Способ регулирования процесса разделения смеси Советский патент 1982 года по МПК B01D3/42 

охладитель 2 и трубопровод 3. Охлаждаквдее средство, необходимое для охлаждения экстрагента, например вода, подводится к охладителю 2 через трубопровод 4 и вновь отводится через трубопровод 5. При этом в трубопроводе 3 может быть установлен измеритель б температуры, которы определяет температуру экстрагента, протекающего через экстракционную колонну 1, причем полученное измерен ное значение может передаваться через импульсный провод 7 на регулятор 8 расхода, который посредством вентиля 9 регулирует расход охлаждающего средства, протекающего через трубопровод 4. В некоторых случаях охлаждение экстрагента может осуществляться также посредством воздуш ного радиатора. В таком случае измер тель 6 температуры регулирует охлажт дающее воздействие соответствующего вентилятора, так что экстрагент подается в экстракционную, колонну 1 также с требуемой температурой. Разделяемая смесь веществ (исходный продукт) вводится в среднюю часть экстракционной перегонной колонны 1 через нагреватель 10 и трубопровод 11. Теплоноситель, требуемы для подогрева смеси веществ, подводит ся к нагревателю 10 через трубопровод 12 и вновь отводится через трубопровод 13. Аналогично системе регу лирования экстрагента в данном случае в трубопровод 11 также встраивае ся измеритель 14 температуры, измеренное значение которой передается через импульсный трубопровод 15 на регулятор 16 расхода. Последний посредством клапана 17 управляет подводом тепла в трубопроводе 12. Для обогрева экстракционной перегонной колонны 1 в ее нижней части предусмотрен рибойлер 18, который может включаться как прямоточный рибойлер и/или как циркулирующий рибойлер нижней части колонны. Экстрагент, содержащий экстрагируемое вещество/ отводится при этом, например от крайней нижней тарелки или от одной из нижних тарелок экстракционной колонны 1, причем отвод осуществляется через трубопровод 19, и отво димое вещество подается в шланг 20 рибойлера 18, в котором оно подвергается требуемому нагреванию. После этого нагретый продукт через трубопровод 21 возвращается назад в экстракцио.нную перегонную колонну 1, при чем продукт вводится вновь под глухой тарелкой. Подвод теплоносителя к рибойлеру 18 экстракционной перегонной колонны 1 регулируется следующим образом. В трубопроводе 22, через который к рибойлеру 1В подводится требуемый теплоноситель, устанавливается регулятор 23 расхода с клапаном 24. Регулятор 23 расхода посредством импульсного провода 25 связан с расходомером 26, который встраивается в трубопровод 11. Количество смеси веществ ( исходного продукта j протекающей через этот провод к экстракционной перегонной колонне 1, в данном случае определяется расходомером 26 и является регулируемой величиной регулятора 23 расхода, который воздействует на клапан 24, причем количество исходного продукта может устанавливаться посредством клапана 27. Диапазон регулирования регулятора 23 расхода согласно изобретению устанавливается таким образом, что приблизительно 8090% общего количества тепла, подводимого через трубопровод 28 в форме соответствующего теплоносителя подводится через трубопровод 22 и клапан 24 к рибойлеру 18. Остальное количество тепла достигает обводного трубопровода 29 в форме используемого теплоносителя. В обводной трубопровод 29 встраивается регулятор 30 расхода с клапаном 31. Регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 связан с измерительным прибором 33. При этом точка измерения 34 расположена на. одной из верхних тарелок экстракционной перегонной колонны 1. Как видно из сказанного, в качестве измерительного прибора 33 может использоваться прибор, измеряющий температуру, или газовый хроматограф. Температура жидкости, измеренная на контрольной тарелке 35, или при использовании хроматографа концентрация экстрагируемого вещества передается на регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 как регулируемая величина.Регулятор 30 расхода посредством клапана 31 регулирует поток теплоносителя, проходящий через обводной трубопровод 29 к рибойлеру 18, таким образом осуществляется управление меньшей частью общего количества тепла, подводимого к экстракционной колонне 1. Дополнительно регулятор 30 расхода и регулятор 23 расхода могут быть соединены между собой посредством импульсного провода 36. Благодаря этому создается дополнительная возможность регулирования, при которой регулирующее воздействие регулятора 30 расхода посредством импульсного провода 36 смещается пропорционально (в сильно ослабленной форме) заданному значению регулятора 23 расхода. Благодаря этому тонкое регулирование осуществляется всегда в оптимальном диапазоне регулирования. Например, регулятор 30 расхода может настраиваться таким образом, что включается регулирующий импульс, когда количество тепла определяемое регулятором 30 расхода превысит определенное предельное значение, например 20% суммарного количества тепла. В таком случае этот регулирующий импульс передается на регулятор 23 расхода через импульсный провод 36 и обусловливае там соответствующее повышение подво да тепла к рибойлеру 18 через трубо провод 22. При необходимости регули рование такого вида можно осуществлять и в обратном направлении. В таком случае при превышении определенного предельного значения в ре гуляторе 23 расхода соответствующий регулирующий импульс передается на регулятор 30 расхода. Кроме того, для обеспечения постоянного соотношения количеств экс рагента и исходного продукта посред ством измерителя 26 расхода можно управлять подводом экстрагента к экстракционной колонне 1 через трубопровод 3. При этом значение, измеряемое посредством расходомера 26, дополнительно передается на регулятор расхода 37 через импульсный провод 38, причем регулятор расхода воздействует на клапан 39. В данном случае рафинат отводитс из экстракционной колонны 1 через трубопровод 40, а экстракт - через трубопровод 41. Их дальнейшая перер ботка осуществляется по известным методам. Количество тепла, подводимое через трубопровод 22, может быть настроено на определенное нерегулируемое значение, так что в этом слу чае может отсутствовать регулирование, осуществляемое в зависимости от значения, измеренного расходомером 26. Это возможно, в частности при пуске установки или в том случае, когда разделяемая смесь вещест не имеет значительных колебаний под водимых количеств, температур и химического состава. Кроме того, коли чество тепла, подводимое через обво ной трубопровод 29, может подаваться в специальный рибойлер, причем этот трубопровод и этот специальный рибойлер могут работать с други теплоносителем, отличным от теплоно сителя рибойлера 18. На практике в обычном случае вместо одного един ственного рибойлера может быть расположено несколько на нижней части экстракционной колонны, причем они могут регулироваться аналогичным способом. Измерение темпера-туры может осуществляться на двух различных контрольных тарелках вместо измерения на одной измерительной тарелке 35, причем определяемая разность температур используется . в качестве регулируемой величины, которая передается на регулятор 30 расхода. График, представленный на фиг.2показывает, какое влияние оказывает температура экстракционной колонны на состав рафината. При этом толуол должен отделяться от неароматических составляющих в виде экстракта, в то время как последние должны обогащаться в рафинате. Эффективность экстракционной перегонки тем больше, чем меньше содержание толуола в рафинате. В этом случае экстракционная перегонка осуществляется в колонне, имеющей 60 тарелок, причем экстрагент (формилморфин -N) вводится в головной части, а исходный продукт вводи-тся в колонну на 33-й тарелке сверху. Чтобы исследовать связь между температурой жидкости, имеющейся на верхней тарелке колонны, и соответствую щим содержанием толуола в рафинате постепенно увеличивается количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны. Одновременно каждый раз измеряется температура жидкости на восьмой тарелке сверху и соответствующее содержание толуола в жидкости (в фазе рафината). Кривая показывает, что при увеличении температуры жидкости очень круто возрастает содержание толуола в жидкости (в фазе рафината. В диапазоне температур 145-152,5°С содержание толуола в рафинате увеличивается только приблизительно с 2 вес.% приблизительно до 4 вес.%. В диапазоне 164-165°С содержание толуола увеличивается, напротив с приблизительно 17 вес.% приблизительно до 26 вес.%. На основании этого можно сделать вывод о том, что на успешное проведение экстракционной перегонки решающее влияние оказывает точное регулирование подводимого количества тепла, способствующее поддержанию температур в верхней части экстракционной перегонной колонны в таком диапазоне, в котором температурный градиент имеет наибольшее значение, т.е. велико изменение температуры, необходимое для изменения содержания толуола в рафинате на 1% Напротив, если будет превышено определенное значение температуры, то температурный градиент уменьшается настолько что содержание .толуола в рафинате едва ли может-- изменяться вследствие изменения температуры на контрольной тарелке. Применительно к данному примеру это означает, что для максимизации выхода содержание толуола в рафинате должно поддерживаться в -диапазоне 2-4 вес.%-, вследствие чего количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны. должно регулироваться таким образом чтобы температура жидкости на контрольной тарелке поддерживалась в диапазоне 145-152,. Для получения сравнительных данны температура жидкости, измеренная на контрольной тарелке (восьмая тарелка сверху, использовалась в качестве регулируемой величины общего количества тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны. Несмотря на использование обычных регуляторов и оптимальной настройки системы регулирования не удалось, однако, поддерживать температуру жидкости на контрольной тарел ке внутри указанного диапазона. Боль ше того, появились синусоидальные колебания температуры, в результате которых содержание толуола в рафинате колебалось в диапазоне 2-9 вес.% После этого, в зависимости от температуры жидкости измеренной на контРОЛЬНОЙ тарелке, регулировалось лишь только 10-11% общего количества тепла, подводимого к экстракционной колонне, в то время как оставшаяся основная часть подводимого количества тепла устанавливалась как постоян ное значение. При такой настройке содержание толуола в рафинате в течение длительного периода времени поддерживалось в диапазоне 2,43.6 .%. Формула изобретения 1.Способ регулирования процесса раз деления смесив экстракционной перегон ной колонне путем изменения потока теплоносителя, подводимого к кипятильнику колонны, и поддержания соотношения расходов ИСХОДНОЙ массы и растворителя , отличающийся тем, что, с целью повышения качеств разделения смеси за счет увеличения точности регулирования, поток тепло носителя байпасируют, при этом расход основного потока теплоносителя регулируют в зависимости от расхода исходной смеси, а расход байпасного потока - в зависимости от параметра, Хсфактеризующего состояние продукта в колонне. 2. Способ по П.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего состояние продукта в колонне, используют температуру, разность температур или состав продукта, замеренных в верхней части колонны. 3.Способ по П.1, отличающийся тем, что основной поток теплоносителя составляет 80-90%, преимущественно 90%, а байпасный поток - 10-20%, преимущественно 10%, от общего потока теплоносителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голубятников В.А. и др. Автоматизация производственных процессов и АСУП в химической промышленности. М., Химия, 1978, с.156. 2.Авторское свидетельство СССР № 753442, кл. В 01 D 3/42, 1978.

,л

«Э 4, 9и/1знпфо11 д rofiirtJj

NJ