СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ Советский патент 1973 года по МПК B01D3/42 G05D27/00 

1

Изобретение относится к способам автоматического регулнровапия химических процессов, в частности процесса ректификации смеси бензольных углеводородов, и может быть использовано в химической и коксохими ческой промышленности.

Известен способ автоматического регулирования процесса ректификации, заключающийся в регулировании подачи пара в колонну для получения продукта определеииой чистоты при минимальном расходе тепловой энергии. Этот способ состоит в определении измене .ий скорости питающего колоппу потока, выработке сигналов, чувствительных к измеиению скорости потока; анализе исходного сырья для определения концентрации комнопентов в нем, выработке сигналов, отражающих концентрацию высококинящих компонентов в дистилляте и легкокипящего компонента в остатке. При этом анализатор высококнпящего (тяжелого) компонента в дистилляте корректирует регулятор расхода остатка из колонны п выдает импульс в счетчик реальной энтальпии. Счетчик энтальпии нитаиия иснользует в качестве корректирующего импульса сигпалы анализатора питания КОЛ01П1Ы. Как счетчик реальной энтальппн, так и счетчик энтальпии питания определяют теплосодержание потоков, решая управление, учитывающее температуру, теплоемкость и состав потоков. Сигнал, отражающий оптимальиую эитальиию питания, сравиивают с сигналом, определяющим реальпую энтальпню нитання и в результате обрабатывается импульс, корректирующий подачу пара в подогреватель. режим колопны регулируется по уровню остатка в колонне, телгиературе на ко 1трольной тарелке, а также по содержанию легкокипящего компопе1гга после колоииы или состава иоступающего сырья п колонну.

Однако способы автоматнческого per ;inрования процесса ректификации ие полностью учитывают динамику процесса разделения, не обеснечивают должиой чистоты разделения смеси и требуют зиачительного количества тепловой энергии.

Для создания теплового режима колонны, обеспечивающего требуемую чистоту разделения смеси и экономию тепловой энергии импульс, характеризующий чистоту процесса ректификации, формируется в блоке соотиошения качественного контура регулнрования и в зависимости от его величииы корректирует количество пара или рефлюкса, подаваемых в колопну. Блок соотношения или функциональный блок оперирует только имнульсами, характеризующими величину содержания легкокипящего компонента в исчерпывающей части колонны (хО и после

псе (Х2) и решается уравнением - i 1, отXl

ражающим скорость процесса перехода легкокппящего компонента в исходном сырье с нсчернывающей части ко.юнпы в укрепляюЩЗЮ ее часть.

Схе.ма иллюстрирует предлагаемый способ.

Для обеспечения требуе.мой чистоты разделения смеси, состоящей из легкокипящего и высококипящего компонентов, стабилизированное количество исходного сырья поступает в середину ректификационной колонны /, нагревается парами нродуктов, ноступающих из иижней части колонны, где тепло к ним подводится паровыми подогревателями 2. При этом верхняя (укрепляющая) часть колонны У получает нродукт, свободный от примесей высококипящих компонентов, а пижняя часть колонны (исчернывающая) выделяет остатки легкокннящего компонента из Еысококннящих фракций.

Стенень разделения ио чистоте исходной смеси в ректификационной колонне отрабатывается в предварительно1М контуре «сырьерефлюкс, основном контуре качественной стабилизации и изменяет количество рефлюкса, подаваемого в колонну.

Предварительиый контур «сырье-рефлюкс состоит из дифмаиометров-расходомеров 5, 4, 5 и 6, которые соответственно измеряют количество сырья и рефлюкса, иоступающих в колоину блока соотнощения 7, термонары 8 и иотенцнометра 9. Основной контур качественной стабилизации работы колониы имеет ко.мплект хроматографа, включающего датчик /(, электронный потенциометр /У, пневматическую приставку или дещифратор /2, иидикатор состава 13, вторичный прибор /#, регулирующий и функциональный блоки соотнощения J5 и 16.

Тепловой режим в колонне стабилизируется нодачей нара в нодогреватели 2 в зависимости от количества сырья и темнературы вннзу колонны. Пневматический импульс, хара теризующий расход сырья от дифманометра-расходомера 3, поступает в регулирующий блок соотпошсния 17, а от электронневмоиреобразователя 18 поступает пмпульс в зависимости от темиературы внизу колопны, измеряемой термопарой 19.

Для получеиия продуктов определеииого состава и физико-химических свойств, и учитывая, что из колонны ие может быть выведеио больще компонента, чем его поступает 15 колонну, функциональный блок соотнощения 16 качественного контура стабилизации настраивают на определенную чистоту разделения поступающей в колонну смеси по компоиентам в зависимости от соотношения содержаиия легкокииящего компонента после колоииы и в исчерпывающей части ее. Отработанный такнм образом в блоке соотношения 16 пмпульс качественного контура регулирования нснользуется не только для регулирования количества рефлюкса, подаваемого в колоину, но и виекоторых режимах для корректироваиня расхода пара, подаваемого в подогреватель колонны.

При стабильном тепловом режиме процесса и постоянном содержании требуемого количества легкокипящего комнонеита в исходиом сырье, поступающего в исчерпывающую часть колоииы, а соответствеиио на выходе

после иее регулирующий импульс, сформированный в блоке соотношения 16 качественного контура регулирования, будет равен «1, т. е. весь легкокинящий комиоиент в исходно.м сырье с исчерпывающей части колонны

с учетом к. п. д. процесса перешел в укрепляющую часть колонны. При этом рефлюксв колонну ие подается, а регулирующее воздействие на мембранной иневматический кланаи 20 нодачн рефлюкса в колонну отрабатывается только контуро.м «сырье-рефлюкс.

Количество нара, подаваемого в колопну в этом режиме работы, регулируется только в зависимости от количества исходного сырья и температуры внизу колонны. Регулирующий блок соотнощення 17 по количеству сырья, подаваемого в колонну / и температуре внизу колонны, изменяемой термопарой 19, управляет пневматическим мембранным клананом 21 подачи пара в подогреватели 2.

При измепеиии количества легкокииящего комионента в исходном сырье в нределах допустимой ироизводительности колониы и стабильном тепловом режиме колоины регулирующий импульс, сформированный в фуикциональном блоке соотношения 16 качественного контура регулирования с учетом задаиия по качеству компонентов, станет меньше «1 и для получеиия нродуктов иостоянного

состава и физико-химических свойств в колоииу иодается рефлюкс. Регулирующее воздействие на мембранный пневматический клапан 20, подающнй рефлюкс в колонну, отрабатывается в зависимости от соотношения

содержания легкокипящего компонента в нсчернывающей части колонны и после пее.

Количество пара, подаваемого в колоииу в этом режиме работы, также регулируется с учетом соотиошения содержания легкокииящего компоиента в исчерпывающей части колоииы и после пее. Для этого регулирующий нмпзльс из блока соотношения 16 качественного контура регулирования корректирует блок соотношения 17 нодачи нара в колоииу. Величина и наиравление указанного корректирующего импульса во всех режимах работы определяется количеством рефлюкса, подаваемого в колонну или количеством легкокинящего комионента в исходном сырье с

учетом дииамики процесса разделепия.

При увеличении количества легкокииящего компоиента в нсходном сырье и сохранении установленного ранее режима подачи рефлюкса п пара п колонну, с целью нормализании процесса, импульс качествеиного

контура регулирования, сформированный и блоке соотношения 16, увеличит иодачу пара и уменьшит количество рефлюкса в колонну. При уменьшении количества легкокнияш,его комнонента в исходном сырье до оиределениых граничных условий режима нодачи рефлюкса в колонну, имнульс качественного контура регулирования возможно скорректирует расход пара, подаваемого в колоину, в сторону уменьшения.

При стабильном количестве требуемого исходиого состава сырья в переходный период нарушения теплового режима работы колоииы, вызванного уменьшением параметров пара (Р, Т); подаваемого в колонну, не весь легкокипяш,ий комнонент перейдет с исчернываюш,ей частн колонны в укрепляющую. Для обеспечения требуемой чистоты отбираемых фракиий в этом режиме работы колои 1ы импульс качественного контура регулиро вання одновременно увеличит иодачу рефлюкса н скорректирует количество пара, необходимое для обеспечения требуемой чистоты отбираемых фракций. Импульс качествеикого контура регулировапия воздействует на регулятор расхода пара до тех пор, иока соотношение содержаиия легкокииящего компонента в исчернываюш,ей частн колоины и после нее не станет равным «1, после чего весь легкокиняш,ий комнопеит, иостуиаюший иа питаюш,ую тарелку исчериываюшей части

колонны, псрсходнт в укреиляюи1;ую часть и тснлосой режим колонны стабилизир ется за счет восстановления требуемых нараметров нара или подачи увеличенного его количества

при поннжеииых параметрах.

Во всех режимах работы колопны, используя импульс качественного контура регулнрования, можно получать чнстые готовые продукты требуемого состава н физикохимических свойств за счет измеиепия количества пара и рефлюкса, подаваемых в колоину. При этом поддерживаются оптимальпые расходы рефлюкса, подаваемого в колонну, и мииимальные расходы нара на пропесс разделения.

Пред м е т изобретен и я

Снособ автоматического регулирования проиесса ректификации, иаиример смеси беизольиых углеводородов, путем изменения количества пара, подаваемого в иодогревателн , в зависимости от количества сырья, температуры ииза колонны, отлича О1Ц1Шсятсм, что, с целью создания теплового режима колопны, обеспечивающего требуемую чистоту разделения смеси иэкоиомию тенлоБОЙ энергии, количество иара, иодаваемого в подогреватели колониы, корректируют по отношеиию содержаиия легкокипящего компонента в исчерпывающей части колонны и после нее.