Устройство для автоматического управления ректификационной колонной

(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙИ зоб рете ни е относит ся к автоматическому управлению и регулированию работы ректификационных установок и может быть использовано в нефтяной, нефтегазоперерабатывающей, пищевойВ и других отраслях промышленности.Известно устройство для автоматического регулирования ректификационной колонны с боковым отбором фракции, состоящее из датчиков расхода жидкой и газообразной фаэ отбираемой с глухой тарелки фракции, соединенных через регулятор соотношения с исполнительным механизмом, воздействующим на расход жидкой фазы, датчика температуры, установленного на тарелке выше промежуточного отбора фракции и связанного через датчик и регулятор температуры с исполнительным механизмом воздействующим на расход газообразной фазы, и датчика нежелательных примесей в боковом отборе, соединенного с камерой "Задание" регулятора соотношения 11 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для автоматического управле" ния ректификационной колонной, содержащее регулятор уровня в емкости орошения, связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи орошения в колонну, регулятор температуры (состава), вход которого соединен с датчиком температуры на "контрольной" тарелке в укрепляющей части колонны, соединенный своим выходом с входом регулятора расхода бокового погона (верхнего продукта), регулятор уровня в кубе колонны, связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии отбора кубового продукта 2 .Недостатком данного устройства является неполное извлечение целевого продукта (бокового погона) при нарушениях режима колонны, вызванных возмущениями по составу и количеству подаваемого сырья, а также коз ,92лебаниями знтальпии и расхода подаваеиого в куб колонны теплоносителя.Цель изобретения - максимальныйотбор бокового погона требуемогокачества при изменении состава и количества подаваемого сырья в широком диапазоне.Поставленная цель достигаетсятем, что известное устройство, содержащее регулятор уровня в емкости орошения, связанный с исполнительным механизмом, установленным налинии подачи орошения в колонну, регулятор температуры с датчиком температуры на "контрольной" тарелкев укрепляющей части колонны, соединенный своим выходом с входом регулятора расхода бокового погона, регулятор уровня в кубе колонны,связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии отбора кубового продукта, дополнительно содержит датчик расхода орошения,регулятор минимального орошения, датчик и регулятор температуры низа ко-,лонны, сумматоры и регулятор расходатеплоносителя в куб колонны, при этомвыход регулятора температуры на"контрольной" тарелке соединен с первой плюсовой камерой первого сумматора и с минусовой камерой второгосумматора, датчик температуры низаколонны связан через регулятор свторой плюсовой камерой первого сумматора, выход которого соединен свходом регулятора расхода боковогопогона и с второй плюсовой камеройвторого сумматора, первая плюсоваякамера которого соединена с выходом датчика расхода орошения черезрегулятор минимального орошения, авыход второго сумматора связан свходом регулятора расхода теплоносителя в куб коЛонны.На чертеже представлена принципиальная схема устройства,Устройство содержит ректификационную колонну 1, снабженную емкостью 2 орошения и боковым погойом 3для отбора верхнего целевого продукта и состоит иэ регулятора.ч уровняв емкости 2 орошения с исполнитель"ным механизмом на линии орошенияв колонну 1, регулятора 5 уровня вкубе колонны с исполнительным механизмом на линии отбора кубового про"дукта, датчик 6 температуры на "контрольной" тарелке в укрепляющей цас 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ти колонны, связанного через регулятор 7 температуры с первой плюсовой камерой первого сумматора 8, у которого вторая плюсовая камера связана через регулятор 9 с датчиком 10 температуры низа колонны, а выход соединен одновременно с входом регулятора 11 расхода бокового погона и с второй плюсовой камерой второго сумматора 12, у которого первая плюсовая камера связана через регулятор 13 минимального орошения с датчиком ч расхода орошения, минусовая камера связана с выходом регуляторатемпературы, а выход соедине с входом регулятора 15 расхода теплоносителя в куб колонны,Устройство работает следующим образом.Изменения расхода или состава исходного сырья, состоящего, например, иэ углеводородов моноциклической ароматики бензола, толуола и ксилола в виде тяжелой примеси, вызывают нарушение установившегося в колонне 1 режима, которое выражается в отклонениях температур, измеряемых датчиком 6 температуры на "контрольной" тарелке и датчиком 1 О температуры низа колонны.При уменьшении количества легких углеводородов (например бензола) в исчерпывающей части колонны 1 (или по другим причинам) повышается температура низа колонны, а температура на "контрольной" тарелке в укрепляющей части колонны остается неизменной. 8 этом случае регулятор 9, получив сигнал от датчика 10 температуры низа колонны, своим выходным сигналом через вторую плюсовую камеру и выход первого сумматора 8 уменьшает (так как регулятор 9 имеет обратный выход) задание регулятору 11, а следовательно, и расход бокового погона 3, цто вызывает увеличение расходов кубового продукта, а затем и орошения соответственно регуляторами 5 и 1 уровня по условию сохранения материального баланса, а также нарушение теплового баланса в колонне 1.Одновременно выходной сигнал регулятора 9 через вторую плюсовую камеру и выход первого сумматора 8 и далее через вторую плюсовую камеру и выход второго сумматора 12 и регулятор 1 уменьшает расход теплоносителя в куб колонны 1, восста9235 64 45 5навливая нарушенный тепловой баланс. Уменьшение подачи тепла в кубколонны возвращает к заданному значению температуру низа и уменьшаетпаровой поток в колонне 1, что вызывает уменьшение количества паров, выходящих верхом, вследствие чего начинает падать уровень в емкости орошения, регулятор 4 уровня которой соответствующим образом уменьшает рас Оход орошения в колонну 1, устанавливая новый соответствующий величинебокового погона и вновь установившемуся тепловому балансу расход орошения и обеспечивая тем самым заданное качество целевого продуктанесмотря на то, что расход боковогопогона 3 уменьшается, Для исключения возможности возникновения в колонне 1 вследствие недопустимого 20снижения расхода орошения аварийного режима устройство снабжено регулятором 13 минимального орошения,своим выходом через первую плюсовуюкамеру и выход второго сумматора 12 25и регулятор 19, в случае необходимости, последовательно увеличивает(так как регулятор 13 имеет обратный выход) расход теплоносителя вкуб колонны, паровой поток в колонне, 5 оуровень в емкости 2 орошения и расходорошения до минимально допустимого.Регулятор 13 включается в работу если количество тепла, подаваемого вколонну, не обеспечивает заданногоминимально допустимого расхода орошения, Во всех других случаях (т.е..если расход орошения равен или вышезаданного минимально допустимогозначения) регулятор 13 в управлениине участвует,Если в результате уменьшения тяжелого компонента (например толуола)в сырье, или по другим причинам, происходит снижение температуры низаколонны 1 при постоянной температуре на "контрольной" тарелке регулятор 9, получив соответствующий сигнал от датчика 10 через первый сумматор 8 и регулятор 11 увеличиваетрасход бокового погона 3, что позволяет сохранить заданный коэффициентотбора верхнего целевого продукта(например бенэола), но вызываетуменьшение в первую очередь расхо 55да кубового продукта, а затем и орошения и нарушает тепловой баланс.В тс же время регулятор 9 через сумматоры 8 и 12 и регулятор 15 увеличивает подачу тепла в куб колонны1, восстанавливая тем самым заданнуютемпературу низа колонны и нарушенный тепловой баланс. Увеличение подачи теплоносителя в куб колонны вызывает последовательные увеличенияпарового потока, уровня в емкости 2орошения и через регулятор 4 расходаорошения, что обеспечивает заданноекачество бокового погона, расход которого увеличивается,Если в результате уменьшения количества легких углеводородов в колонне 1 (или по другим причинам) повышается температура в исчерпывающейи укрепляющей частях колонны, регуляторы 7 и 9, получив сигналы от своих датчиков 6 и 10 температур на"контрольной" тарелке и низа колонны, уменьшают свои выходные сигналы,поступающие в плюсовые камеры первого сумматора 8, который своим выходом, пропорционально алгебраической сумме этих двух сигналов, черезрегулятор 11 уменьшает расход темсамым через процесс расходы кубового продукта и орошения, не нарушивпри этом тепловой баланс.Одновременно регулятор 9 черезпервый сумматор 8, второй сумматор12 и регулятор 15 уменьшает расходтеплоносителя в куб колонны, возвращая к заданным значениям температуры низа и "контрольной" тарелки колонны 1, восстанавливая тепловой баланс и, как показано выше, уменьшаячерез процесс расход орошения. Таким образом, устанавливается новыйуменьшенный расход орошения, соответствующий величине выводимого бокового погона 3 требуемого качества.Устройство выполнено таким образом,что изменение температуры на "контрольной" тарелке в укрепляющей частиколонны на расход теплоносителя вкуб колонны не влияет, так как управляющий сигнал от регулятора 7 поступает одновременно в минусовую камеру и, через первую плюсовую камеру и выход первого сумматора, вплюсовую камеру второго сумматора12, не вызывая изменения его выходного сигнала,Если температуры на. "контрольной"тарелке и низа колонны одновременнопонижаются, .устройство по описаннымвыше каналам управления увеличиваетрасход бокового погона 3, расход теплоносителя, восстанавливая этим за данные значения температур низа к"контрольной" тарелки, уменьшает расход кубового продукта и, наконец,увеличивает расход орошения в соот-ветствии с новым значением расходабокового погона,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет, контролируя характерные температуры в колонне 1, отбирать максимальное количество верхнего целевого продукта за счет управления расходами бокового погона3 и теплоносителя в куб колонны 1,а также сохранять при этом заданное качество бокового погона 3, управляя расходом орошения и автоматически поддерживаяматериальныйи тепловой балансы, Наличие в устройстве регулятора 13 минимальногоорошения обеспечивает безопасностьего работы.Годовой экономический эффект отиспользования предлагаемого изобретения составляет 34 тыс. руб.формула изобретенияУстройство для автоматического управления ректификационной колонной с боковым погоном, содержащее регулятор уровня в емкости орошения, связанный с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи орошения в колонну, регулятор температуры вход которого связан с датчиком температуры на "контрольной" тарелке в укрепляющей части колонны, соединенным своим выходом с входом регулято 3564 8ра расхода бокового погона, регулятор уровня в кубе колонны, связанный с исполнительным механизмом установленным на линии отбора кубового продукта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью максимального отбора бокового погона требуемо 1 о качества за счет повышения точностирегулирования, оно дополнительно соО держит датчик расхода орошения, регулятор минимального орошения, датчик и регулятор температуры низаколонны, сумматоры и регулятор расхода теплоносителя в куб колонны, при15 этом выход регулятора температурына "контрольной" тарелке в укрепляющей части колонны соединен с первойплюсовой камерой первого сумматора ис минусовой камерой второго суммато 20 ра, датчик температуры низа колоннысвязан через регулятор температурыниза колонны с второй плюсовой камерой сумматора, выход которого соединен с входом регулятора расхода бокэ 25 вого погона и с второй плюсовой камерой второго сумматора, первая плюсовая камера которого соединена с выходом датчика расхода орошения черезрегулятор минимального орошения, азо выход второго сумматора связан с входом .регулятора расхода теплоносителяв куб колонны.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 570371, кл. В 01 О 3/42, 1976.2. Эрриот П. Регулирование производственных процессов. М., "Энергия",1967, с 356Составитель Т. ЧулкА Мотыль Техре З,фанта 113035, Москва, Ж, Ра д; 4/51 лиал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная,аказ 2 1 10 ТиражВНИИПИ Государственногопо делам изобретений ф 733комитета СССи открытийушская наб.,Корректор У. Пономаренк Подписное