Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (sg y В 01 D 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, (I

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ сырья, блок подстройки внутреннего флегмового числа и степени насыщения экстрагента, расчетный блок задания регулятору расхода экстрагента и блок управления расходом дистиллята, связанный входами с датчиком состава сырья, задающим входом регулятора расхода сырья и первым выходом коммутатора, а выходом — с задающим входом регулятора расхода дистиллята, входами корректирующего блока и расчетного блока, соединенного входами с датчиками состава сырья, температуры экстрагента, давления верха колонны и выходом блока подстройки, а выходами — с эадакнщим

О входом регулятора расхода экстрагента и с корректирующим блоком, соединенным входами с датчиками температуры в кубе колонны, расхода внешней флегмы и расхода дистиллята, а выходом - с задакпцим входом регулятора температуры в кубе колонны, при этом saaaa коммутатор входами связан с датчиком Я состава и задающим входом регулятора фф расхода сырья, а блок подстройки вхо- д дами связан с вторым выходом коммута- р тора и датчиками состава дистилляте и кубового продукта.

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3675525/23-26 (22) 09. 12.83 (46) 07.06.86. Бюп. В 21 (72) Г.А.Гуляев, Н.И.Чуковенков, Т.С.Подольский, А.В.Трифонов, Л.В.Кислицина и P.À.Õàéðoâ (53) 66.012.52 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 893209, кл. В 01 D 3/42, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1105210, кл. В 01 D 3/42,19.05.83. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ, содержащее датчики расхода и состава сырья, дат чик и регулятор расхода экстрагента,датчик температуры экстрагента, датчик и регулятор температуры в кубе колонны, датчик расхода внешней флегмы, датчик давления верха колонны, коммутатор и корректирукиций блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества продуктов разделения и снижения энергозатрат, оно дополнительно содержит датчик и регулятор расхода дистиллята, датчик состава дистиллята, датчик состава кубового продукта, регулятор расхода

„,Я0„„1235515 А 1 ф 1I2

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом экстрак тивной ректификации и может найти применение, например в производстве бутадиена из бутана, в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества продуктов разделения и снижение энергозатрат, На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации включает в себя колонну датчик 2 расхода экстрагента, который через регулятор 3 соединен с клапаном 4 подачи экстрагента в колонну,датчики температуры S экстрагента, давления 6 верха колонйы и состава 7 сырья, датчик 8 расхода сырья, который через регулятор 9 соединен с клапаном 10 подачи сырья в колонну, датчик 11 температуры в кубе колонны, связанный через регулятор 12 с клапаном 13 подачи теплоносителя. Кроме того, устройство содержит датчики расхода 14 внешней флегмы, состава

15 дистиллята и кубового продукта 1б, датчик 17 расхода дистилляте, связанный через регулятор 18 с клапаном

19 отбора дистиллята, коммутатора 20, блока 21 подстройки внутреннего флегмового числа и степени насыщения экстрагента 2 1, блок 22 управления расходом дистиллята, расчетный блок

23 задания регулятору расхода экстрагента и корректирующий блок 24.

Устройство работает следующим образом.

При изменении задания регулятору расхода сырья или состава сырья, подаваемого в колонну 1, в коммутаторе

20 проверяется выполнение одного из следующих условий

- e ., tIc., С",. - С, 5С (1) расхода н состава сырья.

В случае выполнения одного иэ условий (1) коммутатор 20 вырабатывает сигнал на блок 22 управления расходом .дистиллята. В блоке 22 по сигналу от коммутатора 20и информации от

10 датчика 7 и регулятора 9 рассчитывао ется новое значение задания С; регулятору 18 расхода дистиллята. знаP чение С находится при решении системы уравнений покомпетентного материала баланса

R Р

С. С..=С С, +С„ т Р т P

20 т т. л

C W ее C r, G

Л л

С ° С -С

2 e4 W se4 зЮ (3) 24 гд е

F) текущее значение концентрации тяжелого компонента в сырье;

sapàHíûå концентрации легкого и тяжелого компоненС С юел ед

ЗО

С С айзек Wüeä тов в дистилляте; заданные концентрации легкого и тяжелого компонентов в кубовом продукте; расчетная величина расхода кубового продукта.

Если условия (1) не выполняются, то коммутатор 20 вырабатывает сигнал на блок 21 подстройки, а сигнал на блок 22 становится равным нулю. Новое значение задания регулятору рас.0 хода дистиллята С не рассчитывает1 ся н при этом принимается

С

Р где

1 — t — предыдущее значение задания на расход дистиллятаа

35515 3

" С,8С„ — диапазоны чувствительности к изменениям ъ 3 где G,,С, текущее и предыдущее значения задания регулятора расхода сырья 9; текущее и предыцущее значения концентрации легкокомпонента в составе сырья, измеряемыми датчиком 7,;

В устройстве используются понятия о внутренней флегме, внутреннем флегмовом числе и степени насыщенияэкстрагента. Величина внутренней флегмы

G< определяется иэ следукпцего выражения

1235515

К,, К вЂ” постоянные коэффициенты.

Величина внутреннего флегмового числа определяется иэ соотношения

P P гце G„,, G, расчетное значение расхода внешней флег мы и расчетное значение задания регу;лятору расхода экстр агента 3; — текущее значение температуры экстрагента, измеряемое датчиком

5; 0 а т (Кя Ga; + Gs Ст; ) (Kq + K!

Gg, R бант

Bi (6) Степень насыщения экстрагента

К „ определяется из выражения

С ;) (Kg + Кт Psi ) (7) т

Киас где р — текущее значение давления, При выполнении условия (10) в бло95 верха колонны, измеряемое 15 ке 21 производится подстройка степедатчиком 6; ни насыщения экстрагента где К - постоянный коэффициент.

K5jjK+j

5 6 7 постоянные кОэффициенты

В начале работы предлагаемого устройства значения R „ и К„, принима- 20 ются равными о внт внг

К на г (8) 25 о о где R К - начальные значения, Ьнт нас определяемые как средние величины

Rsjjò И К на с j В рабочих диапазонах 30 изменения расхода и состава сырья.

Причем величина Квн подстраивается при работе устройства с целью получения дистиллята заданного сос- 35 тава, а величина К„ - с целью изменения величины относительной летучести легкого компонента и, следовательно, получения кубового продукта заданного состава. 40

В блоке 21 подстройки по сигналу от коммутатора 20 и по информации от датчиков 15 и 16 анализируется величина отклонений концентраций

ТЯЖелого КОмпОНенТа в ДИСТИЛЛЯТе 4s

С и легкого компонента в кубовом

Эг

Ф продукте С®, от заданных значений

/Св — Све / ) 8Св, (9) /Са — С„ / i 3 Снм, (10) SO где 3 С,SC — допустимые отклонения.

При выполнении условия (9) в бло ке 21 производится подстройка внутреннего флегмового числа

55 где Кр — постоянный коэффициент.

Если условия (9) и (10) не выполняются, то подстройка P „, и К „ не производится. Сигнал о значениях

Рз„г и К„„с блока 21 выдается на расчетный блок 23. В блоке 23 по информации от датчиков 6 и 7 и блоков

21 и 22 определяются новые значения расхода внешней флегмы и задания регулятору расхода экстрагента С при совместном решении уравнений (5), (6) и (7). Такое решение позволяет одновременно поддерживать задан ные значения Р „ и К . Сигнал о расчетном значении задания на раса ход экстрагента G<, выдается на задающий вход регулятора 3, а сигнал о расчетном значении расхода внешней P флегмы С поступает на корректирующий блок 24.

В блоке 24 информации от датчиков

11, 14, 17 и блоков 22 и 23 производится корректировка значения задания регулятора 12 температуры в кубе колонны к, tx; + Keo (Ч; Ч; ) j (13) где t ., t . — скорректированное и

1 1! предццущее значения задания регулятора

12;

Ч, - новое расчетное значение парового потока в укрепляющей части колонны;

СЯ; + СР;, (14) где Ч; — текущее значение парового потока в укреплямцей части колонны

+ Gg. (15) 1235515 где G<., Св. — текущие значения рас1 хода внешней флегмы и расхода дистиллята, измеряемые датчиками

14и 15;

К, — постоянный коэффициент

Сигнал о скорректированном значении задания температуры выдается на задающий вход регулятора 12 темпера- 1о туры.

В отличие от известного устройства управление по предлагаемому строит,ся так, что благодаря одновременному использованию выражений (5), (6) и (7) обеспечивается автономность регулирования составов дистиллята и кубового продукта, т.е. при выдаче управления при отклонении состава одного иэ продуктов от заданного зна- 2О чения учитываются внутренние связи процесса, описываемые выражениями (5), (6), (7), и величины управляющих воздействий определяются так, чтобы не изменить состава другого. 2S

Так как роль экстрагента при экстрактивной ректификации сводится в основном к изменению относительной летучести компонентов разделяемой смеси, то выражения (5), (6) и (7) позволя- щ ют рассчитать такое значение, которое бы поддерживало в соответствии с К,„, требуемую концентрацию углеводородов в экстрагенте с учетом влияния на растворимость последних давления в колонне P . и температуs„ ры экстрагента„ обеспечивая этим необходимое значение относительяой летучести легкого компонента для получения заданного состава кубового продукта. В тоже время из выражений (5), (6) и (7) можно определить значение г, G для получения заданного состава

P днстиллята. Расчет G производится с учетом влияния на состав дистилляР та расхода Сд и температуры з экстрагента как дополнительной флегмь|. Кроме того по изменившемуся паФ ровому потоку Ч, в блоке 24 корректируется задание регулятора температуры в кубе колонны t

"1

Компенсация возмущений по составу и расходу сырья обеспечивается работой блока 22 управления расходом дистнллята, расчетным 23 и корректирующим 24 блоками.

Таким образом, в данном устройстве всегда при изменениях состава и расхода сырья больших диапазонов чув. ствительности и изменениях составов. дистиллята и кубового продукта больших допустимых отклонений производится расчет всех трех управляющих воздействий - задание регулятора расхода. экстрагента С,, задания регулятора расхода днстиллята Св. и задания регулятора температуры в кубе колонны t„; .

Составитель Т.Чулкова

Редактор С:Патрушева Техред О.Сопко

Корректор М. Самборская

Заказ 3031/3 Тирак б63 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, уп.Проектная,4