Способ автоматического управления процессом ректификации

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. свид-ву -Опубликовано 07.01.82. Бюллетень1 Дата опубликования описания 17.01.82 3) УДК бАвторызобретени В; И. Кулешков, Н. М.А. Н. Захаров орозов, А рифо р с.д,рдена Трудовогокрц ийетМУ"йроиаводтв 2 ндое Государст Красно комплексноныи Зна и ен льныиователь ковско от и Новомо нение А автоматизац объ(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИИзобретение относится к автоматизации. производственных процессов и может быть использовано в производстве кислорода из атсмоферного воздуха.Известен способ автоматического регулирования процесса ректификации путем изменения расхода детандерного потока в зависимости от уровня продукта в нижней колонне и расхода орошения верхней колонны в зависимости от уровня продукта в ней 1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического регулирования процесса ректификации, заключающийся в том, что при регулировании расхода продукционного кислорода вводят коррекцию по расходу воздуха и концентрации кислорода на промежуточной тарелке верхней ректификационной колонны, а расход орошения верхней ректификационной колонны изменяют в зависимости от концентрации кислорода в потоке орошения 2.Однако известный способ автоматического регулирования только повышает качество стабилизации продукционного кислорода, но также как и первый, не позволяет минимизировать потери кислорода с азотом при изменении нагрузки или холодопотерь установки разделения воздуха.Цель изобретения - минимизация потерь кислорода с азотом и увеличение производительности установки разделения воздуха.Указанная цель достигается тем, что расход продукционного кислорода и расход орощения верхней ректификационной колонны изменяют с соответствующими коэффициентами пропорциональности в зависимости от изменения давления в нижней ректификационной колонне и расхода детандерного потока, поступающего из нижней ректификационной колонны в верхнюю ректификационную колонну, при этом после каждого изменения расходов продукционного кислорода и орошения верхней ректификационной колонны измеряют концентрацию продукционного кислорода и содержание кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны и при превышении отклонения концентрации продукционного кислорода от заданного значения или концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны от минимально возможного значения изменяют указанные коэф 8963413фициенты пропорциональности, а величину минимально возможного значения кислорода в азоте определяют по давлению в нижней ректификационной колонне и расходу детандерного потока.На чертеже показана блок-схема системы автоматического управления, реализующей описываемый способ.Исходную смесь (воздух) подают в нижнюю ректификационную колонну 1, где происходит ее разделение на азот и обогащенный кислородом воздух (кубовую жидкость), который в качестве исходной смеси подают на разделение в верхнюю ректификационную колонну 2. Дефлегматором нижней ректификационной колонныи одновременно кипятильником верхней ректификационной колонны 2 служит конденсатор-испаритель 3. Дистиллят нижней ректификационной колонны 1 отбирают из карманов, расположенных в ее верхней части, и через переохладитель 4 направляют на орошение верхней ректификационной колонны 2. Для компенсации холодопотерь установки часть воздуха (детандершяй поток) отбирают из нижней ректификационной колонны 1, расширяют в турбодетандере 5 и при температуре, близкой к состояник насыщения, в качестве исходной смеси подают на разделение в верхнюю ректификапионную колонну 2. С низа верхней ректификапионной колонны 2 отбирают продукционный кислород, а сверху - азот,Система автоматического управления процессом ректификации состоит из вычислительной машины 6, па вход которой подают си 1 налы от датчиков 7 расхода потока, датчика 8 давления в нижней ректификациопной колонне 1, датчика 9 концентрации кислорода в азоте на выходе из ректификаиионпой колонны 2 и датчика 1 О концентраии ;, одукционного кислорода, Управляюгцис воздействия от вычислительной машины 6 пода 1 ог на задатчики регулятора 11 расхода продукционного кислорода и регулятора 12 расхода орошения верхней ректификациопной колонны 2. Способ автоматического управления прогсссом ректификации воздуха осуществлякл следующим образом.В вычислительную машину 6 с заданной частотой вводят сигналы, поступающие от датчика 7 расхода детандерного потока и датчика 8 давления в нижней ректификационпой колонне 1. После каждого опроса текущие значения этих параметров сравнивают с их значениями, полученными во время предыдугцего цикла опроса. Г 1 ри изменении расхода детандерного потока или давления в нижней ректификационной колонне 1 на величину, большую заданной, по вновь полученным значениям этих параметров определяют новое значение расхода продукционного кислорода и расхода орошения верхней ректификационной колонны 2. Расчет расхода продукционного кислорода и орошения верхней ректификационной колонны 2 производят по выражениямб= К,б + К,р+ К,у, (1)5б = К бд+ К Р+ К 6 У 5 Р (2)где (.1 к - расход продукционного кислорода;6, - расход орошения верхней ректификационной колонны 2;10Слд - расход детандерного потока;Р - давление в нижней ректификационной колонне 1;- заданная концентрация продукМционного кислорода;15 К, - Кв - постоЯнные коэффициенты.Значения постоянных коэффициентовК, - Кб находят по математической модели процесса из условия минимума потерь кислорода с азотом, в результате чего расход продукционного кислорода, рассчитанный по выражению (1), является максимально возможным для данных условий работы установки разделения воздуха.После каждого изменения сигналов задания регулятору 11 расхода продукционного кислорода и регулятору 12 расхода орошения верхней ректификационной колонны 2 поступающих от вычислительной машины 6, по окончании переходного процесса в установке разделения воздуха опрашивают датчик 9 концентрации кислорода в азоте на З 0 выходе из верхней ректификационной колонны 2 и датчик 10 концентрации продукционного кислорода.Значение концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной 35колонны 2 сравнивают в вычислительной машине 6 с ранее найденным оптимальным значением, а значение концентрации продукционного кислорода - с заданной концентрацией продукционного кислорода. Если абсолютное значение разности сравниваемых параметров превышает заданную величину, то изменяют коэффициенты пропорциональности К 1-Квзависимостей (1) и (2), используемых в вычислительной машине 6 для определения расхода продукциионного кислорода и расхода орошения верхней45 ректификационной колонны 2.В отличие от известных способов автоматического управления процессом разделения воздуха, назначение которых сводится исключительно к стабилизации технологического режима, предлагаемый способ позволяет находить наилучший режим процесса ректификации, обеспечивающий для любых текущих условий максимально возможную производительность установки разделения воздуха. Внедрение данного способа поз 55 валяет повысить производительность установки разделения воздуха на 3 - 4%, при неизменных затратах на производство кислорода.Чулковас Корректор МПодписноемитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5Ул Проектная 4 Состави Техред А. Тираж 541 дарственно изобретен Ж - 35, Р нт, г. Ужель ТБойк ароши едактор С. Патрушев аказ 11670/23 ВНИИПпо 13035, М лиал ППП го к й и аушс город Госу елам сква,Пате Способ автоматического управления процессом ректификации воздуха, осуществляемом в верхней и нижней ректификационных колоннах, путем регулирования расхода продукционного кислорода и расхода орошения верхней ректификационной колонны, отличающийся тем, что, с целью минимизации потерь кислорода с азотом и увеличения производительностиустановки разделения воздуха, расход продукционного кислоро да и расход орошения верхней ректификационной колонны изменяют с соответствующими коэффициентами пропорциональности в зависимости от изменения давления в нижней ректификационной колонне и15 расхода детандерного потока, поступающего из нижней ректификационной колонны в верхнюю ректификационную колонну, при этом после каждого изменения расходов продукционного кислорода и орошения верхОней ректификационной колонны измеряют концентрацию продукционного кислорода и содержание кислорода в азо 1 е на выходе из верхней ректификационной колонны и при превышении отклонения концентрации продукционного кислорода от заданного значения или концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны от минимально возможного значения изменяют указанные коэффициенты пропорциональности, а величину минимально возможного значения кислорода в азоте определяют по давлению в нижней ректификационной колонне и расходу детандерного потока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Мв 2813581/26,кл, Р 25 Л 3/00, 1979,2. Авторское свидетельство СССРМо 300197, кл. В 01 Р 3/42, 1969.