Устройство для автоматического управления процессом ректификации

зйфЮЪивъ е;ых;,.;М:Д Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКО ВИДЕТ 1) Дополнительное к авт. с ву -(22) Заявлено 0901,78 (21) с присоединением заявки М 566567/23"2 01 Р 3/4 Государственный комитет по делам изобретений и открытийПриоритет ллетень йо убликовано 05.04,80,) УДК 66,012-52(088.8) ата опубликования описания 080480(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВДЕНИЯ ПРОЦЕССОМ Р ЕКТИФИКАЦИИО тво реализует упматериальному и путем изменения подачи теплоносиИзобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом ректификации в тарельчатых колоннах и может найти применение в химической, нефтехимической и других: ,отраслях промышленности, например в производстве олефинов .Известно устройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее регулятор температуры сырья,. связанный с регулятором соотношения пар-сырье, задающий вход которого через регулятор соеди-нен с датчиком состава кубового продукта, регулятор уровня, св язанный с клапансм отбора кубового продукта, регулятор давления, связанный с клапаном отбора дистиллата в газовой фазе. Крсие того, устройство включает в 2 себя регулятор уровня во флегмовой емкости, связанный с клапаном расхода флегм, и регулятор температуры дистиллата, связанный с клапаном подачи хладоагента в дефлегматор (1) .Известно также устройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее датчик состава сырья,датчик температуры сырья, связанный через регулятор с клапаном расхода кубовой жидкости, датчик расхода сырья, соединенный с регулятором соотношения пар-сырье вход которого через регулятор соединен с датчиком состава кубового продукта, регулятор уровня и датчик давления в колонне, связанный через регу лятор с клапаном отбора дистиллата 2 .Известное устройсравление колонной потепловому балансамотбора дистиллата ителя.К недостаткам известного устройства относится неудовлетворительное качество регулирования состава продуктов при переменной температуре сырья, что связано с отсутствием в устройстве элементов, реализующих изменение управляющих воздействий при изменении температуры сырья.Целью изобретения является повышение качества регулирования состава продуктов ректификационной колонны.Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком расчета доли пара в сЫрье, оптимизатором, корректирующим блоком и-сумматором, один вход которого через-ойтЪмйзатор"соединен с датчиком состава сырья, другой вход через блокрасчета доли пара в сырье связан сдатчиками состава сырья, температуры,сырья, и давления в колонне, а выходчерез корректирующий блок соединен свходами регулятора температуры сырья.Иэвестночто основными возмущениями для процесса ректификации являются расход, состав и температура, сырья. Возмущения, поступающие навход колонны, вызывают нарушение теп,лового и материального балансов, чтов свою очередь приводит к отклонению-составапродуктов от заданных значений,Известные устройства осуществляюткомпенсацию возмущений по расходу и" "сбЬтаву сырья изменением управляющихвоздействий отбор дистиллата и подача теплоносителя) с коррекцией по составу продуктов.Известно "также, чтопринцип компенсации возмущений до входа и колонну позволяет стабилизировать-процесс ректификации беэ испбльзованйясложных устройств.Данное устройство осуществляеткомпенсацию возмущений пЬ"сЖтаву"="сйрья" до"входа в кблонну путем изменения температуры сырья.Способ компенсации основывается на известномпринципе оптимальной статикипроцес са ректификации. Согласно этому принципу степень отбора-продукта, например дистиллата, Ез численно равна относительной мольной концентрации сум 1 И Мейколетучих кбйПЬнейтов"в питании 22, т е, Е = Р 2Непосредственная реализация этого" принципа часто бывает затрудненавследствие необходимости стабилизациидавления в колонне отбором=дйсТЙллата и уровня в кубе отбором кубовогопродук та.Данное устройство косвенно реализует принцип оптимальной статики поддержания"равенства между долей пара всырье ц исуммой легколетучих"компо-нентов в питании Б 2 , т.е. ц = Х Е". путем изменения твййературы сырьяпри-изменении состава сырья и бази- руется на регуляторе давления, связанном с клапаном отбо 1 Ф"3 истиллатав газовой фазе,; ирегуляторб"7 ройнМ;связанном с клапаном отбора кубовойжидкости,На чертеже представлена принциййальная схема устройства,устройство-дйя"аВФбма:тйческого управления ректификационной колонной 1,например, со встроенными дефлегмато"ром и теплообменником 2 на потокесырья содержит датчик Э с 6 стЗЗЙ бЩ 5 ьядатчик 4 температуры сырья, связанныйчерез регулятор 5 с клапаном б расхода части кубовой жидкости, датчик 7"расхода сырья, связанный с регулято".Ф ром 8 с оотношенияпар-сырье, другие входы которого соединены с датчиком 9 подачи теплоносителя и через регулятор 10 с датчиком 11 состава кубовой жидкости, а выход подключен к клапану 12 подачи теплоносителя,Устройство также содержит датчик13 давления, связанный через регулятор 14 с клапаном 15 отбора дистиллата, датчик 16 уровня, связанныйчерез регулятор 17 с клапаном 18отбора кубовой жидкости.кроме того, устройство включаетв себя блок 19 расчета доли пара всырье 19, входы которого подключенык датчикам Э, 4 и 13, а выход связан1 з с сумматором 20, другой вход которого через оптимизатор 21 соединен сдатчиком 3 состава.Выход сумматора 20 через корректирующий блок 22 соединен с входом20 регулятора 5 температуры сырья,Работает устройство следующим образом,При изменении состава сырья, фик- .сируемого датчиком 3, блок 10 расче-.9 та доли пара в сырье рассчитываетсяс учетом существующей температурысырья, измеряемой датчиком 4, и давленияв колонне, измеряемого датчиком13, текущее значение доли пара в питании ц. Оптимизатор по информацииот датчика 3 определяет термодинамически оптимальное значение. доли параЧ, равное сне концентраций легкихкомпонентов в сырье, т,е. с 1 = Я 2 дСумматор 20 определяет разность между оптимальным и текущим значениемФдоли пара в сырье, т.е. дс 1 = с - с 1.Исходя из значения дс 1, корректирующий блок 22 иэмеияет задание регулятору температуры сырья 5, который на40 основе информации от датчика 4 температуры изменяет расход части кубовой жидкости в теплообменник 2 воздействием на клапан 6. Благодаря работе блоков 19 и 22, сумматора 20 ирегулятора 5 на входе колонны устанавливается новая температура сырья,при которой доля пара в сырье будетсоответствовать термодинамически оптимальной. При этом внутри колонны 1у устанавливается такое соотношение по тбкбв пара и жидкости,. при которомизменение потока пара будет равно из"мейению сдержания легких компонентовв сырье,"а"изменение потока жидкостибудет главно изменению содержания тяжелых компонентов в сырье. Изменениепотока пара в колонне 1 вызывает изменение давления в колонне, замеряемого датчиком 13. Регулятор 14 давления по информации от датчика 1349 воздействием на клапан 15 стабилизируег"давление в колонне за счет из"менения отбора дистиллата. При этомизменение отбора дистиллата будет-"Равно изменению содержания легкихЯ компонентов в сырье.725684 ЦНИИПИТираж 809 каз 5 дписн Изменение потока жидкости в колонне вызывает изменение уровня в кубе, Регулятор 17 уровня по информации от датчика 16 воздействием на клапан 18 стабилизирует уровень вкубе колонны за счет изменения отбора 5 кубового продукта, При этом измене-. ние отбора кубового продукта будет равно изменению содержания тяжелых компонентов в сырье.Таким образом, данное устройство для автоматического управления ректификационной колонной косвенно обеспечивает выполнение принципа оптимальной статики процесса ректификации (принципа сохранения материального баланса), воздействуя иа температуру сырья при изменении состава сырья.При изменении расхода сырья доля пара в сырье не рассчитывается и температура сырья не изменяется, а изменяется лишь подача теплоносйтеля ре гулятором 8 соотношения по информации от датчика 9 расхода, регулятора 1 0 и датчика 11 состава кубового продукта воздействием на клапан 12.ИИспользование устройства позволяет более точно поддерживать составы продуктов колонны прч переменных составе и расходе сырья. В свою очередь, это приводит к уменьшению метан-эти- ЗО лен ов ого рецик ла, отв одимого с в ерха колонны на 20-30, что составляет 25- 50 кг/час. Уменьшение рецикла позволяет с одной стороны уменьшить энергозатраты на компримирование и разде- З ление, а с другой повысить производительность по этилену за счет переработки дополнительного количествапирога за.Экономический эффект от внедренияпредлагаемогО изобретения составит22120 руб.фоумула изобретенияУстройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее датчик состава сырья дат-чик температуры сырья, связанный через регулятор с клапаном расхода части кубовой жидкости, датчик расходасырья, связанный с регулятором соотношения пар-сырье, задающий вход которого через регулятор соединен сдатчиком состава кубового продуктарегулятор уровня и датчик давленияв.колонне, связанный через регуляторс клапаном отбора дистиллата, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения качества регулирования состава продуктов, оно дополнительно снабжено блоком расчета долипара в сырье, оптимизатором, коррек-тирующим блоком и сумматором, одинвход которого через оптимизатор соединен с датчиком сырья, другой черезблок расчета доли пара в сырье связан с датчиками состава сырья, температуры сырья и давления в колонне,а выход через корректирующий блоксоединен с входом регулятора температуры сырья.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент СШК У 3322650,кл. 203-1, 19682. Патент СШК Р 3361646,кл. 202-206, 1968 (прототип) . Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная,4