Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола Советский патент 1991 года по МПК C07C31/04 G05D27/00 

Рв„Р 0,2 МПа и нижней части РН И)Б 0,25 МПа, контролируемом датчиками 4 и 5. При повышении давления в КРМ срабатывают сигнализаторы давления в нижней (СН) и верхней (СВ) частях колонны 6 и 7. Для поддержания температуры в колонне на вход ТО 2 подается конденсат с температурой 174°С, где охлаждается до 135°С, отдавая - свое тепло поступающему в колонну метанолу, и поступает в сборник конденсата (СК) 8. Метанол-ректификат при температуре 95°С отбирается с верхних тарелок и поступает в межтруб ное пространство холодильника 9. После охлаждения метанол-ректификат проходит катионитовые фильтры 10 и отводится на базисный склад готовой про дукции. Снизу колонны выводится кубо- вый остаток (вода с примесями метанола) с температурой 135°С, часть которого поступает в теплообменник (ТО), где отдает свое тепло метанолу, поступающему на ректификацию, на питающие тарелки, другая часть кубового остатка перекачивается на биологическую очистку. Пары метилового предгона с температурой 85-95°С с верха КРМ поступают в воздушный и водяной кон- денсаторы 11, конденсируются и само теком стекают в сборник дистиллата 12. Откуда дистиллат подается на всас центробежных насосов 13, после которых, .дистиллат с температурой 86-90°С возвращается в виде флегмы на орошение колонны. Несконденсировавшиеся пары и инертные газы из верхней части водяного конденсатора 11 и сборника дистиллята 12 поступают в холодиль- ники-конденсаторы 14, температура пара на входе холодильника-конденсатора не более. 95 С. Через регулирующие клапаны 15,16 давления верха колонны КРМ инертные газы и несконденсировав- шиеся пары сбрасываются в атмосферу. Поддержание давления в колонне в заданных пределах (Р6и,6 0,217 - 0,22 МПа) является наиболее важной задачей управления колонны, причем наиболее опасной ситуацией будет превышение верхнего предела P. ,

0i njp. АЛО КС

0,22 МПа. В этом случае при Рв. .Q,25 МПа открываются предохранитель ные клапаны 17,18 сброса давления из колонны в атмосферу (это предотвращает аварийную ситуацию). Но при этом резко снижается экономичность процесса ректификации, так как в атмос

0 5 0 Q г Q

5

феру сбрасывается большее количество почти готовой продукции Устройство регулирования содержит регулятор 19 с интегральной 23 и пропорциональной 22 частями, узел защиты от насыщения 20 и элемент сравнения 21, где сравниваются заданное Р и текущее значения регулируемого параметра и выдается сигнал (ошибка) рассогласования X (X Ръ- ), где - выход датчика давления верха колонны. Сигнал ошибки X поступает на входы пропорциональной (П) 22 и интегральной (И) 23 частей, выходные сигналы которых (V и V ) после сравнения (суммирования) на элементе сравнения (сумматоре) 24 образуют выходной сигнал V регулятора. Выходные сигналы регулятора V и его интегральной части V, после сравнения на элементах сравнения с релейным выходом 25,26 с верхним Р и нижним Рц предельными значениями поступают на управляю щие входы быстродействующих коммута- 1ДЮННЫХ элементов 27,28. На выходе которых образуется сигнал PUIJ- (для удержания выходных сигналов V и V в требуемых пределах) по следующему алгоритму:

{+& при V,c PH О при V,-PH , -Л при V РВ (1)

где Д. 0 - постоянный сигнал. Удерживающий сигнал PUQ. подключен к быстродействующему входу интегральной части 23 о На элементы сравнения 25, 26 сигналы поступают от задатчиков 29,30, сигналы задания Р6 и Рц. На входе интегральной части 23 регулятора 19 включен дроссель 31. i

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы колонны давление в системе ректификации в требуемых пределах поддерживается в основном за счет регулирования подачи исходного продукта - метанола- сырца. При этом регулирующие клапаны 15,16 закрыты полностью. По требованиям технологического регламента эти клапаны 15,16 необходимо начинать открывать при предельном значении РВ «Б. . ® НКа. С целью уменьшения потерь продукции клапаны 15,16 не должны открываться более чем на 70%. Для этого выходной сигнал V

регулятора 19 не должен превышать.-

значения J g 0,76 МПл. Таким образом, параметры настройки узла защиты от насыщения 20 устанавливаются на уровнях Рн 0,2 МПа и Рв 0,76 МПа. Задание регулятору необходимо установить на уровне Р, Р 0,2 МПа. Клапаны 15,16 закрыты все время, пока выход с датчика А не превысит значения Ру После этого начинается изменение выходного сигнала V регулятора.

с уровня Р за счет одновременного действия пропорциональной и интегралной частей. Клапаны 15,16 начинают сразу (без задержки) открываться, и давление из колонны сбрасывается в атмосферу. При снижении давления в колонне до Pi клапаны 15,16 будут закрываться за счет пропорциональной части регулятора, а при Р с Р,

D-rOb о

и за счет интегральной части, причем выход интегральной части будет остановлен на уровне Рц 0,2 МПа. Посл возвращения регулируемого парамет- ра Р6 в заданные пределы (Pg с Р, 0,2 МПа) регулятор находится в ждущем режиме с выходным сигналом

V

на уровне Р, но закрыты циональной

, интегральной части, ограниченным

а клапаны 15.16 надеж- счет действия пропорчасти.

И за

Ограничение выходного сигнала V интегральной части на заданном уровне Рц происходит следующим образом.

Если

V,

Н

то в соответствии с

алгоритмом (1) на быстродействующие коммутационные элементы 27,28 интегральной части (емкости) 23 регулятора не подается сигнал (Pug, 0), интегральная часть и весь регулятор реализуют заданный закон управления. Если выходной сигнал интегральной части Vf выходит за установочный предел (V, с. Ри ), то в соответствии с

/ алгоритмом (1) на быстродействующий

вход интегральной части 23 подается удерживающий сигнал Рид +Д 0. В результате выходной сигнал V интегральной части начинает быстро увеличиваться до выполнения условия V. г Р. В ждущем режиме работы регулятора эти процессы ограничения беспрерывно повторяются, а выход интегральной части V, удерживается на нихшей границе РН заданного диапазона.Сверху выходной сигнал V регулятора не превышает значения РВ 0,76 МПа. Если выход регулятора

V

несколько превышает установленное

Р

б

т.е. V Р

8

то в соотзначение

1

ветствии с алгоритмом (1) на быстродействующие коммутационные элементы 27,28 интегральной части 23 подается Ч удерживающий сигнал Ра -Дс 0. Выходной сигнал интегральной части V. быстро уменьиается за счёт соединения интегральной части (емкости) с атмосферой через дроссель 31, а значит уменьшается и выход всего регулятора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходной сигнал V -не возвратится в установленные пределы, т.е. когда V станет не

более Р6 (V ёг РВ). Таким образом, за счет воздействия на интегральную часть регулятора выходной сигнал V всего регулятора удерживается на

25

30

35

40

45

0

5

заданной границе Рв только давления Р.

в. изь

Поэтому как в колонне начнет

снижаться, выходной сигнал V регулятора сразу будет уменьшаться за счет действия пропорциональной части, а клапаны закрываться. Применение защиты от насыщения по выходному сигналу регулятора на верхнем пределе позволяет повысить быстродействие (устранить задержку в работе) системы регулирования при закрывании клапанов и, следовательно, исключить потери продукции.

Формула изобретения

Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола, содержащее регулятор, в состав которого входят элемент сравнения, пропорциональная и интегральная части, входы которых соединены с первым входом регулятора, а выходы обеих частей соединены с входами элемента сравнения, выход которого соединен с первым выходом регулятора, который соединен с регулируемыми клапанами сброса давления в атмосферу, первый вход регулятора соединен с выходом датчика давления верха колонны, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности, интегральная часть регулятора снабжена по входу первым и вторым соединенными последовательно быстродействующими коммутационными элементами, а в его состав дополнительно введен узел защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, в соетав которого входят первьй и второй элементы сравнения с релейным выходом, первые и вторые входы которых соединены соответственно с первым- четвертым входами узла защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, с первым и вторым входами которого соединены также выходы задатчиков минимального и максимального значений выходного сигнала регулятора соответственно, а с третьим и четвертым второй и третий выходы регулятора, с которыми также соединены выходы интегральной части и элемента сравнения регулятора соответственно, а выходы первого и второго элементов сравнения с релейным выходом узла защиты регулятора от насыщения выходного сигнала соединены с управляющими входами первого и второго быстродействующих коммутационных элементов интегральной части регулятора соответственно.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности процесса ректификации метанола, и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности и надежности. Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола в своем составе содержит узел 20 защиты регулятора 19 от насыщения выходного сигнала. Узел 20 состоит из задатчиков 29, 30 нижнего и верхнего значений выходного сигнала и элементов 26, 26 сравнения с релейным выходом, а интегральная часть (емкость) 23 регулятора 19 снабжена по входу коммутационными элементами 27, 28 и дросселем 31. При превышении выходным сигналом регулятора заданного значения элементы 27, 28 коммутации соединяют вход интегральной части (емкости) 23 регулятора с атмосферой через дроссель 31, что вызывает быстрое уменьшение выходного сигнала. Сигнал уменьшается до заданного значения. 2 ил.

т

I

Метанол - ректификат

на склад ео- товаго продукта

/fySoSou остаток Конден- на биоочистку Метанол - сырец

со склада

Фиг.2