Способ автоматического регулирования процесса ректификационной очистки смесей от низкокипящих компонентов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 5083 1) 4 В 01 0 3/42 5 П 27/ ИЯ ОПИСАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Отделение Ф 1 Томского политех нического института им. С.М.Кирова (72) Б.Г.Лещев и Ю.В.Трухин(56) Авторское свидетельство СССР У 1053846, кл. В 01 Э 3/42, 1982.Авторское свидетельство СССР У 251537, кл. В 01 Р 3/42, 1961. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕКТИфИКАЦИОНКОЙ ОЧИСТКИ СМЕСЕЙ ОТ НИЗКОКИПЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ(57) Иаобретение относится к управлению ректификационными колоннами, может быть использовано при автоматиэации процесса очистки смесей,содержащих незначительное количествонизкокипящих примесей, и позволяетстабилизировать протекание процесса,сократить потери ценного компонентаи повысить качество целевого продукта. При реализации способа измеряюттемпературу и давление в дефлегматоре, плотность хладагента и его температуру на выходе и входе дефлегматораВычисляют сумму теплоты фазового перехода и количества тепла, выделяемого парами низкокипящего компонента, а также фактическое значение количества тепла, отводимого хладагентом. В зависимости от соотношенияуказанных величин корректирует подачу хладагента в дефлегматор, 1450838Изобретение относится к управлениюректификационными (отпарными) колоннами и может быть использовано, в частности, при автоматизации процесса очистки смесей, содержащих незначительное количество низкокипящих примесей.Целью изобретения является стабилизация режима работы колонны, сокра ение потерь ценного компонента и овьппение качества целевого продукта.На чертеже приведена блок-схема стройства для реализации способа втоматичнского регулирования. 15Разделяемая смесь подается на таелку питания колонны 1. В нижней части колонны 1 расположен кипятильник 2, обеспечивающий подвод необхоимого количества тепла, текущее 20 значение которого рассчитывается по показаниям датчиков температуры 3, ,4 и расхода 5, и поддерживается на ,заданном уровне изменением расхода ,теплоносителя с помощью клапана с 25 исполнительным механизмом б. Регулятор 7, воздействуя на клапан с исполнительным механизмом 8, стабилизиру,ет расход исходной смеси, анализатор 9 определяет ее состав. В верхней 30 части колонны расположен дефлегматор 10, обеспечивающий конденсацию паров целевого продукта и возвращение их в .колонну в виде флегмы. Датчики 11-13 измеряют соответственно температуру прямого и обратного потока хладаген,та, циркулирующего через дефлегматор, и его плотность, Регулятор 14 регулирует расходы хпадагента воздействием на клапан с исполнительным механизмом 15. Регулятор 16 поддерживает расход паров низкокипящей примеси на заданном уровне с помощью клапана с исполнительным механизмом 17. Датчики 18-20 измеряют соответственно температуру и давление в дефлегматоре и температуру паров перед дефпегматором. Регулятор 21 уровня воздействием на клапан 22 стабилизирует расход. целевого продукта (кубо 50 вой жидкости). Сигналы от датчиков состава, расхода давления и температуры подаются на вход цифрового вычислительного устройства 23. Кроме того, в вычислительное устройство 2355 вводятся данные о требуемом составе паров, удаляемых из колонны, целевого продукта, а также информация о теплофиэических свойствах теплоноси теля и хладагента, необходимая длярасчета текущих значений количестватепла, подводимого к кипятильнику 2и отводимого от дефлегматора 10 колонны,Способ осуществляют следующим образом.По величинам расхода и составаисходной смеси вычислительное устройство 23 рассчитывает количество продуктов разделения заданного состава,Расчет производится по уравнениюматериального баланса, которое, например, по низкокипящему компонентуимеет вид:Ь Х = В. Х + Вгде Ь - количество исходной смеси,моль ",Е - копичество кубовой жидкости,моль;В - количество паров низкокипящего компонента (НК), моль;Х - концентрация НК в исходнойсмеси, мол, доли;Х в концентрац НК в кубовойжидкости, мол, доли;УЬ - концентрация НК в удаляемыхиэ колонны парах, мол.доли.Иэ этого уравнения определяетсятребуемая величина расхода паров НКзаданного состава,Х - ХП = ЬЬ(2) По температуре и давлению в дефлегматоре (измеренным датчикам 18 и 19), а также составу и количеству паров (определенных при расчете процесса), вычислительное устройство 23 рассчитывает требуемое количество тепла, которое необходимо отводить от дефлегматрра, чтобы сконденсировать только пары высококипящего компонента (ВК). Эта величина складывается из теплоты фазового перехода и количества тепла, котррое при этом отдают пары НК. Первая составляющая определяется уравнением КлайперонаКлаузиуса:где г - теплота фазового перехода,На выходе вычислительного устройства 23 формируется сигнал соответствующей величины и подается на регулятор 17 в качестве уставкн, Ч,Ч - удельный объем ВК в исходной (паровой) и конечной(жидкой) фазах соответственно;Т, Р - температура и давление Фазового перехода (температура и давление в дефлегматоре 10).Вторая составляющая определяетсяпо формуле:Ян= тс ДТ (4)где Ящ - количество тепла, поглощаемое парами НК при переводеВК иэ паровой в жидкую фазу,ш -массовый расход паров НК,с - удельная теплоемкость паровНК,Т - разность температур паровНК над верхней тарелкой ив дефлегматоре (10).По расходу хладагента, его плотности, теплоемкости температурайипрямого и обратного потоков рассчитывается текущее значение количестватепла, отводимого от дефлегматора 10циркулирующим хладагентом.Расчет осуществляется по формуле= тп, сх Тк (5)где Я 4 - текущее количество тепла,сротводимого от дефлегматора10 циркулирующим хладагентом,ш - массовый расход хладагента,с - теплоемкость хладагента,ьТ - разность температур хлад-.агента на выходе и входедефлегматора 10.Далее сравнивается значение требуемого количества тепла, которое определяется как сумма значений, полученных иэ выражений (3) и (4), и текущего яначения, полученного из выражения (1). При неравенстве их междусобой на выходе вычислительного устойства 23 формируется сигнал, коректирующий уставку регулятора 14расхода хладагента,При увеличении расчетного значения указанной суммы для сохранения режима работы колонны (для постоянства расхода отпариваемого НК и составов пр 6- дуктов разделения) необходимо увеличить величину фактического значения количества тепла, отводимого в дефлегматоре хладагентом. Для этого необходимо увеличить расход последнего, При уменьшении расчетного значения 508384суммы теплот расход хладагента необ.ходимо уменьшить,Предположим, что температура вдефлегматоре 10 повысилась. Если,при этом расходпйров НК не увеличится, то давление в дефлегматоре возрастет. При этом согласно уравнению,парами НК,Для того, чтобы фактйческое зна 15 чение количества тепла, отводимогов дефлегматоре 10,привести в соответствие его расчетному значению,т.е. сделать их равными, необходимоувеличить расход хладагента.При уменьшении температуры в дефлегматоре 10 расчетное значение количества тепла, отводимого в дефлегматоре, также уменьшается. При этомуставка регулятора 14 расхода хлад 25 агента скорректирована в сторонууменьшения.Вычислительное устройство 23 поколичеству и составу исходной смесирассчитывает требуемое количествотепла, необходимое для нагревания куба колонны 1, а по температуре греющей воды на входе и выходе кипятильника 2 колонны 1 и ее расходу определяет фактическое значение количества подводимого тепла. Сравнивая.полученные значения между собой, вычислительное устройство 23 корректирует расход теплоносителя путем воздействия на клапан с исполнительным4 О механизмом 6.Формула из обретенияСпособ автоматического регулиро вания процесса ректификационнойочистки смесей от низкокипящих компонентов путем регулирования расхода хладагента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизациирежима работы колонны, сокращенияпотерь ценного компонента и повышениякачества целевого продукта, дополнительно измеряют температуру и давление в дефлегматоре, плотность хладагента и его температуру после дефлегматора, рассчитывают Фактическоезначение количества тепла, отводимого в дефлегматоре, сумму теплотыфазового перехода и количества1450838 суммы расход хладагента увеличиваюта при значении, большем этой суммы,уменьшают. тепла, отдаваемого низкокипящим компонентом, .и при значении фактического количества тепла, меньшем этой оставите ехред Л.Лончакова едактор Н. оррек т 07/4 0 Т зобретениям и о Раушская наб.,ета п сударс ва,П кгород, ул. Проектная иятие одственно-полигра ическое Заказ НИИПИ енного ко 13035, Мо Б. Долотинрдюкова одпнсноерытиям при ГИНЕ ССС4 Л