Способ автоматического регулирования подачи тепла в сложную ректификационную колонну

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ СПУБЛИК 3/42, С 05 П 27/О)5 ИЯ ЬСТВУ ТОРСКОМУ СВЩ 54) СПОСАНИЯ ПОДАКАЦИОННУЮ57) Изоб В ТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВ СЛОЖНУЮ РЕКТИФИйо ЧИ ТЕПЛАКОЛОННУ способаь ение относит а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО,(46) 23.12.91. Бюл. В 477.1) Омское специальное конструктокое бюро Научно-производственногообъединения "Нефтехимавтоматика",(56) Патент США В 4046638кл. В 01 Э 3/42, 1977.Авторское свидетельство СССР1 1178461, кл. В 01 0 3/42, 1985,Изобретение относится кспособам автоматического регулирования сложнь" ми ректификационными колоннами с однократным испарением сырья и можетбыть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.Цель изобретения - снижение энергетических затрат и повипение качествацелевых продуктов за счет обеспечения стабильности флегмового потока в колонне.На чертеже показана схема реализации способа.Процесс разделения исходной смесиосуществляется в сложной ректификационной колонне 1 с подогревом питания 2 в нагревательной печи 3 за счетсгорания топлива 4. Пары с верха колонны проходят конденсатор-холодиль,автоматического регулирования подачитепла в сложную ректификационнуюколонну и позволяет сократить энергетические затраты и повысить качествоцелевых продуктов за счет ьбеспеченистабильности Флегмового потока в колонне. В способе дополнительно измеряют температуры на входе и выходе вколонну каждого потока острого и циркуляционного орошений, рассчитываютрасход внутреннего орошения колонны,измеряют сумму расходов боковых погонов, вычисляют разность общего расхода внутреннего орошения колонны изаданной разности и сумме расходовбоковых погонов корректируог темпера"туру питания коломны. 1 ил. ник 59 емкость 6 из кыор.у: частьсконденсированного продк:,поступаетв колонну 7 в виде остр-го орошенияа другая часть является головным продуктом 8. Продуктами ректификации вколонне, кроме головного продукта 8,являются верхний 9 и нижний 10 боковые погоны, а также кубовый продукт11. Для обеспечения более равномерного потока внутреннего орошения по вьюсоте колонны выполняется отвод теплот средней части колонны при помощи,циркуляционного орошения 12, охлаждаемого в холодильнике 13. Регулирование расхода питания в колонну 1 осуществляется при помощи последовательно соединенных датчика 14 расхода,регулятора 15 и исполнительного механизма 6. становленн го на лчнииеподачи питания в печь 3 Расчет расхода внутреннего орошения, создаваемого путем подачи на верхнюю тарелку колонны острого орошения 7, выполняется в блоке 17 расчета внутреннего орошения колонны эа счет острого орошения, входы которого соединены с выходами датчика,18 расхода острого орошения и датчика 19 разности темпера- р тур,. а выход связан с входом регулятора 20 расхода внутреннего орошения верхнеи секции колонны и с первым входом сумматора 21 расходов внутреннего орошения колонны 1 Выход регулятора 20 соединен с исполнительным механизмом 22. Расчет расхода внутреннего орошения, создаваемого циркуляционным орошением 12, производится и блоке 23 расчета внутреннего ороше ния колонны за счет циркуляционного орошения, входы которого соединены с ,выходами датчика 24 расхода и датчика 25 разности температур циркуляционного орошения, а выход связан с входом 25 регулятора 26 внутреннего орошения колонны за счет циркуляционного орошения и с вторым входом сумматора 21 расходов внутреннего орошения колонны, Выход регулятора 26 соединен с входом 30 исполнительного механизма 27, Расходы верхнего бокового погона 9 и нижнего 10 измеряются соответственно датчиками 28 и 29 расхода, выходы которых связаны с входами сумматора 30 расходов боковых погонов.Входы блока 31 алгебраического сложения соединены с выходами сумматора 21 расходов внутреннего орошения и сумматора 30 расходов боковых лого нов 9 и 10, а выход - с входом регулятора 32 избытка однократного испа" реция (избытка внутреннего орошения .колонны), выход которого подключен к первому входу регулятора 33 темпера- туры питания, второй вход которого соединен с выходом датчика 34 температуры, а выход - с входом исполнительного механизма 35, установленного ца линии подачи топлива 4 в печь 3, В блоке 31 алгебраического сложения, . куда ьходят сигналы от сумматора 21 расходов внутреннего орошения и сумматора 30 расходов боковых погонов, производится расчет разности между общим расходом внутреннего орошения колонны ца нижней тарелке сепарационной секции колонны и суммарным расходом бокоцьгх погонов. Выходной сигнал из этого блока 31, в качестве переменного сигнала входит в регулятор32 избытка однократного испарения, Вэтот регулятор 32 вводится задание избытка однократного испарения, В результате сравнения его с переменнымсигналом отрабатывается корректирующий сигнал в регулятор 33 температурыпитания, в который в качестве переменной величины входит сигнал от датчика 34 температуры, а выходной сигнал управляет исполнительным механизмом 35.При реализации предлагаемого способа автоматического регулирования впромышленных условиях могут быть использованы серийные средства контроля и автоматики, В качестве датчиков14, 18, 24, 28, 29 расхода могутбыть применены дифманометры "Сапфир 22" в комплекте с диафрагмами ЦК,регуляторов 15, 20, 26, 33 - станцииуправления СУРА в комплекте с регуляторами РВАМ и электропневматическимипреобразователями ЭПП, датчиков температуры 34 и разности температур 19,25 - преобразователи Шв комплекте с термопарами ТХК, исполнительных механизмов 16, 22, 27, 35 -регулирующие клапаны 25 с 48 нж. Функции блока 17 расчета внутреннего орошения верхней секции колонны, блока23 расчета внутреннего орошенияколонныза счет циркуляционного орошения, сумматоров 21 и 30,расходов внутреннего орошения колонны и расходов боковых погонов, блока 31 алгебраического сложения и регулятора 32 избытка одйократного испарения реализуются припомощи средств вычислительной техники, например УВК СМ 1814,Автоматическое регулирование подачи тепла в колонну осуществляетсяОследующим образом.цПитание колонны 1, проходя через печь 3, нагревается до определенной температуры, обеспечивающей образование соответствующего количества паровой фазы и, следовательно, определенного парового потока, поступающего в сепарационцую секцию колонны 1, В результате конденсации паров при подаче на верхнюю тарелку определенного расхода переохлажденного внешнего орошения в верхней секции колонны создается ноток внутреннего(5) МВ ОБЦ ОБЦ 20 гранинны.ркуля ороде В.- расход вну ШЕНИН КОЛО ваемого ци орошением С - расход цир Зт орошения,. ется датчиным т куляци т/ч и ком 24 н о тч еря асхада); теплоемкость соотве венно жидкой фазы и скрытая теплота пар Образования верхнег бокового погона,ккал/т: У-ур ОЛО а и Входа в иной куля и (изме ряетсяости чико раз температур 21 пасхочо В суммаго. Оюошени горе . в я колонны О:треде внутреннегс оро внчтрс нче яется общий расход орошения, расход которого можно определить по уравнениюСвитр,= внеыи, (1 + - Ьг-, ), (1)где К- расход внутреннего орошения в верхней секцииколонны, т/ч (рассчитывается в блоке 17 расчета внутреннего орошения верхней секции колонны);К , - расход внешнего острогоМторошения колонны, т/ч(измеряется датчиком 18расхода);С 1, Г - теплоемкость соответственно"жидкой фазы искаытая теплота парообразования головногопродукта, ккал/т;- разность температур па 1ров из колонны и внешнего острого орошения,С (измеряется датчиком19 разности температур).Внутреннее орошение колонны, создаваемое циркуляционным орошением, рассчитьгвается как частное от,деления отведенного тепла в холодильнике ,13 циркуляпионным орошением нг скрытую теплоту парообразования верхнего бокового погона Обь Витр, + вйчтр,Часть внутреннего орошения выводится с тарелок колонны в виде Верхнего 9 и нижнего 10 боковых погонов, Общий расход боковых погонов Сопределяется В сумматоре 30, как сумма расхоцов Верхнего и нижнего боковых ного О нов С = Свп + С,бЗадача регулятора 22 заключается В обеспечении заданной разности которая вычисляется в блоке а 1 алгебраического сложения, путем корректировки заданной температуры питания в регуляторе 33, где С 1 Б - расход флегмы, стекающей с тарелки, с которой производится вывод нжкнего бокового погона, т/ч.Величина С должна составлять аЕ от общего расхода внутреннего орошения. Она характеризует избьггочность доли отгона питания над общим расходом боковых гогенов. При ее увеличеьни Возрастают .энергетические ЗЯТРатвт Б ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕССа РЕК ТРЯикаптпт уменьшает я отбор т,елевых боковых погонов и ухудшаются показатели кубового нродук;а, 1,ри трезмерном ее уменьш нии и;:. н"хоцп: везкое ухудшение качества,гл,т его бокового ПОГОНа (УХУДШтЕНИЕ ЦВЕГН . в .1: УстаНОВО пеРВичной пеРеРаботь;т нсттти),ПРИ РЕГУЛИРОВВНИИ ПО;.гт 1 И ЕГГЛа В Р"-КДИЙИКНЦИОННУЮ Котон; У .т ЕСГ;ЕЧИВая МИНИМаЛЬНО ДОПУС".К;УЪт ДОт:а С;тГона ПНТЯНИЯ ДОСТ 1 гаетс 5. СНЫление зкергетическкх зат 1 81:-; 1-2/о и пОВы-ШЕНИЕ КаЧССтВа ЦЕЛС.ттКХ ПРОДУКТОВ За счет обеспечения стабильности флегмового потока в колонне. П р и и е р, продуктами разделени НЕФТИ Б КОЛОННЕ ЯВЛЯЮТСЯ; ГОЛОВНОЙ продукт - бензин, Верхний боковой погон - керосин нижний боковой,погон - днзел;.Ное топливо летнее кубо вьтя остаток - мазут, Режим работы ко лоннь: 1 характеризуется следующ:г".н , усреднс;иными показателями: расход СЬтрЬН Р 1000 т/Ч раСХОд ВНЕШНЕГО ОСТРОГО ОРОЫЕНИЯ ЙВдыд т 20 ттЧа разносль температур ,1 т:, 45 С; теплооемкост.; бензина С 1 528ккал/т градскрытая теплота испарения г71432 ккал/т; расход циркуляционногоорошения С 225 т/ч; разность температур циркуляционного орошения 612 =о 5140 С; теплоемкость керосина С524,4 ккал/т град; скрытая теплотаиспарения керосина г 57240 ккал/т;расход керосина Сьр 180 т/ч; расходдизельного топлива Св 274,7 т/ч.Используя уравнения (1), (2), (3),(4) и (5) и данные по параметрам процесса ректификации, производят расчеты: Кзцр = 160,0 т/ч; Квнтр,2, == 454,7 т/ч; Св = 30,0 т/ч.Избыточность доли отгона сырьяСв 30,0равна - - ф 100% - 3%,1000,0Избыточность доли отгона питания 20выбирается из условия обеспеченияминимального флегмового потока на тарелках колонны ниже вывода нижнегобокового потока с тем, чтобы обеспечить требуемый цвет нижнего бокового 25погона (дизельного топлива).В зависимости из избыточностидоли отгона питания корректируетсятемпература питания на выходе из нагревательной печи путем изменения подачи тепла в печь. Если по каким-либопричинам, например в результате изменения состава сырья или изменениярасхода одного из дистиллятных погонов, произойдет отклонение от заданного значения избыточности доли отгона питания и она станет равной 4 ., торегулятор 32 избытка однократного испарения питания уменьшает корректирующий сигнал в регулятор 33 температу М ры питания до тех пор, пока регулятор 33 не уменьшит при помощи исполнительного механизма 35 подачу топлива в нагревательную печь настолько, чтобы значение избытка однократного испарения питания было равно заданной величине З .Поддержание на заданной величине избыточности доли отгона питания позволяет обеспечивать минимальный расход энергоресурсов и стабилизировать относительные материальные потоки в колонне.Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования подачи тепла в сложную ректификационную колонну в зависимости от температуры питания колонны, расходов острого и циркуляционного орошений и расходов боковых продуктов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения энергетических затрат и повышения качества целевых продуктов за счет обеспечения стабильности флегмового потока в колонне, дополнительно измеряют температуру на выходе и входе в колонну каждого потока острого и циркуляционного орошений, рассчитывают расход внутреннего орошения колонны, измеряют сумму расходов боковых погонов, вычисляют разность общего расхода внутреннего орошения колонны и суммы расходов .боковых погонов и по заданной разности общего расхода внутреннего орошения колонны и суммы расходов боковых погонов корректируют температуру питания коЛонны.1699484 оставитель Л. Червоннаяехред М.Дидык Корректор М,Самборская едактор С. Патрушев ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101 За ВН 4415 Тираж Государственного комитет 113035, Москва, по изобретениям ч Ж, Раушская наб.