Способ автоматического регулирования процесса разделения многокомпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения

"ООЗ СОВЕТСКИХСО.ИАЛИС ГИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1643 ОЗ 9) ЕТЕ АВТОРСКО ТЕЛЬСТВО мышленн раслях и повысить ния. Спо рова ния многоко бызав ав со саой реШ шение качестппарате.лок-схема сисса разделения на фиг.2 - изогексан-гептан,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГРИ ГКНТ СССР(71) Уфимский нефтяной институт(54) СПОСОБ АБТОУАТИЧЕСК 01 О РЛИРОБАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕУНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ 8 АРАТЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ КОНДЕЦИИ И ИСПАРЕНИЯ(57) Изобретение относится к способатоматического регулирования працеразделения многокомпонентных смв аппарате многоступенчатой кондеции и испарения, может быть исполвано в химической, нефтехимичеснефтеперерабатывающей и других е оносится к .гособам а регулирования процесс гокомпонентой смеси в а упенчатой конденсации ожет быть использовано фтехимической, нефтепе и других отраслях промь Изобретени томатического разделения мно парате многост испарения и м химической, не рабаты вающей ленности. Цель изобретения - повь ва продуктов разделения в а На фиг.1 представлена б темы регулирования процес многокомпонентной смеси; барная диаграмма для смеси(5): 8 01 О 3/42, С 05 О 2 ро ости и позволяеткачество продуктов разделесоб автоматического регулип роцесса разделениямпонентной смеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения заключается в измерении д ления в аппарате, состава и температуры исходной смеси и в поддержании необходимой температуры нагрева смеси путем . воздействия на расход теплонослтеля, пои этом необходимую температуру нагрева смеси вычисляют по формуле= К(С) (Тк)(Р) + (1-С)+ + Тнкк (Р)С, где Т - необходимая температура нагрева смеси; Твкк, Т,. - температура кипения соответственно высококипящих и низкокипящих компонентов, Р - . давление в аппарате; С - содержание низкокипящих компонентов в смеси; К(С) - коэффициент, зависящий от типа и состава смеси. 2 ил. , 1 табл. построенная в массовых единицах при давлении в аппарате Р = 0,1 УПа.Блок-схема содержит (фиг.1) горизонтальный тепломассообменный аппарат 1, в среднюю часть которого вводят многокомпонентную смесь Р, С одного конца аппарата отводят в паровой фазе низкокипящий продукт О, с другого конца аппарата - в жидкой фазе высококипящий продукт ЧЧ.Информация о давлении в аппарате от датчика 2 давления, составе исходной смеси от анализатора 3 состава и температуре смеси от датчика 4 температуры поступает на вычислительное устройство 5. Давление5 10 15 20 в аппарате поддерживают регулятором 6 давления, устанавливая необходимый расход парового потока из аппарата 1 клапаном 7. На основе исходной информации вычислительное устройство 5 формирует задание регулятору 8 расхода теплоносителя на переключение клапана 9 ыа линии подачи теплоносителя,В зависимости от расхода теплоносителя изменяется температура смеси, подаваемой в аппарат, Расход теплоносителя для нагрева смеси корректируют в зависимости от температуры, рассчитанной в вычислительном устройстве 5 для конкоетной смеси.Для определения необходимой температуры нагрева исходной смеси используют уравнение т = К(С) (Твкк(Р) (1-С) + Т(Р) С), (1) где Р - давление в аппарате;Тнкк(Р) - температура кипения низкокипящих компонентов при давлении Р, С;Ть(Р) - температура кипения высоко- кипящих компонентов при давлении Р, С,К(С) - коэффициент, зависящий от типы и соса смес;С - содержание низкокипящих компонентов в смеси,Вычислительное устройство 5 по данному уравнению вычисляет необходимую тем - пературу нагрева смеси Т. Как задающее воздействие для регулятора 8 расхода теплоносителя используется разность вычисленной по формуле (1) температуры Т и температуры исходной смеси от датчика 4,Система работает следующим образом.При заданном рабочем давлении Р на основе заданных качеств продуктов разделения 0 и Я устанавливаются необходимые расходы хладо- и теплоносителей Вэ и В 1, которые. определяют необходимый состав продуктов разделения О и Ж для многокомпонентной смеси, При этих рабочих условиях выбирается температура кипения ниэкокипящих компонентов Тн(Р) и высококипящих компонентов Твк(Р). В случае изменения состава и температуры исходной смеси вычислительное устройство 5 по уравнению (1) вычисляет температуру нагрева смеси Т и корректирует задание регулятору расхода теплоносителя для нагрева исходной смеси.Значения температур кипения ниэкоки- ПЯЩИХ Тнкк И ВЫСОКОКИПЯЩИХ Гвкк ЗаДаЮТСЯ в виде уставок, определяемых по литературным или экспериментальным данным, и вычислительное устройство 5 по величине 25 30 35 40 50 55 давления Р выбирает конкретные значенияТнкк (Р) и Твкк(Р),Значения коэффициента К(С) также задаются в виде устаеок как величины, зависящие от состава конкретной смеси и такжеопределяемых на основе литературных илитабличных данных. Их значения удобно определять по изобарной температурной диаграмме для бинарной смеси. Длямногокомпонентной смеси в качестве бинарной составляющей можно взять ключевые компоненты или группу ключевыхкомпонентов,Рабочее давление Р задается в зависимости от величины относительных летучестей компонентов смеси и от условийконденсации парового потока в ступеняхконденсации,Ниже рассматривается пример расчетанеобходимой температуры Т нагрева исходной смеси.П р и м е р, Аппарат 1 многоступенчатойконденсации и испарения содержит шестьступеней. Двухкомпонентная смесь гексана-гепта а подается в среднюю часть аппарата 1,Расчетный анализ аппарата проведенпри различных массовых соотношениях гексана и гептана, а именно: 0,25:0,75; 0,5:0,5 и0,75;0,25. Рабочее давление менялось от 0,1до 0,5 МПа,Информация о давлении в аппарате 1,равном Р = 0,1 - 0,5 МПа, от датчика 2давления и составе смеси (содержание низкокипящих компонентов), равном С ==0,250,75, от анализатора 3 состава поступает на вычислительное устройство 5 длявычисления температуры Т,В таблице приведены массовая долягексана в исходной смеси С, рабочее давление Р, температуры кипения гесана Тнкк игептана Твкк, значения коэффициента К(С),рассчитанная температура нагрева смеси Ти То. "десь же приведена рассчитанная приэтих условиях массовая доля отгона 1.В примере отбор продуктов разделенияпринят равным потенциальному содержанию целевых компонентов исходной смеси.В этом случае качества продуктов разделения будут наилучшими,Как видно иэ приведенных данных, темг,ература нагрева исходной смеси, рассчитанная по формуле (1), обеспечиваетнеобходимую долю отгойа исходной смеси.ко;орая, в свою очередь обеспечивает необходимый отбор продуктов разделения.Значения коэффициента К(С) можно определять следующим. образом. На основе литературных данных о фазовом равновесиикомпонентов строится изобарная темпера0,982 0,982 0,982 0,993 0,993 0,993 1,017 1,017 1,017 98,4140,9164,898,4140,9164,898,4140,9164;8 68,7 108,5 130,9 68,7 108,5 130,9 68,7108,5, 130,9 89,4 130,4 153,5 83,0 123,8 146,8 77,3 118,6 141,7 91,0132,8156,383,6124,7147,976,0116,6139,4 0,25 0.25 0,25 0,50 0,50 0,50 0,75 0,75 0,75 025 0,25 025 0 00,50 0 50 0,75 075 0,75 0,1 0,3 0,5 ,1 О,З .0,5 0,1 0,3 0,5 0,50: 0,50 0,75: 0,25 турная диаграмма в координатах выбранной единицы измерений,На этой диаграмме прямая 1, соединяющая две крайние точки, соответстзуетуравнениюТ. = Т.(Р) ,1-С) Т (Р)С,Значение То по данному уравнению необеспечивает необходимую долю отгонасмеси, равную потенциальному содержанию целевых компонентов в смеси. Требуемая доля отгона смеси должнаудовлетворять уравнению1,= С=С - ху - хгде х,у - содержания НКК в жидкой и паровой фазах смеси.Множество точек, соответствующихуравнению (2), представлено на диаграммекривой 2. С помощью этой кривой можновычислить необходимую температуру нагрева смеси Т при любам составе С исходной смеси. Однако с изменением рабочегодавления Р диаграмма смещается по вертикали вверх.или вниз. Следовательно, непосредственное использование кривой 2 длявычисления температуры нагрева смеси Тневозможно.Учитывая, что для большинства смесейнезначительные изменения давления практически не влияют на величину относительной летучести компонентов, с достаточнойточностью для расчета значения Т можноиспользовать уравнение (1), Значения коэффициента К(С), используемых в уравнении и. задаваемых в виде уставок по данному способу, вычисляются на основе прямой 1 икривой 2 К (С) = - .ТТс,Задавшись соответствующими дискретными значениями Т и Т 0 по уравнению (3)5 заполняется таблица значений К(С), Этизначения можно задать как для зеотропных,так и для аэеотропных смесей,Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования10 процесса разделения многокомпонентнойсмеси в аппарате многоступенчатой конденсации и испарения, заключающийся вподдержании необходимой температурынагрева смеси путем изменения расхода15 теплоносителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества продуктовразделения, дополнительно измеряют давление в аппарате, состав и температуру исходной смеси, определяют температуру20 кипения низкокипящих и высококипящихкомпонентов при текущем значении давления в аппарате, а необходимую температурунагрева смеси вычисляют по формуле 25 Т = К (С)(Твхк(Р) + (1-С) + Тнкк(Р)Сгде Т - необходимая температура нагревасмеси;Р - текущее значение давления в аппарате;30 Т(Р) - температура кипения низкокипящих компонентов при давлении Р;Твко (Р) - температура кипения высококипящих компонентов при давлении Р;С - содержание низкокипящих компо нентов в смеси;К(С) - коэффициент, зависящий от типаи состава смеси,1543035 Составитель Б,ДолотинРедактор С,Лисина Техред М,Моргентал Корректор Л.Пилипен Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 аказ 1193 ВНИИПИ Госуд Тираж 437венного комитета по иэ113035, Москва, Ж,И иаг, дц