Способ автоматического регулирования отвода тепла в сложной ректификационной колонне Советский патент 1990 года по МПК B01D3/42 G05D27/00 

Изобретение относится.к способам автоматического управления сложньми ректификагщонными колоннами, о.твод тепла в которых осуществляется орошением двух или нескольких секций колонны, и может быть использовано в химической и нефтехимической промьпи- ленности.

Целью изобретения является сокращение энергетических затрат, повышение качества целевого продукта за счет улучшения разделительной способности колонны

.На фиг. 1 представлена схема осуг- ществлёния предлагаемого способа; на фиг. 2 - основные.материальные и тепловые потоки в двух секциях колонны.

Сложная ректификационная колонна включает секцию А и секцию В, в которую подается с определенной долей отгона, сырье С. Продуктами-разделения сырья являются головной продукт D,

W

боковой продукт Е первой секции, боковой продукт F второй секции и кубовый продукт G. Для отвода т-епла подается охлажденное в теплообменнике Т-А циркуляционное орошение в секцию А колонны и охлажденное в теплообменнике Т-В циркуляционное орошение в секцию В.

На фиг. 2 показаны основные мате- риаль.ные и тепловые потоки в двух секциях колонны. Для созд ания в-каждой секции колонны определенного соотношения парового V. и жидкостного L потоков часть жидкостного потока выводится с одной из тарелок, охлажг- дается в теплообменниках Т-А или Т-В и подается в виде орошения на верхнюю тарелку соответствующей секции. Отвод тепла в теплообменнике равен

О5

СО 05

сл

(tgbiy -

)G

(1)

где С - теплоемкость жидкости, подаваемой на орошение;

вх t,...- температура орошения соот-

8 blX

ветственно на входе и выхо- де из колонны;

С - расход орошения, t

Отвод тепла определяет величину (Сконденсированного жидкостного потока и секции, соотношения потоков жид- - пар, а также эффективность работы тарелок секций колонны. Эффективность работы тарелок характеризуется разностью температур на участке секции колонны

Дь R KfiQ А

(2)

Во второй секции В поток жидкости - образуется при конденсации паров за счет отвода тепла во второй секции В И потока жидкости, выходящего из пер- бой секции А. Таким образом, разность температур во второй секции В зависит от теплосъема как во второй, так и в первой секции

25

АЧ Мь- .

(3)

Решая совместно уравнения (2) и (3) путем деления (3) на (2)5находят зависимость отвода тепла в секидях колонны

Кд AtB KC

Кд

с о

А)

(4)

де Пд, QB отвод тепла соответст- венно в первой А и второй В секциях колонны; « К., - коэффициенты, учитываюt о

щие связь разности температур соответственно д в первой А и второй-В секциях от величины отвода тепла в этих сек- 1щях;

К

- коэффициент, учитываю50

щий связь разности температур во второй секции В в зависимости от отвода тепла в первой секции А;

ut-д, utj - разность температур со- ответственно в первой А и второй В секциях колонны.

5

5

0

35

д

50

Величину отвода тепла в первой сек- 1ЩИ А колонны регулируют в зависимости от показателя качества головного продукта, например температуры паров над верхней тарелкой колонны, а отвод тепла во второй секции Б регулируют с использованием уравнения (4), учитывая отвод тепла в первой секции А и отклонение от заданной величины отношения разности температур в секциях колонны. Управляющее воздействие противоположно по знаку отклонению управляемой величины (Jgj.

Способ осуществляется с помощью устройства (фиг. 1), которое содержит преобразователи 1 и 2 расхода орошения, преобразователь 3 температуры головного продукта,преобразователи 4 и 5 разности температур орошения, преобразователи 6 и 7 разности температур в секциях колонны, вычислительные блоки 8 и 9, выходы которых соединены с входами регуляторов 10 и 11 отвода тепла орошениями, причем выходы преобразователя 1 расхода орошения первой секции А и преобразователя 4 разности температур орошения соединены с входами вычислительного блока 8, а выходы преобразователя 2 расхода орошения второй секции В и преобразователя 5 разности температур орошения связаны с входами вычислительного блока 9. Выход вычислительного блока В связан с первым входом регулятора 10 отвода тепла орошением первой секции А, второй вход которого связан с выходом . преобразователя 3 температуры над верхней тарелкой первой секции А, а выход - с исполнительным механизмом 12 на линии орошения первой секции А.

Соответственно выход вычислительного блока 9 соединен с первым входом регулятора 11 отвода тепла орошением второй секции В, второй вход которого св,язан с выходом вычислительного блока 13, первьй и второй входы которого соединены с выходами преобразователей 6 и 7 разности температур в секциях колонны, а третий вход - с выходом вычислительного блока 8 отвода тепла орошениями первой секции А ректификационной колонны. Выход регулятора 11 соединен с исполнительным механизмом 14 на линии орошения второй секции В.

В качестве вычислительных блоков 8, 9 и 13 отвода тепла орошениями и взаимосвязи отвода тепла в секциях

516

ректификационной колонны может быть использовано микропроцессорное устройство или мини -ЭВМ типа СМ-1800, СМ-2М, преобразователей 1 и 2 расхода орошения - диафрагмы ДК-40 и дифмано- метры 13ДЦ11, преобразователей 4 и 5 разности температур орошениями - термопары ТХК-0806 и преобразователей 6 и 7 разности температур в секциях колонн - преобразователи Ш-78 в комплекте с ЭПИ. В качестве регуляторов 10 и 11 отвода тепла орошениями могут быть использованы 11РЗ,32 в комплекте с Г1В.10-1Э, а исполнительных механизмов 12 и 14 - регулирующие клапаны.

- Способ регулируется следующим образом.

Отвод тепла от первой секции А колонны производят путём регулирования количества отводимого тепла с коррекцией по температуре паров над верхней тарелкой от преобразователя 3 температуры, причем расчет отводимого тепла производят в вычислительном блоке 8 по уравнению

Q CputC,

где Ср - теплоемкое -ь продукта, пода- ваемого на орошение;

/ t .- разность температур орошения на выходе и входе в колонну

G ,- расход орошения. На вход вычислительного блока 8 поступают сигналы от преобразователей 1 и 4 расхода орошения и разности температур. Сформированный сигнал от вычислительного блока 8 поступает в качестве переменной величины в регулятор 10 отвода тепла первой секции А, в камеру Задание которого поступает сигнал от преобразователя 3 температуры головного продукта колонны. Регулятор 10 отвода тепла орошением первой секции А ректификационной колонны воздействует на исполнительный механизм 12, установленный на линии, орошения первой секции А.

Отвод тепла от второй секций В колонны регулируют аналогично, рассчитывая его текущее значение в вычисли- тельном блоке 9, принимающем сигналы от преобразователей 2 и 5 расхода и разности температур орошения.

15

1-13656

Выходной сигнал от вычислительного блока 9 подают в качестве переменной величины в регулятор 11 отвода тепла второй секции В, которьй воз-

действует на исполнительньм механизм 14. Но в качестве задания в регулятор 1 1 отвода тепла поступает сигнал, сформированный в вычислительном бло

.- ке 13 по уравнению (2), в котором ко-, зффициенты Кд, Kg и К(, определяются обработкой статистических данных, полученных в результате проведения эксперимента на действующей колонне. Способ автоматического регулирования отвода тепла в сложной ректификационной колонне обеспечивает взаимосвязанное регулирование теплосъема циркуляционными орошениями секций

20 сложных колонн, что позволяет осуществить равномерное распределение эф-- фективности тарелок по секциям колонн, например, установок АВТ на нефтеперерабатывающих заводах, и за счет этого

25 сократить затраты знергоресурсов для ректификации смеси. Кроме того, обеспечение заданной разности температур в каждой секции и, следовательно, определенной эффективности тарелок при

2Q разделении смеси в каждой секции дает возможность повысить эффективность работы колонны и улучшить качество получаемых продуктов.

Формула и зобретения

Способ автоматического регулирования отвода тепла в сложной ректификационной колонне, заключаюш шся в регулировании теплосъема орошениями секций колонны, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат и повышения качества целевого продукта за счет улучшения разделительной способности колонны, измеряют температуру верха колонны и разность температур в двух секциях ректификационной колонны и регулируют теплосъем во второй секции в зависимости от отвода тепла в первой секции и отношения разностей температур в этих секциях ректификационной колонны, а теплосъем в первой секции -корректируют в зависимости от температут- ры верха колонны.

Изобретение относится к способам автоматического управления сложными ректификационными колоннами и позволяет сократить энергетические затраты и повысить качество целевого продукта за счет улучшения разделительной способности колонны. Способ автоматического регулирования отвода тепла в сложной ректификационной колонне заключается в регулировании теплосъема орошениями секций в зависимости от отвода тепла в расположенной выше секции и отношения разности температур в этих секциях. 2 ил.