Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола Советский патент 1981 года по МПК C07C31/04 G05D27/00 

1

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности процесса синтеза метанола, и может быть использовано в химической промьшшенности.

Известно устройство для автоматического регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола, содержащее датчик температуры, основной регулятор и исполнительные механизмы в водяной системе охлаждения колонны, один из которых является общим. В этом устройстве основной регулятор осуществляет стабилизацию температурного режима в колонне синтеза метанола, воздействуя на общий исполнительный механизм, который изменяет расход охлаждающей воды из сосуда высокого давления через змеевики системы охлаждения. Выходной сигнал основного регулятора здесь дополнительно корректируют по скорости изменения уровня в сосуде высокого давления. Кроме того, имеется дополнительный автономный регулятор/ воздействующий на остальные исполнительные механизмы системы охлаждения 1 .

Известно также устройство, содержащее первый сумматор, вспомогательный регулятор и датчик температуры горячей точки колонны, подключенный к первому входу второго сумматора, второй вход которого связан через дифференциатор с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления , выход второго сумматора подклю10чен к первому входу основного регулятора, подключенному своим выходом к клапану подачи воды в систему охла дения 2.

Однако известные устройства имеют следующие недостатки:- не обеспечивается требуемое качество регулирования температуры при резких изменениях режима работы колонны (изменение нагрузки по свежему синтезгазу, , по составу газа и т.п.); при значительных изменениях статических характеристик каналов регулирования температуры, соответствующих различным змеевикам системы охлаждения,

25 наблюдается разбегание исполнительных механизмов (ИМ) в разные стороны, например, общий ИМ полностью открывается, а остальные ИМ полностью закрываются; то же явление разбегания происходит при неравенстве сигналов задания в основ ном и дополнительных регуляторах. Если задание устанавливается одним задатчиком, то из-за несовпадения нулей операционных усилителей в интегрирующих звеньях этих регулято ров все равно наблюдается разбегание исполнительных механизмов. Схема устройств системы не позволяе установить требуемое распределение расхода воды по змеевикам, а следовательно, и требуемое распределение температур по длине колонны синтеза метанола. Все это приводит к снижению производительности колонны синтеза метанола. Целью изобретения является повышение производительности колонны за счет повышения качества регулиро вания температурного режима. Поставленная цель достигается те что устройство дополнительно содержит третий и четвертый сумматоры, блок изменения структуры управления при этом выход датчика температуры горячей точки параллельно подкл чен ко входу блока изменения структуры управления и к первому входу вспомогательного регулятора, выход которого через первый, третий и чет вертый сумматоры параллельно подклю чен к соответствующим клапанам подачи воды в змеевики охлаждения, выход блока изменения структуры управления соединен со вторым входом основного регулятора, выход которого пареллельно подключен ко вторы входам вспомогательного регулятора и блока изменения структуры управления. На чертеже показана структурная схема устройства для регулирования температурного режима в колонне син теза метанолом. Устройство состоит из o6ifeKTa ре гулирования, где свежий синтез-газ через смеситель 1 подают в колонну синтеза, зона реакции которой состо ит из четырех катализаторных корзин (КК-1, КК-2, КК-3, КК-4), разделенных змеевиками 3,4 и 5 охлаждения. Система охлаждения состоит из котла утилизатора,б, сосуда 7 высокого давления и циркуляционного насоса 8 Прореагировавший газ из колонны синтеза проходит затем через конден сатрр, 9, сепаратор 10 и резервуар 11готового продукта. Оставшаяся часфь газа всасывается турбуциркуляционным компрессором (дожима5рщим 12и через смеситель 1 рециркулируется в колонну синтеза. Для предотвращения значительного накопления в системе инертных примесей часть циркуляционного газа отводится в ви де продувочных газов. Устройство регулирования содержи датчик 13 температуры горячей то ки колонны, первый, второй, третий и четвертый сумматоры соответственно 14,15,16 и 17, клапан 18 подачи воды в систему охлаждения, блок 19 изменения структуры управления, вспомогательный и основной регуляторы 20 и 21, датчик 22 уровня воды в сосуде высокого давления, дифференциатор 23, и клапаны 24, 25 и 26 подачи воды в змеевики охлаж дения. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме работы колонны синтеза метанола выходные сигналы регуляторов 20 и 21 равны. Поэтому клапаны 18,24-26 находятся в одинаковом положении, если сигналы коррекции Р, РИЗ из нулю. В случае необходимости этими сигналами можно установить требуемое распределение воды по змеевикам 3-5. При небольших возмущениях температурного режима, когда малы по абсолютной величине значения ошибки регулирования и ее производной, блок 19 изменения структуры устанавливает умеренные значения параметров настройки, основного регулятора и происходит плавное регулирование температуры. При действии резких и больших по величине возмущений на колонну синтеза (например резкие изменения расхода свежего синтеза газа), когда велики по абсолютной величине и одинаковы по знаку значения ошибки и ее производной, блок 19 изменения структуры устанавливает форсированные значения параметров настройки основного регулятора 21. Происходит быстрая, форсированная компенсация возмущающего воздействия. После компенсации возмущения, когда уменьшается абсолютное значение ошибки регулирования (знаки сигналов ошибки и ее производной противоположны) , блок .19 изменения структуры устанавливает умеренные настройки основного регулятора 21. Регулируемая величина (температура) приближается к заданному значению. Сигнал от датчика 13 температуры поступает на сумматор 15, куда поступает также сигнал с дифференциатора 23, связанного с датчиком 22 уровня в сосуде высокого давления. Выход сумматора 15 подключен к основному регулятору 21, воздействующему на общий клапан 18 в системе охлаждения. Сигнал с датчика 13 температуры подключен также к входам блока 19 изменения структуры и вспомогательHorq регулятора 20. выходы блока 19 изменения структуры соединены с переключающими входами основного регулятора 21, выход которого Поступает на контрольную точку вспомогательного регулятора 20. Выходной сигнал регулятора 20 поступает на один из входов каждого из сумматоров 14,16 и 17, другие входы которых подключены к каналам коррекции (Р|( , Рк2 РКЗ) расхода воды. Выходные сигналы сумматоров поступают на клапаны 24-26; Вследствие подключения выхода основного регулятора к контрсЗльной точке вспомогательного регулятора, выходной сигнал последнего равен сумме выходного сигнала основного регулятора и сигнала, пропорциональ ного отклонению температуры от заданного значения.Блок изменения структуры в зависимости от соотношения абсолютных значений и знаков сигналов ошибки регулирования и ее производной переключает параметры настройки основ ного регулятора: пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих закона регулирования-. Таким образом, за счет изменения структуры регулятора повышается качество регулирования температуры. Применение вспомогательного регулятора, связанного с основным регулятором, имеющим интегральную составляющую, позволяет добиться согласованного движения всех клапанов. разбегания устраняет явление в разные стороны до крайних положен что повышает надежность всей систем управления. По сравнению с линейным регулято ром регулятор с переменной структурой позволяет уменьшить максимальное значение ошибки регулирования (динамический выброс) в 2 раза, вре мя переходных процессов в 1,5 раза Использование предлагаемого устройства за счет повышения качества ;регулирования температурного режима позволяет повысить производительность колонны синтеза метанола, уве личить срок службы катализатора и змеевиков системы охлаждения. Формула изобретения Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола,содержащее первый сумматор, вспомогательный регулятор и датчик температуры горячей точкиколонны, подключенный к первому входу второ- го сумма:тора второй вход которого связан через дифференциатор с датчи.ком уровня воды в сосуде высокого давления, выход второго сумматора подключен к первому входу основного регулятора, подключенному своим выходом к клапану подачи воды в систему охлаждения, отличающе ес я тем, что, с целью повышения производительности колонны за счет повышения качества регулирования температурного режима , оно дополнительно содержит третий и четвертый сумматоры, блок изменения структуры управления , при этом выход датчика температуры горячей точки . параллельно подключен ко входу блока изменения структуры управления и к первому входу вспомогательного регулятора, выход которого через первый, третий и четвертый сумматоры параллельно подключен к соответствующим клапанам подачи воды в змеевики охлаждения, выход блока изменения структуры управления соединен со вторым входом .основного регулятора, выход, которого параллельно подключен ко вторым входам вспомогательного регулятора и блока изменения структуры управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертиза 1.Авторское свидетельство СССР № 532598, кл. С 07 С 31/06, 1Э74. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке № 2745722/23-26, . С 07 С 31/06, 1979.

Прод мнь/е ггаду,