Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя

Зб 977 ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 05 8 Е 136/ 0 51) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Волгоградское спецИальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) И.П.гольберг, В.И.Хлустиков, А.А.Яковенко; В,И.Васильев, Г.Г.Айрапетян, М,М.Ухабин, Н.И.Дерипаско, В.Н.Педченко, О.С.Дьяконов и Л.Р,Парфененкова (53) 66,012-52(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР Гч. 1030374, кл. С 08 Р 136/04, 6 05 О 27/00, 1982.Авторское свидетельство СССР Гч. 810781, кл, С 08 Р 136/04, 6 05 О 27/00, 1979.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АЗЕОТРОПНОЙ ОСУШКИ РАСТВОРИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - стабилизацйя микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, Способ управления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов заключается . в измерении расходов пара, сырья на осушку, паровой фазы из колонны, уровня раздела фаз в отстойнике конденсата, стабилизации уровня раздела фаз в отстойнике изменеИзобретение относится к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано внием расхода воды из него, регулировании расхода паровой фазы из колонны в конденсатор изменением расхода пара в кипятильник колонны, Новым в способе является измерение температур. сырья на осушку, осушенного растворителя, пара до и после кипятильника, паровой фазы из колонны, хладоносителя до и после конденсатора, концентрацию влаги в потоке осушенного растворителя, затем по полученным значениям параметров по уравнению теплового баланса рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы и полученное значение сравнивают с измеряемь 1 м расходом паровой фазы, после чего в зависимости от величины и знака разбаланса корректируют расход пара, увеличивая расход при отрица- ф тельном значении разбаланса и/или при увеличении величины концентрации влаги Д осушенного растворителя свыше заданного максимального значения и уменьшая расход пара при положительном значении разбаланса и/или при уменьшении величины концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения, а расход хладагентэ в конденсатор регулируют с коррекцией на увеличение подачи АД хладагента и наоборот, выполняя коррек- ( цию пропорционально только теплоте на ) испарение паровой фазы в колонне и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности температур хлада-. гента после и до конденсатора, 1 ил,химической и нефтехимической промыш ленностях. в частности впроизводстве промыш чука СКИ-З, СК 5 и других, в процессе1736977 после колонны,5 10 6.1 - 62 = Лт 4+ С 414 полимериэации при очистке растворителей(толуола, изопрена) от примесей влаги путем азеотропной ректификации,Известен способ управления процессом азеотропной осушки, включающий измерение расхода влажного растворителяперед колонной, паровой фазы из колонны,осушенного растворителя, регулированиерасхода пара,Недостатком известного способа явля-ется отсутствие решения задачи сниженияэнергетических затрат на сушку, так как неучитываются все тепловые и материальныепотоки, в том числе и узлы конденсациипаровой фазы.Целью изобретения является стабилизация микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат наосушку,Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу, включающему измерениерасхода влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расходапара, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной,осушенного растворителя, пара, конденсата, паровой фазы, хладагента на входе ивыходе из конденсатора, давление в конденсаторе, концентрацию влаги осушенно.го растворителя, задают верхнееинижнеезначения концентрации, регулируют расходхладагента в конденсатор и по полученнымзначениям рассчитывают текущее значениерасхода паровой фазы по уравнению 61 С 1 Т 1 + 63 13 - 14 1 - 62 С 212 где.61 - расход влажного растворителя перед колонной;С 1 - удельная теплоемкость влажного растворителя;11 - температура влажного растворителя перед колонной;62 - расход осушенного растворителя; С 2- удельная теплоемкость осушенного растворителя;12 - температура осушенного растворителя;63 - расход пара в кипятильник;13 - температура пара до кипятильника;14 - температура конденсата после кипятильника,1 - знтальпия пара перед кипятильником;С 4 - удельная теплоемкость пара после колонны; 4А - удельная теплота парообразования сравнивают с измеряемым расходом паро-, вой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значенияуменьшают расход пара, определяют количество теплоты, необходимое на испарение15 паровой фазы в колонне, и корректируютрасход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в .кон.денсаторе и обратно пропорциональноразности температур хладэгента до и после20 конденсатора.На чертеже представлена блок-схемасистемы улравления процессом азеотропной осушки растворителя при полимеризации диенов.25 Влажный растворитель подается в колонну 1 азеотропной осушки, В кипятильник2 колонны 1 подают.пэр для нагревавлажного растворителя и испарения паровой фазы, Из низа колонны 1 выводится30 осушенный растворитель, а паровая фаза изверха колонны азеотропной осушки поступает в конденсатор 3 и далее в отстойник 4конденсата, С верхней части отстойника 4отбирают углеводородный конденсат, кото- .35 рый возвращают на вход колонны 1, а снижней части отстойника 4 отбирают воду.Уровень раздела фаз в отстойнике 4 по информации от датчика 5 уровня стабилизируется регулятором б, воздействующим на40 регулирующий клапан 7, По информации отдатчика 8 расхода пара регулятором 9 черезрегулирующий клапан 10 стабилизируетсяподача пара в кипятильник 2, а от датчика11 расхода хлэдагента регулятором 12 через45 регулирующий клапан 13 стабилизируетсяподача хладагента в конденсатор 3,На управляющее устройство 26 типа"Ломиконт Л" поступает информацияот датчиков: температуры 14 и расходэ 1550 растворителя на осушку; .температуры 16,расхода 17 Осушенного растворителя и анализатора 18. содержания влаги в осушенномрастворителе; температуры 19 конденсатапосле кипятильника 2, температуры 20 пара55 перед кипятильником 2 и расхода 8 пара накипятильник 2; температуры 21 и расхода 22паровой фазы после колонны 1; температуры 23 после конденсатора 3 и температуры24 до конденсатора 3, а также давления 25в конденсаторе 3,61 62= В управляющее устройство 26 вводятсяи значения удельных теплоемкостей влажного растворителя С 1, осушенного растворителя С 2, паровой фазы С 4, хладагента Схл,энтальпиипара перед кипятильником 2удельной теплоты парообразования Л паровой фазы после колонны 1, значения которых принимаются в расчет пои вычисленияв управляющем устройстве 14. Датчики температуры, давления, расходов, регулятори регулирующие клапаны выбираются ичисла серийно выпускаемого промышленностью оборудования.В качестве анализатора влаги в осушенном растворителе применяется хроматограф "Нефтехим - 200".Управляющее устройство 14 связанс корректирующими вводами регуляторо9 и 12,Способ осуществляют следующим обра.зом.Для стабилизации микровлаги в осшенном растворителе в пределах 0,0060,008 мас.о при снижении энергетическизатрат, на осушку растворителя в колоннуподается неосушенный растворитель с концентрацией влаги 0,08 мас.7 ь .при нагрузкна колонну 250 т/ч.При концентрации влаги а в осушенном растворителе, равной 0,006 мас.%, огон паровой фазы составляет 25 т/ч. Прповышении концентрации . влаги в неосушенном растворителе щ до 0,1 мас.% и неизменной величине отгона паровой фазконцентрация влаги в осушенном раствортеле содержание влаги в повышается дзначения 0,008 мас,%. При этом расход ировой фазы устанавливается на уровне 4042 т/ч.Для экономичного ведения процессосушки при снижении энергегических зтрат при наличии возмущений (по нагрузкна колонну и содержанию влаги в раствортеле) измеряют расходы и температуры носушенного растворителя перед колонно1 и осушенного растворителя на выходе иколонны 1, паровой фазы на выходе из клонны 1 и пара, подаваемого в кипятильни2, температуру конденсата на выходе икипятильника 2,По полученным значениям параметродатчиков 8, 14-17 и 19-21 на управляющеустройстве 26 по уравнению теплового бланса колонны 1:61 С 1 О + 63(3-.14) = 62 Сгтг + Лт 4+ С 4 с 4где 61-расход влажного растворителя перед колонной 1;х С 1 - удельная теплоемкость влажногорастворителя;ы 10 11 - температура влажного растворитез ля перед колонной 1;62 - расход осушенного растворителя;С 2 - удельная теплоемкость осушенногорастворителя;15 12 - температура осушенного растворителя;о 6 з -расход пара в кипятильник 2; .в 1 з - температура пара до кипятильника 2;20 и. - температура конденсата после кипятильника 2;у-- энтальпия пара перед кипятильни - ком 2;х С 4 - удельная теплоемкость паров после1 25 колонны 1;Л- удельная теплота парообразованияе паров после колонны 1,рассчитывают текущее значение расходапаровой фазы 61-62 из уравнения (1) и сравт нивают его с измеряемым расходом парои вой фазы 64, поступающим от датчика 22расхода на вычислительную машину 26, Наличие разбаланса определяется рядом возы мущающих воздействий; изменениямии расхода влажного растворителя, колебанио ями содержания влаги в растворителе. параа- метрами пара, изменениями в работе- теплообменного оборудования.Если (61-62)-640, то количество пара,а 40 поданного на осушку, недостаточно для выа-, вода влаги, количество влаги в осушенноме растворителе увеличивается и, как следсти- вие, идет некачественная шихта на процессе- полимеризации. Поэтому расход пара корй 45 ректируют подачей управляющего воэдейз ствия с управляющего устройства 26 нао- регулятор 9, увеличивая подачу пара. Такоек воздействие позволяет устранить этот возз мущающий фактор по входу и скорректиро 50 вать необходимое количество пара, Еслив при этом за счет инерционности процессам величина концентрации влаги в осушеннома- растворителе выше 0,008 мас то сигналкорректирующего воздействия по знаку со 55 ответствует знаку раэбаланса расходов паровой фазы (расчетной и действительной), апо величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой дат иком 18(т 7 - 16)Сл 61 - 62= Лт 4+ С 414 Сигнал коррекции подачи пара может осуществляться только по влажности при отсутствии сигнала разбаланса между .расчетным и действительным расходами парово.й фазы. 5Равенство (61-62)-64=0 свидетельствует о том, что по входу нет возмущающего воздействия по влаге.Если (6 1-62)-640, то количество влаги в подаваемом на осушку растворителе снижа ется, а задание на регулятор расхода пара прежнее, поэтому расход паровой фазы увеличивается, при этом корректируют расход пара подачей управляющего воздействия с управляющего устройства 26 на 15 регулятор 9 в сторону уменьшения подачи парэ. Такое воздействие устраняет перерасход пара, необходимого для осушки,Если величина концентрации влаги в в осушенном растворителе ниже 0,006 мао,%, 20 то сигнал корректирующего воздействия по знаку соответствует знаку разбаланса рас ходов паровой фазы, а по величине определяется величиной отклонения значения влажности, вырабатываемой датчиком 18. 25Выведенная из растворителя вода из паровой фазы после колонны 1 эффективно конденсируется и отводится из конденсатора 3 в отстойник 4 конденсата с помощью системы управления, которая корректирует 30 расход хладагента в конденсатор 3 в соответствии с управлением теплового баланса конденсации: 64 Л15= 65.(т 7-16)Схл, (2) 35 учитывающим лишь теплоту, необходимуюдля конденсации паровой фазы колонны 1,подачей хладагента в конденсатор 3, чтопозволяет снизить энергетические затраты 40на сушку.Из уравнения (2) вытекает, что где 65 - расход хладагента перед конденсатором 3;64 - расход паров после колонны 1;Л - удельная теплота парообразования 50 паров после колонны 1;15 - температура паров после колонны 1;Ь - температура хладагента после конденсатора 3; 557 - температура хладагента леред конденсатором 3;Схл - удельная теплоемкость хладагента; подаваемого в конденсатор 3 т,е, расход хладагента в конденсатор 3 необходимо регулировать с коррекцией на увеличение подачи хладагента и, наоборот, выполняя коррекцию пропорционально теплоте на испарение паровой фазы в колонне и обратно пропорционально разности температур хладагента после и до конденсатора, причем эта система может учитывать одновременно и отклонения давления в конденсаторе 3.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает стабилизацию микровлаги в осушенном растворителе на заданном уровне при одновременном снижении энергетических затрат на сушку. Удельный расход пара снижается по предлагаемому способу по сравнению с известным на 10%, а удельный расход хладагента - на.15% при стабилизации концентрации влаги в пределах 0,006 - 0,008 мас;%:Формула изобретенияСпособ управления процессом азеотропной осушки растворителя, включающий измерение расходов влажного растворителя перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворителя, регулирование расхода пара, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, дополнительно измеряют температуры влажного растворителя перед колонной, осушенного растворителя пара, конденсата. паровой фазы, хладагента на входе и выходе конденсатора, давление в конденсаторе, концентрацию влаги осушенного растворителя, задают верхнее и нижнее значения концентрации, регулируют расход хлада-гента в конденсатор и по полученным значениям рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению 61 С 1 Ч +Сз 1 з - И-62 С 212 где 61 - расход влажного растворителя перед колонной;С 1 - удельная теплоемкость влажного растворителя; фц - температура влажного растворителя перед колонной;Сг - расход осушенного растворителя; С 2- удельная теплоемкость осушенного растворителя:тг - температура осушенного растворителя;10 1736977 Составитель Е.фреймаТехред МЛИоргентал Корректор С,йевк Редактор ар НТС з 1869ВНИИПИ ГосудаТираж , . Подписное енного комитета по изобретениям и открытиям при 13035, Москва. Ж-ЗБ, Раувская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 роизводствен Оз - расход пара в кипятильник;1 з - температура пара до кипятильника;14 - температура конденсата после кипятильника;1 - энтальпия пара перед кипятильником;С 4 - удельная теплоемкость пара после КОЛОННЫ"Х-удельная теплота парообразователя ПОСЛЕ КОЛОННЫ,сравнивают с измеряемым расходом паровой Фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворителя выше заданного максимального значения увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении 5 концентрации влаги осушенного растворителя ниже заданного нижнего значения уменьшают расход пара, определяют количество теплоты, необходимое на испарение паровой фазы в колонне, и корректируют расход хла дагента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности темпе, ратур хладагента до и после конденсатора;