Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя Советский патент 1992 года по МПК C08F136/04 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в

химической и нефтехимической промыш- ленностях в частности в производстве промыш- чука СКИ-3, СК5 и других, в процессе

полимеризации при очистке растворителей (толуола, изопрена) от примесей влаги путем азеотропной ректификации.

Известен способ управления процессом азеотропной осушки, включающий измерение расхода влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расхода пара.

Недостатком известного способа является отсутствие решения задачи снижения энергетических затрат на сушку, так как не учитываются все тепловые и материальные потоки, в том числе и узлы конденсации паровой фазы.

Целью изобретения является стабилизация микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измерение расхода влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушен-- ного растворителя, регулирование расхода пара, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной, осушенного растворителя, пара, конденсата, паровой фазы, хладагента на входе и выходе из конденсатора, давление в кон- денсатрре, концентрацию влаги осушенного растворителя, задают верхнее и нижнее значения концентрации, регулируют расход хладагента в конденсатор и по полученным значениям рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

G -G2

GlCltl -f 63 (t3 t/Q I - G2C2t2 A t4 + C4t4

где-Gi - расход влажного растворителя перед колонной;

Ci - удельная теплоемкость влажного растворителя;

ti - температура влажного растворителя перед колонной;

G2 - расход осушенного растворителя;

Са - удельная теплоемкость осушенного растворителя;

t2 - температура осушенного растворителя;,

Сз - расход пара в кипятильник;

1з - температура пара до кипятильника;

т.4 - температура конденсата после кипятильника;

- энтальпия пара перед кипятильником;

GJ - удельная теплоемкость пара после колонны;

Я - удельная теплота парообразования после колонны,

сравнивают с измеряемым расходом паровой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном

значении разности и/или при уменьшении концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения уменьшают расход пара, определяют количество теплоты, необходимое на испарение

паровой фазы в колонне, и корректируют расход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности температур хладагента до и после

конденсатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов.

Влажный растворитель подается в колонну Т азеотропной осушки. В кипятильник 2 колонны 1 подают пар для нагрева влажного растворителя и испарения паровой фазы. Из низа колонны 1 выводится

осушенный растворитель, а паровая фаза из верха колонны азеотропной осушки поступает в конденсатор 3 и далее в отстойник 4 конденсата. С верхней части отстойника 4 отбирают углеводородный конденсат, который возвращают на вход колонны 1, а с нижней части отстойника 4 отбирают воду. Уровень раздела фаз в отстойнике 4 по информации от датчика 5 уровня стабилизируется регулятором 6. воздействующим на

регулирующий клапан 7. По информации от датчика 8 расхода пара регулятором 9 через регулирующий клапан 10 стабилизируется подача пара в кипятильник 2, а от датчика 11 расхода хладагента регулятором 12 через

регулирующий клапан 13 стабилизируется подача хладагента в конденсатор 3.

На управляющее устройство 26 типа Ломиконт Л-110 поступает информация от датчиков: температуры 14 и расхода 15

растворителя на осушку; температуры 16, расхода 17 осушенного растворителя и анализатора 18 содержания влаги в осушенном растворителе; температуры 19 конденсата после кипятильника 2, температуры 20 пара

перед кипятильником 2 и расхода 8 пара на кипятильник 2; температуры 21 и расхода 22 паровой фазы после колонны 1; температуры 23 после конденсатора 3 и температуры 24 до конденсатора 3, а также давления 25 в конденсаторе 3

В управляющее устройство 26 вводятся и значения удельных теплоемкостей влажного растворителя Ci, осушенного растворителя Са, паровой фазы С4, хладагента Схл, энтальпии I пара перед кипятильником 2, удельной теплоты парообразования А паровой фазы после колонны 1, значения которых принимаются в расчет при вычислениях в управляющем устройстве 14. Датчики температуры, давления, расходов, регуляторы и регулирующие клапаны выбираются из числа серийно выпускаемого промышленностью оборудования.

В качестве анализатора влаги в осушенном растворителе применяется хроматог- раф Нефтехим-200.

Управляющее устройство 14 связано с корректирующими вводами регуляторов 9 и 12.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Для стабилизации микровлаги в осушенном растворителе в пределах 0,006- 0,008 мас.% при снижении энергетических затрат на осушку растворителя в колонну 1 подается неосушениый растворитель с концентрацией влаги 0,08 мас.% при нагрузке на колонну 250 т/ч.

При концентрации влаги m в осушенном растворителе, равной 0,006 мас.%, от- гон паровой фазы составляет 25 т/ч. При повышении концентрации влаги в неосушенном растворителе m до 0,1 мас.% и неизменной величине отгона паровой фазы концентрация влаги в осушенном раствори- теле содержание влаги m повышается до значения 0.008 мас.%. При этом расход паровой фазы устанавливается на уровне 40- 42 т/ч.

Для экономичного ведения процесса осушки при снижении энергетических за- трат при наличии возмущений (по нагрузке на колонну и содержанию влаги в растворителе) измеряют расходы и температуры неосушенного растворителя перед колонной 1 и осушенного растворителя на выходе из колонны 1, паровой фазы на выходе из колонны 1 и пара, подаваемого в кипятильник 2. температуру конденсата на выходе из кипятильника 2,

По полученным значениям параметров датчиков 8, 14-17 и 19-21 на управляющем устройстве 26 по уравнению теплового баланса колонны 1:

GiCiti + 63(13-14) G2C2t2 +

+ (Gl-G2)A t4+ (Gl-G2)C4t4представленного в виде уравнения

5 1015

20

25

3035

40 . 4550

55

Gi -62

ч

GiCiti 4- Сз (ta - Ц) I - G2C2t2

A t4 4- C4t4 (D

где Gi-расход влажного растворителя перед колонной 1;

Ci - удельная теплоемкость влажного растворителя;

ti - температура влажного растворителя перед колонной 1;

G2 - расход осушенного растворителя;

С2- удельная теплоемкость осушенного растворителя;

t2 - температура осушенного растворителя;

Сз - расход пара в кипятильник 2;

t3 температура пара до кипятильника 2;

t4 - температура конденсата после кипятильника 2;

I - энтальпия пара перед кипятильником 2;

С4 удельная теплоемкость паров после колонны 1;

А- удельная теплота парообразования паров после колонны 1, рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы Gi-G2 изуравнения (1) и сравнивают его с измеряемым расходом паровой фазы G4, поступающим от датчика 22 расхода на вычислительную машину 26. Наличие разбаланса определяется рядом возмущающих воздействий: изменениями расхода влажного растворителя, колебаниями содержания влаги в растворителе, параметрами пара, изменениями в работе теплообменного оборудования.

Если (Gi-G2). то количество пара, поданного на осушку, недостаточно для вывода влаги, количество влаги в осушенном растворителе увеличивается и, как следствие, идет некачественная шихта на процесс полимеризации. Поэтому расход пара корректируют подачей управляющего воздействия с управляющего устройства 26 на регулятор 9, увеличивая подачу пара. Такое воздействие позволяет устранить этот возмущающий фактор по входу и скорректировать необходимое количество пара. Если при этом за счет инерционности процесса величина концентрации влаги в осушенном растворителе выше 0,008 , то сигнал корректирующего воздействия по знаку соответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы (расчетной и действительной), а по величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой датчиком 18.

Сигнал коррекции подачи пара может осуществляться только по влажности при отсутствии сигнала разбаланса между расчетным и действительным расходами паровой фазы.

Равенство (Gi-G2) свидетельствует о том, что по входу нет возмущающего воздействия по влаге.

Если (G i-Ga), то количество влаги в подаваемом на осушку растворителе снижается, а задание на регулятор расхода пара прежнее, поэтому расход паровой фазы увеличивается, при этом корректируют расход пара подачей управляющего воздействия с управляющего устройства 26 на регулятор 9 в сторону уменьшения подачи пара. Такое воздействие устраняет перерасход пара, необходимого для осушки.

Если величина концентрации влаги m в осушенном растворителе ниже 0,006 мао.% , то сигнал корректирующего воздействия по знаку соответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы, а по величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой датчиком 18.

Выведенная из растворителя вода из паровой фазы после колонны 1 эффективно конденсируется и отводится из конденсатора 3 в отстойник 4 конденсата с помощью системы управления, которая корректирует расход хладагента в конденсатор 3 в соответствии с управлением теплового баланса конденсации:

G4A t5 Gs (t - te)Cxn,

(2)

учитывающим лишь теплоту, необходимую для конденсации паровой фазы колонны 1, подачей хладагента в конденсатор 3, что позволяет снизить энергетические затраты на сушку.

Из уравнения (2) вытекает, что

хладагента в конденсатор 3 необходимо регулировать с коррекцией на увеличение подачи хладагента и, наоборот, выполняя коррекцию пропорционально теплоте на

испарение паровой фазы в колонне и обратно пропорционально разности температур хладагента после и до конденсатора, причем эта система может учитывать одновременно и отклонения давления в конденсаторе 3.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает стабилизацию микровлаги в осушенном растворителе на заданном уровне при одновременном снижении энергетических затрат на сушку. Удельный расход пара снижается по предлагаемому способу по сравнению с известным на 10%, а удельный расход хладагента - на 15% при стабилизации концентрации влаги в пределах 0,006- 0,008 мае. %:

Формула изобретения Способ управления процессом азеот- ропной осушки растворителя, включающий измерение расходов влажно(0 растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворите- пя, регулирование расхода пара, отличающийся тем, что, с целью стабилизации

микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной, осушенного растворителя пара, конденсата.

паровой фазы, хладагента на входе и выходе конденсатора, давление в конденсаторе, концентрацию влаги осушенного растворителя, задают верхнее и нижнее значения концентрации, регулируют расход хладагента в конденсатор и по полученным значениям рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

Изобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - стабилизация микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку. Способ управления процессом азе- отропной осушки растворителя при полимеризации диенов заключается в измерении расходов пара, сырья на осушку, паровой фазы из колонны, уровня раздела фаз в отстойнике конденсата, стабилизации уровня раздела фаз в отстойнике изменением расхода воды из него, регулировании расхода паровой фазы из колонны в конденсатор изменением расхода пара в кипятильник колонны. Новым в способе является измерение температур сырья на осушку, осушенного растворителя, пара до и после кипятильника, паровой фазы из колонны, хладоносителя до и после конденсатора, концентрацию влаги в потоке осушенного растворителя, затем по полученным значениям параметров по уравнению теплового баланса рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы и полученное значение сравнивзютс измеряемым расходом паровой фазы, после чего в зависимости от величины и знака разбаланса корректируют расход пара, увеличивая расход при отрицательном значении разбаланса и/или при увеличении величины концентрации влаги осушенного растворителя свыше заданного максимального значения и уменьшая расход пара при положительном значении разбаланса и/или при уменьшении величины концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения, а расход хладагента в конденсатор регулируют с коррекцией на увеличение подачи хладагента и наоборот, выполняя коррекцию пропорционально только теплоте на испарение паровой фазы в колонне и/или давлению в конденсаторе и обратно про- порционально разности температур хладагента после и до конденсатора. 1 -ил. С/1 с vi 00 о ю -ч VI

G5

G4A ts

(t - te) С

(31

где 6б расход хладагента перед конденсатором 3;

G4 - расход паров после колонны 1;

А- удельная теплота парообразования Паров после колонны 1;

ts - температура паров после колонны 1;

te - температура хладагента после конденсатора 3;

t - температура хладагента перед конденсатором 3;

Схл - удельная теплоемкость хладагента, подаваемого в конденсатор 3 т.е. расход

45

Gi -G2

GiCiti + 63 (ts -14) i - G2C2t2

A t4 + C4t4

где Gi - расход влажного растворителя пе- ред колонной,

Ci - удельная теплоемкость влажного растворителя;

ц - температура влажного растворителя перед колонной; G2 - расход осушенного растворителя;

Са удельная теплоемкость осушенного растворителя;

t2 температура осушенного растворителя;

Сз - расход пара в кипятильник;

ta - температура пара до кипятильника;

t4 - температура конденсата после кипятильника;

i - энтальпия пара перед кипятильником;

С4 - удельная теплоемкость пара после колонны;

К- удельная теплота парообразователя после колонны,

сравнивают с измеряемым расходом паровой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении

концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения уменьшают расход парач определяют количество теплоты, необходимое на испарение паровой фазы в колонне, и корректируют расход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности темпе- . ратур хладагента до и после конденсатора.

Углеводородный яонденсал