Способ регулирования процесса разделения воздуха в криогенной установке Советский патент 1982 года по МПК F25J3/04 G05D27/00 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА В КРИОГЕННОЙ УСТАНО 8КЕ

1

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами химической, металлургической промышленности и может быть применено, например, в установках разделения воздуха большой производительности предназначенных для одновременного получения жидких и газообразных продуктов разделения воздуха.

Известен способ автоматического регулирования процесса разделения воздуха на криогенных установках с детандером, несколькими ректификационными колоннами и конденсаторами-испарителями , заключающийся в изменещ1и холодопроизводительности детандера в зависимости от уровня жидкости в нижней части верхней колонны, соединенной с ковденсатором-испарителем по принципу сообщающихся сосудов, при поддержании постоянных значений уровней в нижней ректификационной колонне и во всех остальных аппаратах воздухоразделительной установки 1.).

Недостатком известного способа управления является то, что для всех режимов работьс установки поддерживается постоянное наиболь-щее значение уровня жидкости в конденсаторе испарителе, соответствующее, наименьщий из всех возможных к данном рабочем диапазоне изменения производительности тепловой нагрузки конденсатора-испарителя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является-способ регулирования процесса разделения воздуха на криогенных установках с детандером, ректификационными колоннами и конденсаторами-испарителями, заключающийся в изменении холодопроизводительности детандера, в зависимости от уровня жидкости в нижней ректификационной колонне прИ1 поддержании постоянного уровня в верхней колонне 2.

Недостатком данного способа является то, что для режимов работы, отл1{чных от режима с минимальной тепловой нагрузкой, эффективность работы установки снижается, так как каждому режиму работы установки соответствует определенный оптимальный уровень жидкости в конденсаторе-испарителе, обеспечиваю,щий минимальное давление конденсации-при соблюдении условий взрывобезопасности. При9чем увеличение тепловой нагрузки при неизмен ном значении уровня в конденсаторе-испарителе, может привести к такому увеличению кратности циркуляции, на которое не рассчитана спускная система конденсатора. Указанны недостатки приводят к увелйчеи ию энергозатрат на получение продуктов разделения воздуха, так как приходится поддерживать несколько завышенное давление компрессоров, по сравнению с давле1шем, соответствующим j оптимальному ypoBino для данной тепловой нагрузки конденсатора, и так же к сужению : возможного диапазона паропроизводительности конденсатора-испарителя из-за возрастания кратности циркуляции при больших нагрузках Цель изобретения - снижение знергозатрат на разделение воздзоса,. расширение диапазона работы установки и улучшение условий взрывобезопасности. Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу, при изменении режима работы установки определяют оптимальное значение уровня жидкости в конденсаторе-испарителе в зависимости от его тепловой нагрузки и давления кипения, сравнивают с теку щим значением и в соответствии с величиной и знаком рассогласования корректируют заданное значение уровня жидкости. Кроме того , тепловую нагрузку -конденсатора-испарителя определяют в зависимости от расхода перерабатываемого воздуха и расхода детандерного потока. Тепловую нагрузку определяют в зависимости от расходов азота, поступающего на конденсацию в конденсатор-испаритель, либо расхода кислорода, выходящего из конденсато испарителя. Оптимальное значение уровня жидкости оп ределяют в зависимости от тепловой нагрузки давления кипения, значения концентрации кислорода и азота в конденсаторе-испарителе. На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа. Система управления процессом разделения воздуха содержит конденсатор-испаритель 1, соединенный по принципу сообщающихся сосудов с верхней ректификационной крлон ной 2, нижнюю ректификационнзто колонну 3 детанДер 4, регулятор 5 уровня жидкости в верхней колонне 2 и в конденсаторе-испарителе 1 с исполнительным органом 6, установленном на потоке жидкого воздуха в верхнюю колонну, вычислительные блоки и 8, блок 9 сравнения. Способ реализуется следующим образом. Текущую информацию от .датчика 10 расхода перерабатываемого воздуха и датчика П расхода детандерного потока подают в вычислительный блок 7, где рассчитывают тек)шдее 4 ;значение тепловой нагрузки, давление кипения от датчика 12 давления подают в вычислительный блок 8. В вычислительном блоке 8 определяется оптимальное значение уровня жидкости, обеспечивающее минимальное значение давления конденсации при соблюдении условий взрывобезопасности. Полученное в блоке 8 значение уровня жидкости сравнивается в блоке 9 сравнения с текущим значением уровня жидкости в конденсаторе-испарителе измеряемым датчиком 13, сигнал рассогласования подают на вход регулятора 5, который формирует управляющий сигнал, воздействующий на исполнительный орган 6. Значение тепловой нагрузки можно также найти, подавая текущую информацию от датчика расхода азота, поступающего на конденсащ1ю в конденсатор-испаритель, в вычислительный блок 7, либо, подавая в блок 7 информацию от датчика расхода кислорода, выходящего из конденсатора-испарителя. Оптимальное значение уровня жидкости можно также определять, дополнительно учитывая информацию. Поступающую, от датчиков концентрации азота и кислорода, подавая значение концентраций и давления в блЪк 8. Использование изобретения позволит при уменьщении давления в компрессоре на 0,10,2 ати и расширении диапазона работы установки снизить затраты электроэнергии на 0,51,5% и получить экономический эффект в размере 400-550 тыс. руб. в год от десяти уста.новок разделения воздуха. Формула изобретения 1.Способ регулирования процесса разделения воздуха в криогенной установке с детандером ректификационными колоннами и конденсаторами-испарителями путем поддержания постоянного уровня жидкости в конденсатореиспарителе, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат на разделение воздуха, расширения диапазона работы . установки и улучшения условий взрывобезопасности, определяют оптимальное значение уровня жидкости в конденсаторе-испарителе в зависимости от его тепловой нагрузки и давления кипения, сравнивают с текущим значением и в соответствии с величиной и знаком рассогласования корректируют заданное значение уровня жидкости. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что тепловую нагрузку определяют в зависимости от расхода перерабатываемого воздуха и расхода детандерного потока. 3.Способ по п. 1,отлич, ающийся тем, что тепловую нагрузку определяют в зависимости от расхода азота, поступающего на ковденсацию в конденсатор-испаритель.

4,Способ но п. 1,отличающнйс я тем, что тепловую нагрузку определяют в зависимости от расхода кислорода, выходящего из конденсатора-испарителя.

гО

вой нагрузки, давления кипения, значения ; конце гграцш1 кислорода и азота в конденсаторе-испарителе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/Z

С