Устройство для автоматического управления процессом ректификации Советский патент 1980 года по МПК B01D3/42 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом ректификации в тарельчатых колоннах и может найти применение в химической,нефтехимической и других: .отраслях промышленности, например в производствеолефинов.

Известно устройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее регулятор температуры сырья,, связанный с регулятором соотношения пар-сырье, задающий вход которого через регулятор соединен с датчиком состава кубового проду1ста, регулятор уровня, связанный с клапаном отбора кубового продукта, регулятор давления, связанный с клапаном отбора дистиллата в газовой фазе. Креме того, устройство включает в себя регулятор уровня во флегмбзой емкости, связанный с клапаном расхода флегм, и регулятор температуры дистиллат.а, связанный с клапаном подачи хладоагента в дефлегматор tlj.

Известно также устройство для автсматиЧеского управления процессом ректификации, содержащее датчик состава сырья,датчик температуры сырья, связанный через регулятор с

клапаном расхода кубовой жидкости, датчик расхода сырья, соединенный с регулятором соотнсяяения пар-сырье вход которого через регулятор соединен с датчиком состава кубового продукта, регулятор уровня и датчик давления в колонне, связанный через регулятор с клапаном отбора дистиллата 2.,

Известное устройство реализует управление колонной по материальному и тепловому балансам путем изменения отбора дистиллата и подачи теплоносителя.

К недостаткам изв.естного устройства относится неудовлетворительное качество регулирования состава продуктов при переменной температуре сырья, что связано с отсутствием в устройстве элементов, реализующих изменение управляющих воздействий при изменении температуры сырья.

Целью изобретения является повышение качества регулирования состава продуктов ректификационной колонны.

Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком расчета доли пара в сырье, оптимизатором, корректируюсаим блоком и

сзумйатором, один вход которого через ШЙй:Й1йа бр; 1сг« ёдинен с датчиком Состава сырья, другой вход через блок /расчета доли пара в сырье связан с датчиками состава сйрья, температуры .сырья, и давления в колонне, а выход через корректирующий блок соединен с йходами регулятора температуры сырья.

Извёстно, .что основными возмущениями для процесса ректификации являются расход, состав и температура , сырья. Возмущения, поступающие на вход колонны, вызывают нарушение теп.левого и ма.териального балансов, что в свою/очередь приводит к отклонению саьтава продуктов от заданных значений.

Известные устройства осуществляют компенсацию возмущений по расходу и евбтйву изйенением управляющих воздействий (отбор дистиллата и подача теплоносителя) с коррекцией по составу продуктов. .

ИзвеегйЪ также, что принципкомпенсации возмущений до входа В колонну позволяет стабилизировать nfioцесс ректификации без использованйя сложных устройств.

Данное устройство осуществляет кШгГёнсацию вбзмуЩнйЙ r etJCT iffy . СЩэья до йхода В кЬлонну путем изменениятемпературы сырья. Способ комПёнсации основывается на известном принципе оптимальной статики процёс са ректификации. Согласно этому принципу степень отбора продукта, например дистиллата, EJ,численно равна относительной мольной концентрации сум Ш ТЧ 4 Ш1ё § чи кайГ1ЬН«йтсйВ/питании Z , т.е. ЕВ 5 Z .

Непосредственная реализация этого принципа часто бывает затруднена

вследствие необходимости стабилизации да влени я в колонне Ьтбо бй ЗВЕЙС ййяа та и уровня в кубе отбором куббвого продукта.

Данное устройство косвенно реализует принцип оптимальной статики под Дёр/ ания равенств а между долей пара в сырье qИ Суммой лёг-колетучихкомпонентов в питании 2 Z , т.е. q 2Г, . путем изменения температуры сырья при изменений состава сырья и базтйруётс я на регуляторе давления, ев яэанном С- клапаном отборй йййтгйлЛата T raloBoir rWrlS rcrsre-liif STil, связанном с клапаном отбора кубовой жидкости.

На чертеже представлена принцйГпиальная схема устройства, V Ус ройс ВЙ:ш1я а«(5йати гейуправления ректификационной колонной 1, например, со встроенными дефлеплатором и теплообменнику 2 на потоке сырья содержит датчик 3 датчик 4 TeMnepiaTypia сырья, связанный регулятор 5 с клапаном б расхода части кубовой жидкости, датчик 7 расхода СЕар&я, свйзанный с регулятором 8 соотношения пар-сырье, другие входы которого соединены с датчиком 9 подачи теплоносителя и через регулятор 10 с датчиком 11 состава кубовой жидкости, а выход подключен с к клапану 12 подачи теплоносителя. .

. Устройство также содержит датчик 13 давления, связанный через регулятор 14с клапаном 15 отбора дистиллата, датчик 16 уровня, связанный Q через регулятор 17 с клапаном 18 отбора кубовой жидкости.

Кроме того, устройство включает в себя блок 19 расчета доли пара в сырье 19, входы которого подключены к датчикам 3, 4 и 13, а выход связан с сумматором 20, другой вход которого через оптимизатор 21 соединен с датчиком 3 состава.

Выход сумматора 20 через корректирующий блок 22 ссздинен с входом 0 регулятора 5 температуры сырья.

Работает устройство следующим образом,. - .

При изменении -состава сырья, фиксируемого датчиком 3, блок 10 расче5 та доли пара в сырье рассчитывается с учетом существующей температуры сырья, измеряемой датчиком 4, и давйёНИяВ колонне, измеряемого датчиком 13, текущее значение доли пара в пиQ тании q. Оптимизатор по информации

от датчика 3 определяет термодинамически оптимальное значение, доли пара равное cyNwe концентраций легких

компонентов в сырье, т.е. q Е Сумматор 20 определяет разность меж- ду оптимальным и текущим значением доли пара в сырье,: т.е. /iq .

Исходя из значения aq, корректирующий блок 22 изменяет задание регулятору температуры сырья 5, который на

основе информации от датчика 4 температуры изменяет расход части кубовой жидкости в теплообменник 2 воздействием на клапан 6. Благодаря работе блоков 19 и 22, сумматора 20 и

регулятора 5 на входе колонны устанавливается новая температура сырья, при которой доля пара в сырье будет Соответствовать тер1одинс1мически оптимальной. При этом внутри колонны 1

устанавливается такое соотношение потЬкев пара И жидкости, при котором Изменение потока пара будет равно изйёйенИю СЩрйря ания легких компонентов В Сйрь:е, а изменение потока жидкости будет равно изменению содержания тя5келах; кр.йпонентов в сырье. Изменение пОтЬка пара в колонне 1 вызывает изменение давления в колонне, замеряемого датчиком 13. Регулятор 14 давления по информации от датчика 13

воздействием на клапан 15 стабилизиpyef давление в колонне за счет изменения отбора дистиллата. При этом изменение отбора дистиллата будет равйо иаженгеийю содержания легких

компонентов в сырье.