Способ регулирования процесса разделения смеси

950182 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет(31) Р 291617 3/42 рственный СССР елам нзоб н открытните 3) ФРГ ретекинй Опубликовано 0 3) УДК 66. 012-52(088,8))ль е -"-.-. 0:., ,: 2) Авторы кзобретени Иностранцы ойссер, Клаус Рихтер и Март(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНСМЕСИ дводится к головной иной колонны 1 чере 1Изобретение относится к .способам регулирования процессов разделения смесей в экстракционных перегонных колоннах и может быть применено в процессах получения ароматических углеводородов.Известен способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционной колонне путем изменения расхода теплоносителя в кипятильник в зависимости от его расхода и регулирования соотношения расходов исход ной смеси и растворителя 11.НаибОлее близким по технической сущности к изобретению является способ регулирования процесса разделе" ния смеси в экстракционной колонне путем изменения потока теплоносителя в кипятильник колонны в зависимости от расхода и качества исходной смеси, температуры и давления низа колонны, состава продукта в колонне 21,Недостатком указанных способов является то, что они не обеспечивают максимальную производительность и высокое качество разделения смеси.Цель изобретения - повышение качества разделения смеси эа счет увеличения точности регулирования. Поставленная цель достигается тем,что поток теплоносителя байпасируют,при этом расход основного потокатеплоносителя регулируют в зависимости от расхода исходной смеси, а расход байпасного потока - в зависимости от параметра, характеризующегосостояние продукта в колонне,В качестве параметра, характеризующего состояние продукта в колонне, используют температуру, разностьтемператур или состав продукта, эамеренных в верхней части колонны.Кроме того, основной поток теплоносителя составляет 80-90, преимущественно 90, а байпасный поток 10-20, преимущественно 10, от общего потока теплоносителя.На фиг,1 представлена схема регулирования экстракционной перегоннойколонны; на Фиг.2 - график зависимости содержания углеводородов экстракта (толуола) в рафинате в зависимости от температуры жидкости, имеющейся на измерительной тарелке.Способ осуществляется следующимобразом.Зкстрагент почасти экстракцио Эгулятор 23 расхода с клапаном 24.Регулятор 23 расхода посредствомимпульсного провода 25 связан срасходомером 26, который встраивается в трубопровод 11, Количествосмеси веществ (исходного продукта),протекающей через этот провод к экстракционной перегонной колонне 1,в данном случае определяется расходомером 26 и является регулируе.мой величиной регулятора 23 расхода, который воздействует на клапан24, причем количество исходного продукта может устананливаться посредством клапана 27. Диапазон регулирования регулятора 23 расхода согласно изобретению устанавливается таким образом, что приблизительно 8090 общего количества тепла, подводимого через трубопровод 28 в форме соответствующего теплоносителяподводится через трубопровод 22и клапан 24 к рибойлеру 18. Остальное количество тепла достигает обводного трубопровода 29 в форме используемого теплоносителя. В обводной трубопровод 29 встраивается регулятор 30 расхода с клапаном 31Регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 связан с измерительным прибором 33, При этом точка измерения 34 расположена на, однойиз верхних тарелок экстракционнойперегонной колонны 1, Как видноиз сказанного, в качестве измерительного прибора 33 может использоваться прибор, измеряющий температуру, или газовый хроматограф. Температура жидкости, измеренная наконтрольной тарелке 35, или прииспользонании хроматографа концентрация экстрагируемого вещества передается на регулятор 30 расхода посредством импульсного провода 32 какрегулируемая величина. Регулятор 30расхода посредством клапана 31 регу лирует поток теплоносителя, проходящий через обводной трубопровод29 к рибойлеру 18, таким образомосуществляется управление меньшейчастью общего количества тепла, под водимого к экстракционной колонне 1.Дополнительно регулятор 30 расхода и регулятор 23 расхода могутбыть соединены между собой посредством импульсного провода 36. Благода ря этому создается дополнительнаявозможность регулиронания, при которой регулирующее воздействие регулятора 30 расхода посредством импульсного провода 36 смещается пропорционально (в сильно ослабленнойформе) заданному значению регулятора 23 расхода. Благодаря этому тонкое регулирование осуществляетсявсегда в оптимальном диапазоне регулиронанияНапример, регулятор 30 5 расхода может настраиваться таким охладитель 2 и трубопровод 3. Охлаждающее средство, необходимое дляохлаждения экстрагента, напримервода, подводится к охладителю 2через трубопровод 4 и вновь отводится через трубопровод 5. При этом 5в трубопроводе 3 может быть установлен измеритель б температуры, которыйопределяет температуру экстрагента,протекающего через экстракционнуюколонну 1, причем полученное измерен 10ное значение может передаваться через импульсный провод 7 на регулятор8 расхода, который посредством вентиля 9 регулирует расход охлаждающего средства, протекающего черезтрубопровод 4. В некоторых случаяхохлаждение экстрагента может осуществляться также посредством воздушного радиатора. В таком случае измеритель 6 температуры регулирует охлаж-.дающее воздействие соответствующеговентилятора, так что экстрагент подается в экстракционную, колонну 1также с требуемой температурой.Разделяемая смесь веществ (исходный продукт) вводится в среднюючасть экстракционной перегонной колонны 1 через нагреватель 10 и трубопровод 11. Теплоноситель, требуемыйдля подогрева смеси веществ, подводится к нагревателю 10 через трубопровод 12 и вновь отводится через трубопровод 13. Аналогично системе регулирования экстрагента в данном случае в трубопровод 11 также встраивается измеритель 14 температуры, измеренное значение которой передаетсячерез импульсный трубопровод 15 нарегулятор 16 расхода. Последний посредством клапана 17 управляет подводом тепла в трубопроводе 12. 40Для обогрева экстракционной перегонной колонны 1 в ее нижней частипредусмотрен рибойлер 18, которыйможет включаться как прямоточныйрибойлер и/или как циркулирующий рибойлер нижней части колонны. Экстрагент, содержащий экстрагируемое вещество, отводится при этом, например,от крайней нижней тарелки или отодной из нижних тарелок экстракционной колонны 1, причем отвод осуществляется через трубопровод 19, и отводимое вещество подается в шланг 20рибойлера 18, н котором оно подвергается требуемому нагреванию. Послеэтого нагретый продукт через трубопровод 21 возвращается назад в экстракционную перегонную колонну 1, причем продукт вводится вновь под глухой тарелкой,Подвод теплоносителя к рибойлеру18 экстракционной перегонной колонны1регулируется следующим образом.В трубопроводе 22, через которыйк рибойлеру 18 подводится требуемыйтеплоноситель, устанавливается ре- Ьобразом, что включается регулирующий импульс, когда количество тепла, ,определяемое регулятором 30 расхода, превысит определенное предельное значение, например 20 суммарного количества тепла, В таком случае 5 этот регулирующий импульс передается на регулятор 23 расхода через импульсный провод 36 и обусловливает там соответствующее повышение подвода тепла к рибойлеру 18 через трубо О провод 22. При необходимости регулирование такого вида можно осуществлять и в обратном направлении. В таком случае при превышении определенного предельного значения в ре гуляторе 23 расхода соответствующий регулирующий импульс передается на регулятор 30 расхода.Кроме того, для обеспечения постоянного соотношения количеств экст. рагента и исходного продукта посредством измерителя 26 расхода можно управлять подводом экстрагента к экстракционной колонне 1 через трубопровод 3. При этом значение, измеряемое посредством расходомера 26, дополнительно передается на регулятор расхода 37 через импульсный провод 38, причем регулятор расхода воздействует на клапан 39.В данном случае рафинат отводится из экстракционной колонны 1 через трубопровод 40, а экстракт - через трубопровод 41, Их дальнейшая перера. ботка осуществляется по известным методам, 35Количество тепла, подводимое через трубопровод 22, может быть настроено на определенное нерегулируемое значение, так что в этом случае может отсутствовать регулирова ние, осуществляемое в зависимости от значения, измеренного расходомером 26Это возможно, в частности, при пуске установки или в том случае, когда разделяемая смесь веществ 45 не имеет значительных колебаний подводимых количеств, температур и химического состава. Кроме того, количество тепла, подводимое через обводной трубопровод 29, может подаваться в специальный рибойлер, причем этот трубопровод и этот специальный рибойлер могут работать с другим теплоносителем, отличным от теплоносителя рибойлера 18. На практике в обычном случае вместо одного единственного рибойлера может быть расположено несколько на нижней части экстракционной колонны, причем они могут регулироваться аналогичным способом. Измерение температуры может осуществляться на двух различных контрольных тарелках вместо измерения на одной измерительной тарелке 35, причем определяемая разность температур используется , 65 в качестве регулируемой величины, которая передается на регулятор 30 расхода.График, представленный на фиг.2 показывает, какое влияние оказывает температура зкстракционной колонны на состав рафината. При этом толуол должей отделяться от неароматических составляющих в виде экстракта, в то время как последние должны обогащаться в рафинате. Эффективность экстракционной перегонки тем больше, чем меньше содержание толуола в рафи., нате. В этом случае экстракционная перегонка осуществляется в колонне, имеющей 60 тарелок, причем экстрагент ( ФормилмОРфин - Й) ВВОдитсЯ В Головной части, а исходный продукт вводится в колонну на 33-й тарелке сверху. Чтобы исследовать связь между температурой жидкости, имеющейся на верх" ней тарелке колонны, и соответствую щим содержанием толуола в рафинате постепенно увеличивается количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны. Одновременно каждый раз измеряется температура жидкости на восьмой та- релке сверху и соответствующее содержание толуола в жидкости ( в Фазе рафината) . Кривая показывает, что при увеличении температуры жидкости очень круто возрастает содержание толуола в жидкости (в фазе рафината) .о В диапазоне температур 145-152,5 С содержание толуола в рафинате увеличивается только приблизительно с 2 Вес.Ъ приблизительно до 4 вес.З. В диапазоне 164-165 С содержаниеотолуола увеличивается, напротив с приблизительно 17 вес.% приблизительно до 26 вес.Ъ, На основании этого можно сделать вывод о том, что на успешное проведение экстракционной перегонки решающее влияние оказывает точное регулирование подводимого количества тепла, способствующее поддержанию температур в верхней части экстракционной перегонной колонны в таком диапазоне, в котором температурный градиент имеет наибольшее значение, т.е. велико изменение температуры, необходимое для изменения содержания толуола в рафинате на 1 Напротив, если будет превышено определенное значение температуры, то температурный градиент уменьшается настолько, что содержание,толуола в рафинате едва ли может изменяться вследствие изменения температуры на контрольной тарелке.Применительно к данному примеру это означает, что для максимизации выхода содержание толуола в рафинате должно поддерживаться в диапазоне 2-4 вес.Ъ, вследствие чего количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны, 950182должно регулироваться таким образом;чтобы температура жидкости на контрольной тарелке поддерживалась вдиапазоне 145-152,5 С,Для получения сравнительных данныхтемпература жидкости, измеренная 5на контрольной тарелке (восьмая тарелка сверху), использовалась в качестве регулируемой величины общегоколичества тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной 10колонны. Несмотря на использованиеобычных регуляторов и оптимальнойнастройки системы регулирования неудалось, однако, поддерживать температуру жидкости на контрольной тарел ке внутри указанного диапазона. Больше того, появились синусоидальныеколебания температуры, в результатекоторых содержание толуола в рафинате колебалось в диапазоне 2-9 вес.,После этого, в зависимости от температуры жидкости, измеренной на контрОльной тарелке, регулировалось лишьтолько 10-11 общего количестватепла, подводимого к экстракционнойколонне, в то время как оставшаяся1основная часть подводимого количества тепла устанавливалась как постоянное значение. При такой настройкесодержание толуола в рафинате в течение длительного периода времениноддержйвалось в диапазоне 2,43.6 аесФормула изобретенияУ1.Способрегулирования процессаразделения смеси в экстракционнойперегон ной колоннепутем измененияпотока теплоносителя, подводимого к кипятильнику колонны, и поддержания соотношения расходов исходной массы и растворителя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качествразделения смеси за счет увеличенияточности регулирования, поток теплоносителя байпасируют, при этом расход основного потока теплоносителярегулируют в зависимости от расходаисходной смеси, а расход байпасногопотока - в зависимости от параметра,характеризующего состояние продуктав колонне,2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве параметра, характеризующего состояниепродукта в колонне, используют температуру, разность температур илнсостав продукта, замеренных в верхней части колонны.3. Способ по п,1, о т л и ч а ющ ий с я тем, что основной потоктеплоносителя составляет 80-90,преимущественно 90, а байпасныйпоток - 10-20, преимущественно10, от общего потока теплоносителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Голубятников В.А.и др. Автоматизация производственных процессови АСУП в химической промышленности.М., "Химия", 1978, с.156,2. Авторское свидетельство СССРР 753442, кл, В 01 З 3/42, 1978,950182фсмуьфъ ущуруудуцу щдщ Составитель дактор О. Персиянцева Техред М.Тепер Еорректор С. шекмписно д, 4/ илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 5774/50 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Ж