Устройство для регулирования давления в колонне ректификации метанола

(71) Тульский тут и Московск кий институт и (72) В.В.Кдфдр В.И.Баженов, А В.В,Подсева.овственньх процс.366-372. гическии регла ояццыи техн метанола,ПО "Азот Я логически Изобретениетоматического тносится к системрегулирования тецессов, в частнокации метанола, и м Устроровани нологических пр процесса ректиф может быть исп кой промышленно Цель цредлдариелькойасосами ьэовано в хими ссти.демо г я по трбменнцк овыш оие точности иНа фиг,1 пока хема устройства ца,цежцости.зацд структурна сче для регулирован жгма в колонне (КР."1); на фиг,2 регулятора с у енса етвцой емпературцог икации метд и труктурцдя схем ти ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ мент 9 30, ректификацииЩекино, Тульской обл.,1986. с.21, схема Р 9, регулятРРС/114 (прототип),(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНДАВЛЕНИЯ В КОЛОННЕ РЕКТИФИКАЦИМЕТАНОЛА(57) Изобреавтоматичес тецие относится к системамкого регулирования технопроцессов, в частности процесса ректифцкации метанола, и может быть использовано в химической проышецност. Цель изобретения повышение точности и надежности. Устройство для регулирования давления в колонне ректифпкации метанола в своем составе содержит узел 20 защиты регулятора 1", от насыщея выходного сигнала. Узел 20 состоит иэ здддтчиков 29,30 нижнего и верхнего значений выходного сигнала и элементов 25,26 сравнения с релейным выходом,а интегральцдя часть (емкость) 23 регулятора 19 снабжена по входу коммутационными элементами 27, 28 и дросселем 31. При превышении выходным сигналом регулятора заданного значения элемен-ты 27, 28 коммутации соединяют вход интегральной части (емкости) 23 регулятора с атмосферой через дроссель 31, что вызывает быстрое уменьшение выходного сигнала. Сигнал уменьшается ло заданного значения, 2 ил.СЬ иты от насыщения выходного сигнаство состоит из обьектая, где метднол после предректификдции из сборникапод давлением 0,8 М 1 а поубному простацству в теги(ТО) 2 где подогреваетгд ;убопго остатка и теплта до 105-110 С и поступа на питающие тдрелк, колонны осц ректификации мет;лола 3. Колонна тает под ддвлецем я верхней чаР = 0,2 МПа и нижней части Рн иэБ3,25 МПа, контролируемом датчиками 4 и 5. При повышении давления в КРМ срабатывают сигнализаторы давления в нижней (СН) и верхней (СВ) частях колонны б и 7. Для поддержания температуры в колонне на вход ТО 2 подается конденсат с температурой 174 оС, где охлаждается до 135 С, отдавая 10 свое тепло поступающему в колонну метанолу, и поступает в сборник конденсата (СК) 8. Метанол-ректификат при температуре 95 С отбирается с верхних тарелок и поступает в межтрубное пространство холодильника 9. После охлаждения метанол-ректификат проходит катионитовые фильтры 1 О и отводится на базисный склад готовой про. дукции. Снизу колонны выводится кубо вый остаток (вода с примесями метанола) с температурой 135 С, часть которого поступает в теплообменник (ТО), где отдает свое тепло метанолу, поступающему на ректификацию, на питающие 25 тарелки, другая часть кубового остатка перекачивается на биологическую очистку, Пары метилового предгона с температурой 85-95 С с верха КРМ поступают в воздушный и водяной кон денсаторы 11, конденсируются и самотеком стекают в сборник дистиллата 12Откуда дистиллат подается на всас центробежных насосов 13, после которых,дистиллат с температурой 86-90 оС35 возвращается в виде флегмы на орошение колонны, Несконденсировавшиеся: пары и инертные газы из верхней части водяного конденсатора 11 и сборника дистиллята 12 поступают в холодильники-конденсаторы 14, температура пара на входе холодильника-конденсатоора не более 95 Г. Через регулирующие клапаны 15,16 давления верха колонны КРМ инертные газы и несконденсировав шиеся пары сбрасываются в атмосферу. Поддержание давления в колонне в заданных пределах (Р = 0 217 -ьиэь ф 0,22 МПа) является наиболее важной задачей управления колонны, причем наиболее опасной ситуацией будет превышение верхнего предела РВ, и%. мокс = 0,22 МПа. В этом случае при Рв, яг.) .0,25 МПа открываются предохранительные клапаны 17,18 сброса давления из55 колонны в атмосферу (это предотвращает аварийную ситуацию). Но при этом резко снижается экономичность процесса ректифнкации, так как в атмосФеру сбрасывается большее количество почти готовой продукции, Устройство регулирования содержит регулятор 19 с интегральной 23 и пропорциональной 22 частями, узел защиты от насыщения 20 и элемент сравнения 21, где сравниваются заданное Р и текущее значения регулируемого параметра и выдается сигнал (ошибка) рассогласования Х (Х = Р- Р 1, где Рь выход датчика давления верха колонны. Сигнал ошибки Х поступает на входы пропорциональной (П) 22 и интегральной (И) 23 частей, выходные сигналы которых (Ч и Ч) после сравнения (суммировайия) на элементе сравнения (сумматоре) 24 образуют выходной сигнал Ч регулятора, Выходные сигналы регулятора Ч и его интегральной части Ч, после сравнения на элементах сравнения с релейным выходом 25,26 с верхним Р и нижним Ря предельныВми значениями поступают на управляю щие входы быстродействующих коммутационных элеменгов 27,28. На выходе которых образуется сигнал Р (для удержания выходных сигналов Ч и Ч в требуемых пределах) по следующему алгоритму:+Ь при Ч,с Рд Р = 0 при ЧРи ЧРпри Ч )Р где 5, ) 0 - постоянный сигнал, Удерживающий сигнал Р - подключен к быстИ родействующему входу интегральной части 23. На элементы сравнения 25, 26 сигналы поступают от задатчиков 29,30, сигналы задания Р б и Ря. На входе интегральной части 23 регулятора 19 включен дроссель 31.Устройство работает следующим образом,В нормальном режиме работы колонны давление в системе ректификации в требуемых пределах поддерживается в основном эа счет регулирования подачи исходного продукта - метанола- сырца. При этом регулирующие клапаны 15,16 закрыты полностью. По требованиям технологического регламента эти клапаны 15,16 необходимо начинать открывать при предельном значении Р= 0,2 МПа. С целью уменьшения потерь продукции клапаны 15,16 не должны открываться более чем на 707. Для этого выходной сигнал Ч45 регулятора 19 це должен превышать;.значеция 1 = 0,76 Жд, Таким образом,параметры настроцки узла защиты отнасыщеция 20 устанавливаются на уровнях Р = 0,2 Г 1 Па и Р = 0,76 ЧПа.Задание регулятору необходимо установить на уровне Р= Р = 0,2 Г 111 а.в.изв. реяКлапаны 15,16 закрыты все время, пока выход с датчика 4 не превысит значения Р,. После этого начинается изменение выходного сигнала Ч регуляторас уровня Р за счет одновременногодействия пропорциональной и интегральной частей. Клапаны 15, 16 начинаютсразу (без задержки) открываться, идавление из колонны сбрасывается ватмосферу, При снижении давления вколонне до Р клапаны 15,6 будутзакрываться за счет 1)оцолциондльной части регулятора, а при Р вс Рв иБи за счет интегральной части, причемвыход интегрально части будет остановлен ца уровне Р= 0,2 Г 1 Па, Послевозвращения регулируемого пардметра Р в здддццые пределы (Р с Р =в.иИ0,2 Г 1 Па) регулятор находится вждущем режиме с выходным сигналомЧ, интегральной части, ограниченнымца уровне Р а клапаны 15,16 надежИ фно закрыты за счет действия пропорциональной части,Ограцичецие выходного сигнала Чинтегральной чдстц на заданном уровне Р происходит следующим образом.35Если Ч,Р, то в соответствии салгоритмом (1) на быстродействующиекоммутациоцнье элементы 27,28 интегрдльцой части (емкости) 23 регулятора не подается сигнал (Рд = 0)у 40интегральная часть и весь регуляторреализуют заданный закон управления.Если выходной сигнал интегральнойчасти Ч, выходит за установочный предел (Ч с Ря),то в соответствии салгоритмом (1) на быстродействующийвход интегральной части 23 подается удерживающий сигнал Р= + Ь ) О.В результате выходной сигнйл Ч интегральной части начинает быстро увеличиваться до выполнения условияЧР, В ждущем режиме работы регулятора эти процессы ограничениябеспрерывно повторяются, а выходинтегральной части Ч удерживается55на нижней границе Р заданного диаНпазона.Сверху выходной сигнал Чрегулятора це превышает значенияР= 0,76 ГПа. Если выход регулятора несколько превышдет установленное значение Р т,е. Ч ) Р , то в соответствии с алгоритмом (1) на быстродействующие коммутационные элементы 27,28 интегральной части 23 подаетсяудерживающий сигнал Р = -Л ( О. Выходцой сигнал интегральной части Ч быстро уменьшается за счет соедипения интегральной части (емкости) с атмосферой через дроссель 31, а значит уменьшается и выход всего регулятора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходной сигнал Ч .не возвратится в установленные пределы, т.е. когда Ч станет не более Рб(Ч ( Рв). Таким образом, эа счет воздействия на интегральную часть регулятора выходной сигнал Ч всего регулятора удеряапается на заданной границе Рв . Поэтому как только давления Рв ь в колонне начнет снижаться, выходной сигнал Ч регулятора сразу будет уменьшаться эа счет действия пропорциональной части, а клапаны 1516 закрываться. Применение защиты от насыщения по выходному сигналу регулятора на верхнем пределе позволяет повысить быстродействие (устранить задержку в работе) системы регулирования при закрывании клапанов и, следовательно, исключить потери продукции,Формула и э о б р е т е н и яУстройство для регулирования давления в колонне ректификдции метанола, содержащее регулятор, в состав которого входят элемент сравнения, пропорциональная и интегральная части, входы которых соединены с первым входом регулятора, а выходы обеих частей соединены с входами элемента сравнения, выход которого соединен с первым выходом регуляторами который соединен с регулируемыми клапанами сброса давления в атмосферу, первый вход регулятора соединен с вьходом датчика давления верха колонны, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, интегральная часть регулятора снабжена по входу первым и вторым соединенными последовательно быстродействующими коммутационными элементами, а в его состав дополнительно введен узел защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, в сос 1671654тав которого входят первый и второй элементы сравнения с релейным выходом, первые и вторые входы которых соединены соответственно с первым 5 четвертым входами узла защиты регулятора от насыщения выходного сигнала, с первым и вторым входами которого соединены также выходы задатчиков минимального и максимального значений 1 О выходного сигнала регулятора соответственно, а с третьим и четвертым -второй и третий выходы регулятора, скоторыми также соединены выходы интегральной части и элемента сравнениярегулятора соответственно, а выходыпервого и второго элементов сравненияс релейным выходом узла защиты регулятора от насыщения выходного сигналасоединены с управляющими входамипервого и второго быстродействующихкоммутационных элементов интегральнойчасти регулятора соответственно.1ета по изобрета, Ж, Раушс Подписное иям и открытиям пр я наб., д. 4/5