Сносов автоматического управления ректификационной колонной

О П И С А Н И Е 232190ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М Кл. 6 Ь, 25 Заявлено 07.Л 11.1967 ( 117865628-13) с прпсоедшепием заявки ЪоПриоритет МПК С 121УДК 663.551.414(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРОпубликовано 11.Х 11,1968, Бюллетень1за 1969 г.Дата опубликования описания 2.11.1969 АвторизобретенияЗаявитель М. Л. Мандельштейн Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленностиСПОСОВ АВТОМАТЙЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕКТИфИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙИзвестен способ автоматического управле-. ния ректификационной колонной, например, спиртового производства, заключающийся в регулировании расхода пара по давлению в нижней части колонны, расхода охлаждающеи воды по давлению в верхней части колонны, отбора нижнего продукта по уровню в кубе, а также в регулировании расхода флегмы и отбора дистиллята.Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность работы колонны. Для этого расход флегмы регулируют в зависимости от параметра, характеризующего концентрацию легкокипящего компонента в контрольной зоне колонны, а задания по отбору дистиллята на определенные интервалы времени формируют путем измерения количества питания и концентрации в нем легкокипящего компонента, перемножения результатов измерений и деления полученного произведения на заданную концентрацию легкокипящего компонента в дистилляте. Сформированный сигнал интегрируют за выбранный интервал времени, усрсдняют и задерживают ца время, равное времени перемещения частиц легкокипящего компонента от точки ввода питания до точки вывода дистиллята.При формировании задания по отбору дистнллята учитывают материальный баланс по Легкокипящему компоненту Прц отсутствШ потерь последнего с нижниМ ПродуктоМ.На фиг. 1 изображена принципиальная схе.х а предлагаемого способа управлений колон.5 цон; на фиг. 2 - диаграмма работы мцожительно.делительного блока, блока интегрирования и усреднения и блока задержки; на фиг. 3 - принципиальная схема цепочки формирования задания регулятору отбора дцстил лята.Схема содержит ректцфцкационцую колонну 1, дефлегматор-конденсатор 2, аккумулятор 3 флегмы, регуляторы 4 - 8, исполцительный механизм 9, датчик 10 уровня, датчик 11 15 температуры, анализатор (кон центратомер) 12питания, датчик И расхода питания, датчик 14 давления, множительно-делцтельцый блок 15, интегратор-усреднцтель 16 за время Л 1, блок 17 задержки (запаздывания), аналцза тор (коццецтратомер) 18 дистиллята, блок 19сравнения ц блок 20 реле.Регулятор 7 управляет отбором дистцллятацз колонны. Задание регулятору отбора формируется на основании уравнения материаль ного баланса по легколетучему компоненту:О+ 1 о ф (1)где Р - расход питания; 0 - отбор дистиллята; 1 Г - расход нижнего продукта, гг хо(4) хр - концентрация лсгколетучего компонента в питании, кубовом продукте, дистилляте.Соотношение (1) в реальных условиях работы ректификационных колонн, например, спиртового производства с точностью до потерь легкокипящего компонента с кубовым продуктом может быть заменено прближи- ным равенствомР=Р, (2) (Для случая спиртового производства величина потерь Т,приблизительно на три порядка меньше, чем ГсВ множительно-делительном блоке 15 сигналы, пропорциональные измеренным мгновенным значениям расхода питания 1 (1) и концентрации в нем легкокипящего продукта хр (1), перемножаются и делятся на сигнал, пропорциональный величине х где хзо заданное (постоянное) значение концентрации легкокипящего продукта в дистилляте, Полученные на выходе блока 15 мгновенные значения требуемой величины отбора дистилл 5 Та Р :.зоусредняются блоком 16 за время Л 1.С выхода блока 16 сигналЛ 51Р т -дасрМ поступает в блок 17 запаздывания, Таки образом, поступающие в блок 16 непрерывные случайные сигналы Р",1) преобразуются на выходе блока в непрерывные ступенчатые сигналы Р" постоянной длительности Л 1, носрс переменной амплитудой, опредсляемой выражением (4). Через интервалы времени Л 1 сигналы Р," соответственно изменяются.Сигналы Р," задерживаотся блоком 17 запаздывания на время 1 равное времени перемещения частиц легкокипя щего компонента от точки ввода питания до точки вывода дистиллята.Следовательно, в качестве задания регулятору 7 отбора дистиллята подается с выхода блока 17 сигналРср Рср (1+ ) (5)Диаграмма (см. фиг. 2) иллюстрирует рабозу блоков 15, 16 и 17.В тех случаях, когда на качество дистиллята наложены ограничения видаго - го я, (6) где го - текущее значение показателя качества дистиллята, например концентрации легкокипящего компонента, г зр - заданное значение показателя качества дистиллята; в - заданная величина, определенная ГОСТом или технологической инструкцией, для осуществления предлагаемого способа управле. ния ректификационной колонной в цепочку 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 формирования задания регулятора 7 включают анализатор 18 качества (например хроматограф, концентратомер и т. п.), блок 19 сравнения и блок 20 релс.Измеренное анализатором 18 текущее значение показателя качества дистиллята сравнивается в блоке 19 с заданным значеннем эого показателя. Если соотношения (б) выполняются (Да), то сигнал Рср поступает в камеру задания рсгулятора 7, а на после дующий интервал времени Л 1 устанавливает ся отбор дистиллята из колонны, равный РсрЕсли соотношение (6) не выполняется (11 ет), то вклочается блок 20, который отключает цепочку 15, 6, 17, 19 от камеры задания регулятора 7 и подает в последнюю команду на прекращение отбора дистиллята. При восстановлении нормального режима (го - грз - е) блок 20 снимает команду на прекращение отбора дистиллята из колонны и вновь восстанавливает цепочку 15, 16, 17, 19 подачи задания на регулятор 7 отбора.Г 1 редлагаемый способ автоматического управления ректификационной колонной осуществляется следующим образом.Управляя расходом пара в колонну, регулятор 4 жестко стабилизирует давление в нижней части колонны, а регулятор 5, изменяя расход охлаждающей воды на дифлегматорконденсатор, поддерживает на заданном уровне давление в верхней части колонны, В результате обеспечивается постоянный пере. пад давления мекду верхом и низом колонны и, следовательно, постоянный паровой поток в колонне. Никний продукт выводится из ку. ба колонны с помощью регулятора уровня 8,Требуемое (заданное) качество дистиллята обеспечивается регулятором б, который, регу. лируя расход флегмы, стабилизирует темпе. ратуру на контрольной тарелке (или какой. либо другой параметр, характеризующий ка. чсство дистиллята, например концентрацию в контрольной зоне).Отбор дистиллята из колонны стабилизи. руется контуром регулятора 7. Задание регулятору 7 формируется цепочкой блоков 15, 16, 17 согласно уравнениям (3), (4), (5).В результате в каждый интервал времени Л 1 с помотцью регулятора 7 из колонны отбирается с дистиллятом то количество легкокипящего продукта, которое было некоторое время (равное Ц тому назад введено с питанием в колонну за время Л 1. В том случае, если в цепочку формирования задания регулятору 7 включены анализатор 18 и блоки 19 и 20, сигнал Р," поступает в камеру задания регулятора 7 только при условии выполнения ограничения (6),В противном случае го - гД (в блок 20 отключает выход блока 17 от камеры задания регулятора 7 и вместо него подает в камеру 7 сигнал на закрытие клапана отбора дистиллята,Запаса флегмы в аккумуляторе 8 должнобыть достаточно для удовлетворения потребностей как конт ра регулятора 6, та 1 и контура регулятора 7.Колебания количества флегмы в аккумуляторе,3 невелики. Действительно, при увеличении коли ества легкокипящего компонента, подаваемого с питанием в колонну, отбор дистиллята через время . увеличивается, но одновременно с этим уменьшается температура на контрольной тарелке. Поэтому расход флегмы в колонну будет уменьшен регулятором б,Таким образом, благодаря физическим закономерностям, лежащим в основе способа управления колонной, увеличение отбора дистиллята сопровож;1 ается уменьшением орошения и наоборот. Предмет изобретенияСпособ автоматического управления ректификационцой колонной, например, спиртового производства, заключающийся в регулировании раскода пара по давлению в нижней чаколоиц 1.1, раскода окла)кда 1 още 1 воды подавлеишо в веркцей части колонны, отборанижнего продукта поровц 1 О в )ое, а та 1 жс5 в регулировании рас.;ода флсгмы и отборадистиллята, от.111 чаю 1 цш 1 сл тем, что, с цельюповышения эффективности работь колонны,раскод флегмы регулируют в зависимости отпараметра, карактеризу 1 ощсго концентрацию10 лскокип 51 щсго компонента в контрольной зонеколонны, задания по отбору дистиллята наопределенные ицтсрвалы времени формируютитем измерения количества питания и концентрации в ием легкокипящего компонента,15 перемножения рсзультатов измерений и делсиця полученного произведения ца заданнуюкоццситрацгно легкопиящего компонента в дисНлляте, а сформированный сигнал интегрируют за выбранный интервал временц, усред 20 цяют и задерживают на время, равное времени перемещения частиц легкокипящегокомпонента от точки ввода питания до точкивывода дисп 1 ллята,232190 Составитель В. ДуньеРедактор Т. 3. Орловская Техред Л. В. Куклина Корректор В, В. Крылова Типография, пр. Сапунова,Заказ 435/5ЦНИИПИ Комитет Тираж 427 Подписное елам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4