Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5 д 4 В 01 В 3/42 РЕТЕ ИДЕТЕЛЬСТВ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 893209, кл, В 01 О 3/42, 1980.Авторское свидетельство СССРУ 1105210, кл, В 01 0 3/42,19.05.83.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ, содержащее датчикирасхода и состава сырья, датчик и регулятор расхода экстрагента,датчиктемпературы экстрагента, датчик ирегулятор температуры в кубе колонны, датчик расхода внешней флегмы,датчик давления верха колонны, коммутатор и корректирующий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения качества продуктов разделения и снижения энергозатрат, онодополнительно содержит датчик и регулятор расхода дистиллята, датчиксостава дистиллята, датчик составакубового продукта, регулятор расхода,ЯО 1235515 А 1 сырья, блок подстроики внутреннегофлегмового числа и степени насыщенияэкстрагента, расчетный блок заданиярегулятору расхода экстрагента и блокуправления расходом дистиллята, связанный входами с датчиком составасырья, задающим входом регуляторарасхода сырья и первым выходом коммутатора, а выходом - с задающимвходом регулятора расхода дистиллята, входами корректирующего блокаи расчетного блока, соединенноговходами с датчиками состава сырья,температуры экстрагента, давленияверха колонны и выходом блока подстройки, а выходами - с задающимвходом регулятора расхода экстрагента и с корректирующим блоком, соединенным входами с датчиками температуры в кубе колонны, расхода внешнейфлегмы и расхода дистиллята, а выхо"дом - с задающим входом регуляторатемпературы в кубе колонны, при этомкоммутатор входами связан с датчикомсостава и задающим входом регуляторарасхода сырья, а блок подстройки входами связан с вторым выходом коммутатора и датчиками состава дистиллятаи кубового продукта.12Изобретение относится к автоматическому управлению процессом экстрактивной ректификации и может найтиприменение, например в производствебутадиена из бутана, в химической,нефтехимической и других отрасляхпромышленности,Цель изобретения - повышение качества продуктов разделения и снижение энергозатрат,На чертеже представлена принципиальная схема устройства,Устройство для автоматическогоуправления процессом экстрактивнойректификации включает в себя колоннудатчик 2 расхода экстрагента, который через регулятор 3 соединен склапаном 4 подачи экстрагента в колонну,датчики температуры 5 экстрагента, давления 6 верха колонйы и состава 7 сырья, датчик 8 расхода сырья,который через регулятор 9 соединенс клапаном 10 подачи сырья в колонну,датчик 11 температуры в кубе колонны,связанный через регулятор 12 с клапаном 13 подачи теплоносителя. Крометого, устройство содержит датчикирасхода 4 внешней флегмы, состава15 дистиллята и кубового продукта 1 б,датчик 17 расхода дистилляте, связанный через регулятор 18 с клапаном19 отбора дистиллята, коммутатора 20,блока 21 подстройки внутреннего флегмового числа и степени насыщенияэкстрагента 2 1, блок 22 управлениярасходом дистиллята, расчетный блок23 задания регулятору расхода экстрагента и корректируниций блок 24.Устройство работает следующим образом.При изменении задания регуляторурасхода сырья или состава сырья, подаваемого в колонну 1, в коммутаторе20 проверяется выполнение одного изследующих условийрасхода н состава сырья.В случае выполнения одного иэ условий (1) коммутатор 20 вырабатывает сигнал на блок 22 управления расходом .дистиллята. В блоке 22 по сигналу от коммутатора 20 и информации от 10 датчика 7 и регулятора 9 рассчитываоется новое значение задания С; регулятору 18 расхода дистиллята. значение С находится при решении системы уравнений покомпетентного материала баланса А Р С. С.=С С, +С(3) 24 гце текущее значение концентра.цин тяжелого компонента всырье;заданные концентрации легкого и тяжелого компоненС С ЮюеЬ ,ед ЗО С С айзек фред тов в дистилляте;заданные концентрации легкого и тяжелого компонентов в кубовом продукте;расчетная величина расходакубового продукта. Если условия (1) не выполняются, то коммутатор 20 вырабатывает сигнал на блок 21 подстройки, а сигнал на блок 22 становится равным нулю. Новое значение задания регулятору расЭхода дистиллята С не рассчитывает. ся н при этом принимается РРе 3 зРгде Св.- предыдущее значение задания на расход дистил- лятаа 35515 3ь С ,3 С - диапазоны чувствительности к изменениямэ 3где С, С,а 4 текущее и предыдущеезначения задания регулятора расхода сырья 9 ртекущее и предыцущее значения концентрации легкокомпонента в составе сырья, измеряемый датчиком 7,; 5 ОВ устройстве используются понятияо внутренней флегме, внутреннем флегмовом числе и степени насьвценияэкстрагента. Величина внутренней флегмыСе определяется иэ следукюцего вы- ражения1235515 4 КК- постоянные коэффициенты. Величина внутреннего флегмового числа определяется иэ соотношенияР Р гДе С Сз, расчетное значениерасхода внешней флегмы н расчетное значение задания регу;лятору расхода экстрагента 3;- текущее значение температуры экстрагента,измеряемое датчиком5 10Р(6) Степень насыщения экстрагентаКопределяется из выражения ю С;) (К+ Кт Рв;) Кнас где р - текущее значение давления, При выполнении условия (10) в бло.Вверха колонны, измеряемое 5 ке 21 производится подстройка степедатчиком 6; ни насыщения экстрагента где К 8 - постоянный коэффициент. К 5 вКК 5,К 6,К - постоянные коэффициенты.В начале работы предлагаемого устройства значения Ки К, принима ются равнымиовнт внг К нас(8) 25о огде К К - начальные значения,Енто насопределяемые каксредние величиныКвнг и К нрсВрабочих диапазонахизменения расходаи состава сырья.Причем величина Квн подстраивается при работе устройства с целью получения дистиллята заданного состава, а величина К - с целью изменения величины относительной летучести легкого компонента и, следовательно, получения кубового продукта заданного состава. 40В блоке 21 подстройки по сигналу от коммутатора 20 и по информации от датчиков 15 и 16 анализируется величина отклонений концентраций тяжелого компонента в дистилляте 45 С и легкого компонента в кубовом Эпродукте С; от заданных значений/С - С,р / ъ 3 Снм(10) 50 где 8 Св,С, - допустимые отклонения.При выполнении условия (9) в блоке 21 производится подстройка внут-. реннего флегмового числа55 где Кр - постоянный коэффициент.Если условия (9) и (10) не выполняются, то подстройка Ран, и Кнсне производится. Сигнал о значенияхРанг и К с блока 21 выдается нарасчетный блок 23. В блоке 23 по информации от датчиков 6 и 7 и блоков21 и 22 определяются новые значениярасхода внешней флегмы и заданияарегулятору расхода экстрагента Спри совместном решении уравнений(5), (6) и (7). Такое решение позволяет одновременно поддерживать заданные значения Ри К . Сигнал орасчетном значении задания на расаход экстрагента Св; выдается на задающий вход регулятора 3, а сигнало расчетном значении расхода внешнейфлегмы С поступает на корректирующий блок 24.В блоке 24 информации от датчиков11, 14, 17 и блоков 22 и 23 производится корректировка значения заданиярегулятора 12 температуры в кубе колоннысен+ К, (Ча - Ч ), (13) где й с. - скорректированное и1предццущее значениязадания регулятора12;Ч; - новое расчетное значение парового потокав укрепляющей частиколонны;Ч, С+ Сп. (14) где Ч; - текущее значение паровогопотока в укреплямцей частиколонныЧ; С 1. + С., (15)где С Св. - текущие значения рас 1 1хода внешней флегмы ирасхода дистиллята,измеряемые датчиками14 и 15;К, - постоянный коэффициентСигнал о скорректированном значении задания температуры выдается назадающий вход регулятора 12 температуры.В отличие от известного устройства управление по предлагаемому строит,ся так, что благодаря одновременномуиспользованию выражений (5), (6) и 1 з(7) обеспечивается автономность регулирования составов дистиллята и кубового продукта, т.е. при выдаче управления при отклонении состава одного иэ продуктов от заданного зна Очения учитываются внутренние связипроцесса, описываемые выражениями(5), (6), (7), и величины управляющих воздействий определяются так,чтобы не изменить состава другого. 2 ЗТак как роль экстрагента при экстрак.тивной ректификации сводится в основ.ном к изменению относительной летучести компонентов разделяемой смеси,то выражения (5), (6) и (7) позволя- зоют рассчитать такое значение, которое бы поддерживало в соответствиис К требуемую концентрацию углеводородов в экстрагенте с учетомвлияния на растворимость последних давления в колонне Р . и температув;ры экстрагента обеспечивая этим необходимое значение относительяой летучести легкого компонента для получения заданного состава кубового продукта. В тоже время из выражений (5), (б) и (7) можно определить значение Сдля получения заданного состава1днстиллята. Расчет С производится с учетом влияния на состав дистиллята расхода С и температуры з;экстрагента как дополнительной флегмь, Кроме того по изменившемуся паФровому потоку Ч, в блоке 24 коррек. тируется задание регулятора температуры в кубе колонны С Компенсация возмущений по составу и расходу сырья обеспечивается работой блока 22 управления расходом дистнллята, расчетным 23 и корректирующим 24 блоками,Таким образом, в данном устройстве всегда при изменениях состава и расхода сырья больших диапазонов чув. ствительности и изменениях составов. дистиллята и кубового продукта боль" ших допустимых отклонений производится расчет всех трех управляющих воздействий - задание регулятора расхода экстрагента Сэ задания регулятора расхода днстиллята Св и задания регулятора температуры в кубе колонны ; .Подписо комитета СССРи открытийаущская наб., д.4/5Тирак бб осударственно ам изобретений осква, Ж,