Устройство для автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны Советский патент 1980 года по МПК B01D3/42 

1

Изобретение относится к области автоматизации процессов разделения текучих смесей на фракции в различных отраслях промышленности, Под процесса-.ми разделения текучих смесей на фрак- ции имеют ввиду, кроме процесса 1 ектификации, азеотропную и экстрактивную дистилляцию расЛространенных в нефтеперерабатывающей, нефтехимичес- ... кой, химической, пищевой и др. отрас- лях промышленности,

Известно устройство для автоматического регулирования ре1{тйфикационной колонны, содержащее датчики тем- 5 ператур, установленные по всей высоте колонны, соединенные через вычислительный блок с клапаном подачи теплоносителя в низ колонны tl, Наиболее близким по технической 20 сущности к изобретению явлйется уст- ройство для автЬматического регулирования ректификационной колонны, обдёр жащее датчики температур верха, и низа колонны, датчик расхода сырья, датчик25 давления верха, соединенные через реГулятор с клапаном подачи теплоносителя в теплообменник низа колонны, клапан отвода ректификата и подачи . теплоносителя в дефлегматор 2. 30

Недостатком известного устройства является то, что он не обеспечивает высокой производительности колонны,

С целью устранения указанного недостатка, устройство снабжено уровнемеракш температурного поля верха и низа колонны, блоками синтеза вектора управления верха и низа колонны, блоками разложения вектора управления верха и низа колонны регулятором, связанным с датчиком расхода сырья, при этом уройномер температурного поля датчики температуры и давления верха колоннысрединеаы с блоком,синтеза вектора управления верха колонны, связанным с блоком разложения -вектора управления верхом колонны, , подключенным к клапанам отвода ректификата и подачи теплоносителя в дефлегматор, а уровнемер температурного поля и датчик температуры низа колонны соединены с блоком синтеза вектора; управления низом колонны, связанным с блоком раз:ложенйя вектора управления низа колон ны, подключенным через регулятор к :клапану подачи сырья, На Чертеже представлена блок-схема устройства, ,

Ректификационная, колонна 1 имеет ЛИНИЮ притоке сырья 2 с датчиком рас-;

ходомера З; регулятора расхода А , под клшченного своим выходом ко входу регулирующет о органа 5, смонтированного на линии 2, Эта колонна своим верхом сообщена с дефлегматорЬм б, имеющим линию притока 7 и линию стока8 cf регулирующим органом 9 хладоагента, коллекторну 1ЛИНИЮ 10, разветвленную на линию ректификата 11. с регулирующим органом 12 флёгмового числа и на линию флегмы 13 Ректификационная колонна 1 снабжена датчиком температуры верха 14, уровномером темггературного поля верха 15, датчиком давления 16, подключенные своими выходами к бл.оку синтеза.вектора .управления верхом 17, подключенно му своим выходом ко входу блока разложения вектора управления верхом-. 18, сообщенного своими выходами ко входам регулирующих органов 9 и. 12. Ректификационная колонна также содержит регулятор уровня19, включающий. в себя регулирующий орган 20, смонтированный на линии стока кубового продукта 21, датчик температуры 22 и уровнемер температурного поля ни.за 23, своими выходами Подключенный ко входам блока синтеза .вектора управления Низом 24, подключенного своим выходом ко входу блока разложения вектора управления низом

25,is свою очередь подключенного свои ми- выходами к каналу -коррекции регулятора расхода 4 и регулирующему органу 26, смонтированному на линии .-: подачи теплоносителя 27 в кипятйльник

26,размещенный в кубе колонныи;имею щий линию вывода теплоносителя 29,

Работа устройства автоматического регулирО1В ания теплового режима ректификационной колонныпроисходит следующим образом.

По линии 2 с заданным расходом поддерживаемым регулятором расхода 4, работающим по принципу отклонения, в

ректификационную колонну 1. поступает сырье, подлежащее фракционированию на две фракции: . ретификат,; отводимый по линии 11, и кубовый продукт, отводимый полинии 21 .Поступившее сырье в колонне подвергается многок-,

ратному испарению и конденсации , так как оно в кубе нагревается с ..п.омбщью кипятильника 28, при этом происходит испарение легких фрикций. Пары поднимаются к верху колонны. Поскольку В колонне размещены тарелки. ко-; торых имеется устрой гево, поддерживаю щее .скопление жидкости и контактирование этой жидкости с поднимающимися парами, то в каждой тарелке будут происходить процессй однократного испарения и конденсации. Поскольку тарелок в колонне много, то буДет происходить в целом по колонне многокpaifHoe испарение и конденсации, В целях поддержания скопления жидкости и на верхних тарелках в колонну возвращается часть ректификата, назнваемая флегмой. Этот ректификат образуется за счет конденсации паров в дефлегматоре б за счет хладоагента, количество которого изменяется с помощью регулирующего органа 9, Если выделить одинаковые участки, например участок мелоду пятью тарелками, верхней части и со стороны куба, векторы температурных полей.этих участков как своими направлениями, так и своими величинами не будут совпадать Друг с другом, Эти векторы безусловно будут характеризрв ть состав кубового продукта и рёктификата с наибольшей достоверностью. Чем больше величина этого участка, тем больше эта достоверность. Эти векторы отображаются уровнемерами температурного поля 15 и 23. С учетом этих векторов синтезируются векторы управления. Вектор управления верхом синтезируется с помощью блока 17 на основйнии информации на выходах уровнемера теМпературного поля верха 15 датчика температуры 14 и датчика давления 16. Следует отметить что фактически уровнемер температурного поля 15 дает информацию, включающую и информацию датчика температуры 14. Несмотря на это обстоятельство датчик температуры 14 применен в качестве индикаторного прибора, демонстрирую щего правильность работы системы в начальных стадиях внедрения . По принципу действия блок 17 представляет собой вычислительное устройство. Вектор управления, синтезированный на выходе этого блока, разлагают на. составляющие его векторы, Это разложение векторов делается потому, чтобы выбрат оптимальный вариант воздействия на регулирующие Органы 9 и 12, Дело в том, что оба воздействия определяют величину энергозатрат. Например при недостаче хладоагента приходится больше воздействовать на флегмовое число с помощью регулирующего органа 12 и наоборот при избытКё ресурсов хлйдоаг ен а величину ВоЭДействия на регулирующий орган 9 выбирают наибольшим. По принципу действия блок разложения вектора управления верхом представляет собою делитель сигнала, например давления пневмосигнаЛа, . - . . .

Цектор управления низом синтези1 ,руется с поморью блока 24, по основу-. кии информации на выходах уровнемера температурного поля низа 23 и Датчика температуры 22, Датчик темггературы 22 так же как датчик температуры 14 при1У1еН;ен в качестве индика- торного прибораJДемонстрирующего правильность работы системы в начальных стадиях внедрения. Вектор управления низом на выходе блока 24, по принципу Действия идентичного с блбкрм 17, разлагают на два вектора с помощЁйз блока 25; по 11ринципу действия идентичного с блоком 18 Целью разложения является выббр опги