Система автоматического управления блоком ректификационных колонн

НИЕ ИЗОБРЕТ ЮЬ у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ВТС СМУ СИДЛСТВ(72) Э.И. Склярский, Ю.А. Брускин, И.М, Гаврилин и А.И. Луговской (71) Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (53) 66.012-52(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 475163, кл, В 01 Р 3/42, 1973.2. Анализ Фракционирующей части установки каталитического крекинга как объекта автоматического управления. Отчет ТО-27-03. И., 1 НИНКА, 1969, с, 3-6.(54)(57).СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ РЕКТИФИКАЦИОННЦХКОЛОНН, содержащая регуляторы давления, соединенные с клапанами налиниях подачи верхних продуктов ре тификационных колонн в конденсаторы, регуляторы уровня продуктов в рефлюксных емкостях, связанные с регуляторами расхода, соединенными с .датчиками расходов и клапанами на линиях откачки жидких Фракций из рефлюксных емкостей, клапан на линии подачи верхнего продукта из первой колонны в середину второй колонны, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения знергозатрат на проведение процесса, система допол. нительно содержит последовательно соединенные блок извлечения квадратного корня и инвертирующий сумматор, причем датчик расхода жидкой фрак, ции, поступающей из первой рефлюкс- с: ной емкости во вторую колонну, свя- Ф ,зан с входом блока извлечения квадрат- уу ного корня, а выход инвертирующего %ф ф сумматора - с клапаном на линииподачи верхнего продукта из первой колонны в середину второй колонны.Изобретение относится к системамавтоматического. управления блокамиректификационных колонн. и можетбыть использовано при автоматизациитехнологических процессов нефтеперерабатывающей промышленности, например установок четкой ректификациибензиновых фракций или газофракционирующих установок.И звестна система автоматическогоуправления блоком ректификационных 0колонн, содержащая анализатор идатчик расхода на линии. откачки жидкой фракции из рефлюксной емкостиво вторую колонну., регулятор состава, связанный с вычислительным блоком, вход которого соединен с датчи"ком расхода целевого продукта, выходящего из второй колонны, а выход - с регулятором температурыпродукта первой колонны 1 .Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является система автоматического управления блокомректификационных колонн, содержащаярегуляторы давления, соединенные склапанами на линиях подачи верхнихпродуктов ректификационных колоннв конденсаторы, регуляторы уровняпродуктов в .Рефлюксных емкостях,связанные с регуляторами расхода, З 0соединенными с датчиками расходови клапанами на линиях откачки жидких фракций из рефклюсных емкостей,клапан на линии подачи верхнего продукта из первой колонны в середину 35второй колонны 2 .Однако нри использовании системыавтоматического управления расходу"ется избыточное количество орошения,доведение которого до требуемой 40температуры обеспечивается за счетрасходования дополнительных энергетических ресурсов (например, воды.Это обуславливается тем, чтопаровая и жидкостная фазы вводятся 45в среднюю часть второй ректификационной колонны в произвольных количествах,Целью изобретения является сокращение энергетических затрат на проведение процесса.50Поставленная цель достигаетсятем, что.система, содержащая регуляторы давления, соединенные с клапанами на линиях подачи верхних продуктов ректификационных колонн55в конденсаторы, регуляторы уровняпродуктов в рефлюксных емкостях,связанные с регуляторами расхода,соединенными с датяиками расходови клапанами на линиях откачки жидких Фракций из рефлюксных емкостей,клапан на.линии подачи верхнего продукта иэ первой колонны в серединувторой колонны, дополнительно содержит последовательно соединенные блок иэвлечения квадратного корня и инвертиРУющий сумматор, причем датчик Расхода жидкой фракции, поступаво вющей из пеРвой рефлюксной емкостио вторую колонну, связан с входомблока извлечения квадратного корняУа выход инвертирующего сумматора -с клапаном на линии подачи верхнего продукта иэ первой колонны в середину второй колонны.На чертеже показана блок-схемасистемы автоматического управленияблоком ректификационных колонн.Система автоматического управления содержит сырьевой трубопровод 1,первую ректификационную колонну 2,первый конденсатор 3, первую рефлюксную емкость 4, насос 5, вторую ректификационную колонну 6, второй конденсатор 7, вторую рефлюксную емкость 8, трубопровод 9, первый рибойлер 10 второй рибойлер 11, первый регулятор уровня 12, первый регулятор расхода 13, задатчик 14,первый датчик уровня 15, первый датчик расхода 16, клапан 17, расположенный на выходе насоса 5, трубопровод 18, первый регулятор давления 19, второй регулятор давления 20, клапан 21,. клапан 22, первый датчик давления 23, второй датчик давления 24, задатчик 25 и 26, блок 27 извлечения квадратного корня, инвертирующий сумматор 28, клапан 29, трубопровод 30, второй датчик уровня 31, второй регулятор уровня, 32, задатчик 33, второй регулятор расхода 34, второй датчик расхода 35 и клапан 36, при этом выходы первого и второго датчиков уровней 15 и 31 соединены с первыми входами первого и второго регуляторов уровней 12 и 32, соответственно вторые входы - с задатчиками 14 и 33, а выходы с первым и вторым регуляторами расхода 13 и 34, выход первого датчика расхода 16 соединен через первый регулятор расхода 13 с клапаном 17 и через блок извлечения квадратного корня и инвертирующий сумматор 28 с клапаном 29 и выходы первого и второго датчиков давления 23 и 24 связаны через первый и второй регуляторы давления 19 и 20 с клапанами 21 и 22.Система автоматического управления работает следующим образом.Широкая бензиновая фракция (например, НК)поступает по сырьевому трубопроводу 1 в первую ректификационную колонну 2. Образующиеся в ней пары дистиллята проходят пер" вый конденсатор 3, где конденсируют ся и попадают в первую рефлексную емкость 4, откуда в ниде жидкости фракция НКО насосом 5 подаютсйсередину второй ректификационной колонны 6, Часть паров дистиллятаиз первой ректификационной колонны 2 непосредственно подается также в середину второй ректификационной колонны б. Пары дистиллята второй ректификационной колонны б проходят второй конденсатор 7, где конденсируются и попадают во вторую рефлюксную емкость 8, откуда в виде жндкости фракция ИК)подаются на орошение второй ректификационной колонны б и откачиваются в качестве целевого продукта по трубопроводу 9. Подвод тепла в нижней части первой и второй ректификационных колонн 2 и б,обеспечивается с помощью первого и второго рибойлеров 10 и 11 соответственно. Жидкие продукты иэ рибойлеров 10 и 11 - фрак. ция НКи фракция 62-855 соответственно.откачиваются с установки в , виде целевых продуктов.Поддержание уровня жидкости в первой рефлюксной емкости 4 обеспечивается с помощью первого регулятора уровня 12, выходной сигнал которого воздействует на задание первого регулятора расхода 13 Фракции НКО; задание первому регулятору уровня 12 формируется оператором с помощью эадатчика 14, измерение уровня жидкости производится первым задатчиком уровня 15, измерение расхода фракции НКО- первым датчиком расхода 16; выходной сигнал регулятора расхода 13 воздействует на клапан 17, расположенный на трубопроводе 18 подачи фракции НКд во вторую ректификационную колонну б.Давление в ректификационных ко- . лоннах 2 и 6 поддерживается первым и вторым регуляторами давления 19 и 20 соответственно путем воздействия на клапаны 21 и 22, измерение давлений,производится с помощью первого и второго датчиков давления 23 и 24, а Формирование заданий - с помощью задатчиков 25 и 26.Поддержание соотношения парового и жидкостного потоков на входе второй ректификационной колонны б обеспечивается следующим образом.Выходной сигнал датчика расхода 16 подается на вход блока 27 извлечения квадратного корня, который обеспечивает линейность расходной характеристики.В блоке 27 извлечения квадратного корня рассчитывается расход жидкостного потокав трубопроводе 18 по Формуле где Ж - коэффициент расхода, учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению потока; Во - площадь поперечного сечения отверстия диафрагмыпервого датчика расхода 16;плотность жидкостногопотокафЬР - перепад давления на диафрагме, измеряемый первымдатчиком расхода 16.Так как плотность жидкостного потокаколеблется в реальных условиях незначительно, расход Я - однозначно определяется выходным сигналом первого датчика расхода 16.Выходной, линейный относительно измеряемого расхода, сигнал блока 27 поступает на минусовой вход инвертирующего сумматора 28 и далее - на клапан 29, расположенный на трубопроводе 30 подачи паров дистиллята во вторую ректификационную колонну б. Инвертирующий сумматор 28 реализует Функцию где Р ,и Рзх - выходной и входнойсигналы инвертирующего сумматора 28;Ро - опорный сигнал.Применение инвертирующего сумматора 28 позволяет изменять расход парового потока по трубопроводу 30 прямо пропорционально расходу жидкостного потока по трубопроводу 18, несмотря на то, что клапан 29 по условиям техники безопасности применен типа "воздух закрывает".Таким образом, при изменении расхода жидкостного потока по трубопроводу 18 происходит пропорциональное ему изменение хода клапана 29, а так как давление до и после клапана 29 стабилизируется регуляторами 19 и 20, то и расход парового потока по трубопроводу 30 изменяется пропорционально расходу жидкостного потока по трубопроводу 18. Регулирование уровня во второй рефлюксной емкости 8 осуществляется следующим образом. Выходные сигналы задатчика 33 и второго датчика уровня 31 поступают на входы второго регулятора уровня 32, выходной сигнал которого, в свою очередь, воздействует на задающий вход второго регулятора расхода 34; на вход последнего поступает также сигнал от второго датчика расхода 35, выходной сигнал второго регулятора расхода определяет положение клапана 36.При имеющих место колебаниях расходов даровой и жидкой фаз на входе второй ректификационной колонны доля отгона колеблется в среднем с0,523 на +10. Соответственно, количество подаваемого в колонну орошения колеблется на 18. Работа1058569 с иэбаточнам орошением приводит кэнергетическим затратам в количестве 1398380 ккал/ч. Использование Составитель Т.ЧулковаТехред В.Далекорей, КорректорО.Ти/5 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная филиал Редактор Г.Г Заказ 9774/3 Тираж 68НИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва ве ет Жданной системы обеспечивает сокра щение энергоэатрат на проведениепроцесса,Подписноого комитета СССРий и открытий