу которой выводится товарный первый боковой погон (керосин) 8. Расход последнего измеряется датчиком 16, а качество - анализатором 17 качестра.

Второй боковой погон (дизельное топливо) с глухой тарелки 6 сложной колонны 4 по перетоку 18 направляется в отпарную колонну 19, с низу ко- торой выводится товарный второй боковой, погон (дизельное топливо) 9. Расход последнего измеряется датчиком 20, а качество - анализатором 21 качества.

Из куба сложной колонны 4 вьюодит- ся остаток (мазут) 10, расход которого измеряется датчиком 22.

Избыток тепла из сложной колонны 4 выводится острым 23 и двумя циркуляционными 24 и 25 орошениями.

Подача острого орошения 23 в сложную колонну 4 регулируется регулятором 26, связанным с исполнительным механизмом 27 на линии 23 подачи ост- рого орошения в сложную колонну 4 в зависимости от расхода сырья, времени запаздывания по каналу расход сырья - расход острого орошения, ка3

честна получаемого дистиллята (бензина) и суммы расходов первого бокового погона (керосина), второго бокового погона (дизельное топливо) и остатка (мазута). При этом первый выход датчика 2 расхода сырья через блок 28 динамической задержки и мно- жител.ь 29 на постоянный коэффициент поступает на первый вход сумматора 30, второй вход которого соединен с выходом регулятора 31 качества ди- стиллата (бензина), связанного своим входом с выходом анализатора 13 качества дистиллата (бензина), а выход - с первым входом регулятора 26 острого, орошения, второй вход которого соединен с выходом сумматора 32, связанного своим первьш входом с выходом датчика 16 расхода первого бокового погона (керосина), а вторым входом - с первым выходом сум1-1атора 33, связанного своими входa ш с выходами датчиков расхода второго бокового погона (дизельного топлива) 20 и остатка (мазута) 22.

Выход верхнего циркуляционного орошения 24 через теплообменник 34 регулируется регулятором 35, связанным с исполнительным механизмом 36 на линии вывода из сложной колонны 4 верхнего циркулящюнного орошения 24 в зависимости от расхода сырья, времени запаздывания по каналу расход сырья - расход верхнего циркуляционного орошения, расхог.ов второго бокового погона (дизельного топлива) и остатка (мазута). При этом второй выход датчика 2 расхода сырья блок 37 динамической -задержки и множитель 38 на постоянный коэффициент поступает на первый вход сумматора 39, на второй вход которого поступает выходной сигнал регулятора 40 качества первого бокового погона (керосина), соединенного с анализатором 17 качества первого бокового погона (керосина), а выход сумматора 39 связан с первым входом регулятора 35 верхнего циркуляционного орошения, второй вход которого связан с вторым выходом сумматора 33.

Вывод нижнего циркуляционного .. орошения 25 через теплообменник 41 регулируется регулятором 42 с исполнительным механизмом 43 на линии вывода нижнего циркуляционного орошения в зависимости от расхода сы-

1000

рья, времени запаздывания по каналу расход сырья - расход нижнего циркуляционного Орошения,, качества второго бокового погона (дизельного топлива) и расхода остатка (мазута). При этом третий выход датчика 2 расхода сырья через блок 44 динамической задержки и множитель 45 на постоянQ ньш коэффициент связан с первым входом сумматора 46, связанного вторым входом с выходом регулятора 47 качества второго бокового погона (дизельного топлива), соединенного

5 с выходом анализатора 21 качества второ го бокового погона (дизельного топлива), а выходом - с первым входом регулятора 42 нижнего циркуляционного орошения, вход которого соеди0 иен с вторым выходом датчика 22 расхода остатка (мазута).

В установивше.ся состоянии предлагаемое устройство работает следую- образом.

5 Регулятораьш качества дистиллата (бензина) 31, первого бокового погона (керосина) 40 и второго бокового погона (дизельного топлива) 47 уста- новлеио задание, по качеству дистилj лата (бензина) , первого бокового погона (керосина) и второго бокового погона (дизельного топл1 ва) (например, плотности или молекулярного веса, ил температуры вспышки, или температуры конца кипения, или тем пературы выхода 10%, ил15 90% точек и т.д.). Анализатор качества дистиллата (бензина) 13 (первого бокового погона (керосина) 17, второго бокового погона (дизельного топлкЕа), 21) измеряет текущее значиекие показателя качества и передает зту информацию регулятору 31 (40 и 47). Регулятор 31 (40 и 47) сравнивает текуг ее значение показателя качества дистиллата (первого бокового погона, второго бокового погона) с заданнь и при их согласовании передает постоянный сигнал сумматору 30 (39 и 46) куда также при постоянной загрузке

0 по сырью постз пает через блок 28 (37 и 44) динакшческой задержки и множз-ггель 29 (38 и 45) на постоянный коэффициент второй постоянный сигнал. Сумма двух постоянных сигна5 лов остается постоянной и выходной сигнал сумматора 30 (39 и 46), поступающий в камеру Задание регулятора 26 (35 и 42), постоянен. По0

стоянным также остается выходной сигнал сумматора 32 (33) и датчика 22 расхода остатка (мазута), поступающий в камеру Переменная регулятора 26 (35 и 42), Равновесие в рагу- ляторе 26 (35 и 42) не нарушается, следовательно исполнительный меха- . кизм 27 (36 и 43) остается в неизменном положении,обеспечивая необходимый поток острого (верхнег.о и нижнего циркуляционных) орошения.

15

20

При изменении расхода сырья (на

ример, увеличении с 266 до 300 ) зменяется (увеличивается) выходной сигнал датчика 2 расход сырья, что вызывает изменение, (увеличение) выходных сигналов блоков 28, 37 и 44 динамической задержки с соответствующей задержкой во времени (12, 8 и 5 мин) и множителей 29, 38 и 45 на постоянный коэффициент. Измененные выходные сигналы множителей 29, 38 и 45 поступают на вход сумматоров 30,39 и 46 и изменяют (увеличивают) их в.ыходные сигналы, поступающие в камеры Задание регуляторов 26, 35 и 42.В регуляторах 26, 35 и 42 йарушается

равновесие, для его сохранения регулятор вырабатывает измененный выходной сигнал, который,поступая на исполнительный механизм 27, 36 и 42, изменяет (увеличивает открытие) его

положения, увеличивая..потоки острого верхнего и нижнего циркуляционных 25 орошений.

10

25

30

В связи с изменением (увеличением) расхода сырья в колонну с соответствующим сдвигом во времени, изменяются (уве.пичатся) потоки первого и второго боковых погонов и остатка, что приводит к изменению (увеличению) выходных сигналов датчиков расходов первого бокового погона 16, второго бокового погона 20 и остатка 22. Измененный (увеличенный) выходной сигнал датчика 22 расхода остатка, поступая в камеру Переменная регулятора 42, способствует восстановлению в нем равновесия, так как при измененном (повышенном) расходе сырья изменяется (увеличивается) расход остатка и изменяется (повышается) расход нижнего циркуляционного орошения, т.е. нижнее циркуляционное орошение обеспечивает конденсацию необходимого количества фракций, выводимых в жидкой фазе,

15

20

) 9

IIQOO6

Измененные (увеличенные) выходные сигналы датчиков расхода остатка 22 и второго бокового погона 20, поJ- ступая в сумматор 33, изменяют (увеличивают) его выходной сигнал, ко- рый, поступая в камеру Переменная регулятора 35, способствует восстановлению в нем .равновесия,так как

10 при измененном .(повышенном) расходе сырья изменяется (увеличивается) расход второго бокового погона, изменяется (увеличивается) сумма расходов остатка и второго бокового погона, выводимых из колонны ниже верхнего циркуляционного орошения в жидкой фазе, и изменяется (увеличивается) расход верхнего циркуляционного орошения, т.е. верхнее циркуляционное орошение обеспечивает конденсацию необходимого количества фракций, выводимых из колонны ниже сечения верхнего циркуляционного орошения . в жидкой фазе.

5

5

0

40

45

состоянии 300 )

50

55

Измененные (увеличенные) выходные сигналы сумматора 33 и датчика 16 расхода первого бокового погона, поступая на входы сумматора 32, изме.- няют (увеличивают) его выходной сигнал, который, поступая в камеру Переменная регулятора 26, способствует восстановлению в нем равновесия, так как измененному (увеличенному) расходу сырья соответствует измененный (увеличенный) расход продуктов, выводимых из колонны в жидкой фазе ниже сечения ввода острого орошения, н из- мененньй (увеличенньш) поток острого орошения. Б новом установившемся расхода сырья (с 266 до расход первого бокового погона изменяется с 52,0 до 58, 2 , второго бокового погона - с 40,0 до 45,2 ,остатка - с 148 до 167,6M V4, острого орошения - с 30,0 до 33,8 , верхнего циркуляционного орошения - с 50,0 до 56,5.м /ч, нижнего циркуляционного орошения - с 70,0 до 79,1 .

При понижении расхода сырья в сложную колонну 4 действия предлагаемого устройства аналогичны, но противоположно направлены.

При изменении задания по качеству дистиллата (например, требуется получить дистиллат (бензин) с плотностью 0,790 вместо 0,780) изменяется задание регулятору 31, что приводит к изменению (уменьшение) его

714

выходного сигнала и вызывает изменение (уменьшение) выходного сигнала сумматора 30, поступающего в камеру Задание регулятора 26 и нарушающего в нем равновесие. Регулятор 26 для восстановления равновесия вырабатывает измененный выходной сигнал, который изменяет положение исполнительного механизма 27.Поток острого орошения в колонну изменяется (уменьшается), что приводит к повышению плотности дистиллата и изменению (уменьшению) расхода пер-

вого бокового погона, измеряемого датчиком 16. Измененный (уменьшенный) выходной сигнал датчика 16 изменяет (уменьшает) выходной сигнал сумматора 32, который, поступая в камеру Переменная регулятора 26, способствует установлению равновесия в нем. В результате при повышении

плотности дисталлата возрастает его расход и понижается расход первого бокового погона.

При изменении з адания по качеству первого бокового погона (например, требуется понизить температуру конца кипения первого бокового погона (керосина) на 2°С ) изменяется задание регулятору 40,за счеа- чего -. возникает рассогласование между заданным и текущим значениями температуры конца кипения первого бокового погона (керосина), что приводит к изменению (увеличению) его выходного сигнала, поступающего в сумматор 39. Измененный (ув еличенный) выходной сигнал сумматора 39, поступая в камеру Задание регулятора 35, нарушает в нем равновесие, что приводит к изменению его выходного сигнала, поступающего на исполнительный механизм 36. Последний изменяет (увеличивает открытие) свое.положение и поток верхнего циркуляционного орошения изменяется (увеличивается), вызывая изменение (увеличение) расхода жидкости по перетоку 18 во вторую отларную колонну 19 и последующее в момент t изменение (увеличение) расхода второго бокового погона (дизельного топлива), приводящее к изменению (увеличению) выходного сигнала датчика 20 расхода.

Измененный (увеличенный) выходной сигнал датчика 20 расхода, поступая на вход сумматора 33, вызывает изме08,

нение (увеличение) его выходного сигнала, поступающего в качестве переменной на вход регулятора 35, cno-i собствуя установлению в нем равновесия, и слагаемого на вход сумматора 32, вызывая изменение (увеличение) выходного сумматора 32,постующего в камеру Переменная регулятора

5 колонны 4, состав которого также изменяется (облегчается), что в момент t ij воспринимается анализатором 13 качества дистиллата. При этом

Ч t,.

Выходной сигнал ана,лизатора 13 изменяется (уменьшается), что приводит к нарушению равновесия в ре ляторе 31, для восстановления которого регулятор 31 вырабатывает измененный сигнал, проходящий через сумматор 30 в камеру Задание регулятора 26, который для восстановления равновесия вырабатывает измененный сигнал, поступающий на исполнительный механизм 27 и приводящий к изменению (сокращению) острого орошения. Но в связи с тем, что изменение потока второго бокового погона (дизельного топлива) фиксируется дат- 20 ранее, чем наступает изменение качества дисталлата, измеряемое анализатором 13, так как t „ t;j, равновесие в регуляторе 26 нарушается ранее, так как измекеиньй (увели- .ченный) выходной сигнал датчика 20

I через сумматоры 33 и 32 поступает .в камеру Переменная и вынуждает регулятор 26 изменять (уменьшать) открытие исполнительного механизма 27, изменяя (сокращая) поток острого орошения.

Таким образом, изменение (сокращение) потока острого орошения происходит до изменения качества дистиллата. Измененный (уменьшенный) поток

острого орошения приводит к изменению (сокращению) расхода жидкости по перетоку 14 с глухой тарелки 5 сложной колонны 4 в первую отпаренную колонну 15 и последукщему изменению

(сокращени1о) расхода первого бокового погона, измеряемого датчиком 16 и изменению (уменьше ч.1 его выходного сигнала, поступаю ч О на вход

914

сумматйра 32. Измененный выходной сигнал суг-матора 32, поступая на вход регулятора 26, способствует установлению равновесия в нем.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования сложной ректификаид- онной колонны с глухими тарелками, содержащее контур острого орошения, состоящий из последовательно соединенных емкости орошения и исполнительного механизма подачи, вход контура острого орошения соединен с верхом ректификаид онной колонны, а выход соединен с ректификационной колонной 3 точке, расположенной ме.ж- ду -верхом ректификационной колонны и первой глухой тарелкой, верхний и .нижний контуры циркуляционного орошения J каждый из которых состоит из

-исполнительного механизма, вход верхнего контура циркуляционного ороше- ния соединен с ректификационной колонной меладу первой и второй глу- хими тapeлкa ш, а выход соединен с ректифика1.1онной колонной Н11же первой глухой тарелки, а также дат-чик расхода сырья, первые, вторые и третьи датчики расхода к анализаторы качества- получаемых продуктов, .выходы первог о, второго и третьего регуляторов соединены с управляющими входами исполнительных механизмов подачи соответственно острого,верхнего и нижнего циркуляционных орошений, первую и вторую отпарн.ые ко- ЯбНны, отличающееся тем5 что, с целью повьшшния отбора получаемых продуктов за счет повышения качества регулировапкя, в него до(Полнитепьно введены.первые и вторые

- перетоки .и отпарные колонны,первые, вторые и третьи блоки динамической задержки и соответственно мно} ители на постоянный коэффициент, первый - пятьй сумматоры, четвертый, пятый и шестой регуляторы, печь подогрева сырья, а также конденсатор-холодильншгС в контур острого орошения, первый и второй теплообменники, при этом первый выход датчика сырья через последовательно соединенные первые, вторые и третьи блоки динамической задержки и множители на постоянкьй коэффициент соединены .с первыми входа ки соответственно первого, второго и третьего сумматоров, вторые входы

010

которых через четвертый, пятьй и стой регуляторы соединены с- выходами первого, второго и третьего анализаторов качества получаемых продуктов, выходы первого, второго и третьего сум1 1аторов соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего регуляторов расхода получаемых продуктов, вторые входы ко- торь х соединены соответственно с выходом четвертого сумматора, с первьим входом четвертого и с выходом пятого сумматора, с первым входом пятого сумматора, выходы первого и второго датчиков расхода получаемых продуктов соединены соответственно с вторыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход конденсатора-холодильника

соединен с входом контура острого

орошения, выход конденсатора-холодильника соединен с входом емкости орошения, выход которой через первый анализатор качества соединен с технологическим выходом дистиллата (бензина) ректификационной колонны, вход первой отпарной колонны соединен через первый переток с ректификационной колонной под первой глухой тарелкой, первый выход первой отпарной колонны соединен с ректификационной колонной над первой глухой тарелкой, второй выход первой отпарной колонной через последовательно соедине.нные первый датчик расхо- да и второй анализатор качества получаемого продукта соединен с технологическим выходом керосина ректификационной колонны, вход первого теплообменника соединен с входом кон

тура верхнего циркуляционного орошения, а выход первого теплообменника через соответствующий исполнительный механизм подачи соединен с выходом контура верхнего циркуляционного орошения, вход,второ.й отпарной колонны соединен через второй переток с ректификационной колонной под второй глухой тарелкой, первый выход второй г- отпарной колонны соединен с ректификационной колонной под второй глухой тарелкой, второй выход второй отпарной 7 ;олонны соединен через последовательно соединенные второй дат- чик расхода и анализатор качества по-.

лучаемого продукта с технологическим выходом AH3TonjniBa ректификационной колонны, вход няжнего контура циркуляционного орошения соединен с ниI 141100012

зом ректификационной колоны и с вхо-емого продукта соединена с технологи- дом второго теплообменника, выход ко-ческим выходом ректификационной которого через соответствующий исполни-лонны, а через последовательно тельный механизм подачи соединен сненные нагревательную печь и датчик выходом нижнего контура диркуляцион-расхода,сьфья соединена с технологи- ного орошения и с ректификационнойческим входом ректификационной колон- колонной под второй глухой тарелкой,ны, выход третьего датчика расхода нижняя часть ректификационной колонныполучаемых продуктов соединен с вто-. через третий датчик расхода получа-рым входом третьего регулятора.