Способ автоматического управления ректификационной установкой Советский патент 1983 года по МПК B01D3/42 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к способам автоматического управления ректификационными установками с полностью связанными материальными и тепловьзми потоками и может быть использовано .при ректификации многокомпонентных смесей в нефтеперерабатывающей,нефтехимической и химической промышленности.

Известен способ автоматического управления ректификационной установкой путем регулирования расхода ку- бового продукта из второй колонны в зависимости от перепада давления в первой колонне., расхода кубового продукта, поступающего из первой во вторую колонну 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического управления ректификационной установкой путем регу- . лирования расхода орошения в первую колонну по температуре в ней, расхода орошения во вторую колонну в зависимости от температуры в ней, расхода продуктового потока, поступающего во вторую колонну, расхода парового потока, поступающего из второй колонны в первую, в зависимости от расходов продуктовых потоков колонн, расхода теплоносителя в зависимости от состава сырья 2,

Известный способ не позволяет

с уменьшить энергозатраты на получение продуктов требуемого качества и повысить качество переходного процесса в ректификационных установках с полностью связанными материальными

jQ и тепловЕдми потоками при изменениях расхода и состава сырья, поступающего в головную колонну.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат на получение про15дуктов требуемого качества за счет улучшения jca4ecTBa переходного процесса в трехколонных ректификационных установках с полностью связанными материальными и тепловыми потока20ми при изменениях расхода и состава сырья в первую (головную) колонну.

Поставленная цель достигается тем, что расход продуктовых потоков из второй колонны регулируют в эависи25 мости от расхода и состава сырья, расход орошения первой колонны регулируют в зависимости от расхода парового потока из первой колонны во вторую и от состава и расхода сырья,

30 а расход парового потока, поступающего в низ.первой колонны, регулиру ют в зависимости от расхода сырья. На чертеже представлена схема ос ществления способа. Установка предназначена для разделения трехкомпонентной смеси. Сырье поступает в головную ректификационную колонну 1, где происходит разделение смеси на дистиллят и кубовый остаток. Дистиллят колонны 1 в виде пара подается в питательную се цию колонны 2. Кубовый остаток колонны 1 подается на разделение в пи тательную секцию колонны 3. Дистиллят колонны 2 после охлаждения .в конденсаторе-холодильнике 4 поступа ет в емкость 5. Часть сконденсированного дистиллята возвращается в ко лонну 2 в виде .внешнего орошения, другая часть выводится как готовый продукт D . Кубовый остаток колонны 2 частично выводится как готовый про дукт Dj, оставшаяся часть подается в виде внешнего орошения в колонну Часть внутреннего жидкостного потока из питательной секции колонны 2 подается в головную колонну 1 в виде внешнего орошения L. Дистиллят колонны 3 в виде паров полностью поступает в низ колонны 2 для создания парового орошения. Кубовый -остаток колонны 3 выводится как готовый продукт Dg. Часть внутреннего парового потока из питательной секции колонны 3 подают в низ головной колонны для создания парового орошения, Сигнал с датчика 6 давлетшя, уста новленного в верхней точке колонны поступает на регулятор 7, управляющий регулирующим органом 8, установленным на линии подачи паров с верха колонны 1 в питательную секцию колон ны 2. Сигнал о расходе внешнего орошения в колон-ну 1 от датчика 9 расхода через преобразователь 10 поступает на регулятор 11, управляющий ре регулирующим органом 12, установленным на линии подачи внешнего орошения в колонну 1, На регулятор 11 поступает задающий сигнал с вычисли-тельного устройства 13. Вычислительное устройство 13 обрабатывает сигналы о расходе и составе сырья, поступающие с датчиков 14 и 15 через преобразователи 16 и 17, и сигнал о расходепаров дистиллята из колонны 1, поступающий от датчика 18 расхода через преобразователь 19, и формирует Зсщающий сигнал по соотношению Ц-,-Ри,А1,,) () где F - расход сырья; 2,7-2 концентрация первого и втор го компонентов в сырье; А - коэффициент, зависящий от состава сырья. Если значение L, вычисленное из соотношения (1), не равно текуще му значению L, то регулятор 11 изменяе-т командный сигнал на регулирующий орган 12 для выполнения указанного равенства. Давление в колонне 2 поддерживается контуром, включающим в себя датчик 20 давления, регулятор 21 и регулирующий орган 22, установленный на линии 23 подачи хладагента в конденсатор-холодильник 4. Сигнал с датчика 24 давления, установленного в верхней точке колонны 3, поступает на регулятор 25, управляющий регулирующим органом 26, установленным на линии подачи паров дистиллята с верха колонны 3 в низ колонны 2. Уровень в флегмовой емкости 5 поддерживается регулятором 27 с регулирующим органом 28, установленным на ЛИН.ИИ подачи внешнего орошения в колонну 2 . Сигнал о расходе готового продукта D с датчика 29 через преобразователь 30 поступает на регулятор 31, управляющий регулирующим органом 32, установленнЕлм на линии отбора готового продукта D. . На регулятор 3d поступает также задающий сигнал с вычислительного блока 33. Вычислительный блок 33 производит решение, например, методом Гаусса системы линейных алгебраических уравнений следующего вида; ,--0, vDiXi u I, ., V-baX -DbXj, I,--T),X 23 - концентрация третьего компонента в сы, рье : заданные концентрации первого компонента в готовых продукы и Ыа , заданные концентрации второго компонента в готовых продуктах ; заданные концентра3 3 ции третьего компонента в готовых продуктах. На вычислительный блок 33 поступают сигналы о расходе и составе сырья с датчиков 14 и 15 через преобразователи 16 и 17. Решением системы уравнений (2) являются значения отборов готовых продуктов D , D и D ;j. Если расчетное значение расхода готового продукта Of не совпадает с текущим значением D , то регулятор 31 отрабатывает регулирующее воздействие на регулирующий орган 32 до выполнения указанного равенства. Аналогично производится регулирование отбора готового продукта Dx. Если расчетное значение отбора D не совпадает с текущим значением D., поступающим с датчика 34 через преобразователь 35, то регулятор 36 отрабатывает регулирующее воздействие на регулирующий орган 37, , установленный на лийии отбора D, до выполнения указанного равенства. Сигнал о расходе парового потока, поступающего в йиз колонны 1, с датчика 38 через преобразователь 39 пос тупает на регулятор 40 соотношения, управляющий регулирующим органом 41, установленным на линии подачи парово го noToi a в низ колонны l.Ha регулятор 40 поступает также сигнал о расхо де сырья с датчика 14 через преобразо ватель 16. Уровень в кубе колонны 1 поддерживают регулятором 42 с регулирующим органом 43, установленным на линий подачи кубового остатка из колонны 1 в питательную секцию колонны 3. Уровень в кубе колонны 2 поддерживают регулятором 44 с регулирую щим органом 45, установленнЕлм на линии подачи внешнего орошения в колонну 3. Уровень в кубе колонны 3 поддерживают регулятором 46 с регулирующим органом 47, установленным ; на линии отбора готового продукта D.J Сигнал о расходе теплоносителя в кипятильник 48 с датчика 49 через преобразователь 50 поступает на регулятор 51, управляющий регулирующим органом 52, установленным на линии подачи теплоносителя в кипятильник 48. На регулятор 51 поступает также корректирующий сигнал с .регулятора 53. На регулятор 53 поступает сигнал с датчика 54 состава готового продукта D через преобразователь 55. При уменьшении концентрации целевого компонента в готовом продукте D, регулятор 53 отрабатывает корректирующий сигнал регулятору 51 на увеличение,расхода теплоносителя в кипятильник 48, Предлагаемый ctioco€ автоматического регулирования обеспечивает повышение качества переходного процесса за счет использования принципа регулирования по возмущению со стороны расхода и состава сырья, что улучшает качество переходного процесса, уменьшая инерционность системы в целом . Качество переходного процесса улучшается также в результате поддержания необходимых соотношений между материальными потоками. Формула изобретения Способ автоматического управления ректификационной установкой путем регулирования расходов орошения f паро- вых потоков, продуктовых потоков и теплоносителя, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат на получение продуктов требуемого состава за счет улу чшения качества переходного процесса,расход продуктовых потоков из второйколонны регулируют в зависимости от расхода и состава сырья в первую колонну,расход орошения первой колонны регулируют в зависимости от расхода парового noiroKa из первой колонны во вторую и от состава и расхода сырья, а расход парового потока, поступающего в низ первой колонны из третьей, регулируют в зависимости от расхода сырья. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 644497, кл. В 01 D 3/42, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 3214447/26, кл, В 01 D 3/42, 1980.