Способ автоматического управления подачей тепла в колонны брагоректификационного аппарата Советский патент 1977 года по МПК C12F1/02 

Изобретение относится к области управления процессом ректификации, например, спирта на колоннах брагоректификационных аппаратов, например, косвенного или двухпоточного типа.

Известен способ автоматического управления подачей тепла в колонны брагоректификационного аппарата по давлению в их нижних частях с коррекцией по температуре верха бражной колонны 1.

Недостаток этого способа заключается в том, что расход пара не соответствует обычно оптимальному расходу для данного режима, так как задание на температуру или давление устанавливается применительно к одному из номинальных режимов, при этом при изменении последнего имеет место либо перерасход пара, либо потери спирта с кубовыми продуктами.

Известен также способ автоматического управления подачей тепла в колонны брагоректификационного аппарата, заключающийся в регулировании расхода пара, подаваемого в колонны аппарата, по давлению в их нижних частях; расходов питания, охлаждающей воды и кубовых продуктов соответствующих колонн; в измерении параметра, характеризующего концентрацию спирта в контрольной зоне каждой колонны (например, температуры) 2.

Однако в известном способе имеют место повышенный расход пара и потери спирта с кубовыми продуктами.

Кроме того, указанный способ иеэкопомичен и имеет невысокую надежность.

С целью умеиыиення расхода пара и потерь спирта с кубовыми продуктами по предлагаемому способу измеряют расход и концентрацию питания соответствующих колонн и корректируют задание на давление в нижней части колонны в зависимости от этих измеренных величии с учетом динамических свойств колонны и в зависимости от величины рассогласован1зя текущего и заданного зкаченнй параметра, характеризующего коицентрацию спирта в контрольиой зоне данной колонны.

При этом концентрацию питания бражной колонны оиределяют ио расходу и коицеитрации бражиого дистиллята и по расходу питания бражиой колонны, а расход эпюрата определяют по расходу и концентрации бражного дистиллята и концентрации эпюрата.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для выполнения способа автоматического управления подачей тепла в колонны брагоректификациоиного аппарата при коррекции задания по давлению в ее нижней части; на фиг. 2-схема для одной из колонн, например ректификационной, аииарата при коррекции задания по температуре (концентрации) в контрольной зоне. Устройство для выполнения способа содержит бражную, эпюрационную и ректифнкациоииую колонны 1, 2 и 3, регуляторы 4 давлепия, исполнительные механизмы 5 на трубопроводах 6 пара, датчики 7 давления, вычислительные блоки 8, регуляторы 9 и 10 температуры и концентрации в коитрольпых зоиах колонн, динамические устройства 11 -16, датчики 17, 18 и 19 температуры и концентрации и расхода бражки, вычислительный блок 20, датчики 21 и 22 расхода и концентрации бражпого дистиллята, дииамические устройства 23, датчики 24-26 расхода концентрации и питания колонны, динамические устройства 27 и 28. Способ осуществляют следующим образом. Расход пара (Ь), подаваемого в колонны аппарата, регулпруют по давлению (Р) в их нижиих частях, регулируют также расходы питания (F) охлаждающей воды и кубовых продуктов соответствующих колопп. Оптимальный расход пара (U) в одну из колонн связан с расходом (F) и концептрацией (Ху) питания, поступающего в колонну, соотношением (t,FA-} где t - время. Связь между параметрами процесса давлением (Р) и концентрацией спирта в контрольной зоне (к) задают соотнощение.м ,(t,F,U)(2) X,,l,(t,F,X,-U)(3). где ф - возмущающее воздействие, связанное, например, с расходом охлаждающей воды. С учетом соотношения (1) оптимальные значения Р и Х при равны p- f,(t, F,X,.)(4) Ак /5(, F, Xjr)(5) Расход пара будет также оптимальпым для текущих F и Ху. Измеряют иараметр, характеризующий концентрацию сппрта в контрольной зоне каждой колонны, например температуры, при этом, если вычислительный блок 8 имеет структуру в соответствии с соотношением (5), то регулятор 9 поддерживает температуру (и, следовательно, концентрацию) в контрольной зоне на оптимальном уровне и обеспечивает слежение инерционного параметра (температуры) за переменным заданием. Динамические устройства 27 и 28 отфильтровывают высокочастотные составляющие сигналы от датчиков расхода и концентрации и обеспечивают компенсацию инерционности объекта и регуляторов. Если вычислительный блок 8 имеет структуру в соответствии с соотношением (4), то регуляторы 4 поддерживают оптимальное давление и, следовательно, оптимальный расход пара при . Еели ф не равно нулю, то расход пара несколько отличается от оптимального, что приводит к отклонению температуры (и концентрации) в контрольной зоне. Регуляторы 9 (или 10) корректируют задание на давление в иижией части колонны в зависимости от измереииых величин расхода в концентрации питаиия в коитрольных зонах соответствующих колонн, а динамические устройства И -16 отфильтровывают сигналы, иропорциональные F и Xj,-. При этом если непосредствеииое измерение расхода или концентрации питания одной из колонн затруднено, то недостающий иараметр можно определить по расходу и концентрации питания другой колониы, например расход бражки определяется по расходу и концеит)ации бражлого дпстиллята и по расходу браж.ки, а расход эпюрата - по расходу и концентрации бражного дистиллята и крепости эиюрата, причем в последпем случае сигналы от датчиков 25 и 26, пропорциональные расходу и концентрации бра/кногодистиллята, пропускают через динамическое устройство 23 задерживающие сигналы на время прохождения продукта через эпюрациопную колонну. Процесс регулирования расхода пара, например, в ректификационную колонну в динамике осуществляют следующим образом. При изменении, например, расхода питания эпюрациопной колонны (бражиого дпстиллята) изменится выходной сигнал датчика 21 расхода (фиг. 1). Система управления расходом пара в эпюрационную колонну, т. е. регуляторы 4 давления, вычислительные блоки 8, регулятор 9 температуры и динамические устройства 13 и 14, установит повое оптимальпое значение расхода пара в эпюрационную колонпз Изменения расхода бражиого дпстиллята и расхода пара в энюрациопную колоииу вызывают изменеппе расхода и концентрации питания ректификационной колонны (эпюрата), что потребует измепения расхода пара в ректификационную колонну. Изменение выходного сигиала датчика 21 вызывает изменение выходного сигнала вычислительного блока 20. После задержки этих сигналов на заданное время в динамических устройствах 15, 16 и 23 они поступают на вход вычислительных блоков 8, которые изменяют задание регулятору 4 давления так, чтобы установить заданный необходимый расход пара. Пзмепеиия расхода пара, а та,кже расхода и концентрацпи энюрата вызывают изменение концентрации спирта в контрольной зоне ректификационной колонны. В соответствии с этим изменением концентрации изменяется выходной сигнал регулятора 10 концентрации, совместное действие выходных сигналов динамических устройств 15 и 16 и последнего приведет к установлению расхода пара на оптимальном уровне, при этом концентрация в контрольной зоне отличается от заданного значения в пределах статистической точности регулятора 10.

Регулирование расхода пара в другие колонны аппарата осуществляют аналогичным образом.

Формула изобретения

Способ автоматического управления подачей тепла в колонны брагоректификационного аппарата, заключающийся в регулировании расхода пара, подаваемого в колонны аппарата, по давлению в их нижних частях; расходов питания, охлаждающей воды и кубовых продуктов соответствующих колонн; в измерении параметра, характеризующего концептрацию спирта в контрольной зоне каждой колонны (например, температуры), отличающийся тем, что, с целью уменьщения расхода пара и потерь спирта с кубовыми продуктами, измеряют расход и концентрацию питаБИЯ соответствующих колоип и корректируют

задание па давление в нижней части колонпы в зависимости от этих измереипых величин с учетом динамических свойств колонпы и в зависимости от величины рассогласования текущего и заданного значений параметра, характеризующего концептрацию спирта в контрольиой зоне колонны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию питаипя бражкой колонны определяют по расходу и копцентрации брал ного дистиллята li по расходу питания бражиой колонны, а расход эиюрата определяют по расходу и концентрации бражного дистиллата и копцептрации эпюрата.

Источники информации, прииятые во внимание ири экспертизе изобретения

1.Автопское свидетельство 206494, кл. С 12F 1/02, 1937.

2.Авторское свидетельство ЛЬ 422767, кл. С 12F 1/04, 1971.

/ТЛf

. I