Способ автоматического управления сложной ректификационной колонной
р> И7309
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.09.74 (21) 2057626/26 с присоединением заявки № (51) М, Кл.з В OID 3/42
Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий
Опубликовано 15.06.76. Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 27.07.76 (53) УДК 66.012-52 (OS 8.8) (72) Авторы изобретения
В. П. Майков, Д. А. Крейдин и T. А. Тренина (71) Заявитель
Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
СЛОЖНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ
20
ГосУдаРственный комитет (2Д) 11риоритет
Изобретение относится к способам автоматического управления сложными ректификационными колоннами с боковыми секциями, разделяющими исходную смесь на несколько потоков, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ автоматического управления сложной ректификационной колонной с боковыми секциями путем регулирования подачи теплоносителя в колонну з зависимости от соотношения «расхода пара — расход питания», изменения подачи циркуляционного орошения и отборов продуктов.
Однако при этом не обеспечивается полностью минимизация энертозатрат на разделение, так как требование выполнения отграничений на качество всех продуктов в виде равенств снимает степень свободы для дополнительного понижения энергозатрат за счет уменьшения .потерь от необратимости процесса.
Целью изобретения является минимизация энергозатрат на разделение и улучшение качества регулирования в сложной ректификационной колонне с бокозыми секциями. Указанная цель достигается тем, что при термодинамически оптимальных величинах отбора продуктов соотношение «расход пара —,расход питания» корректируют по качеству целевых продуктов, ьыходящих из соответствующих боковых секций и колонны, а подачу циркуляционных орошений в соответстзующую боковую секцию и колонну регулируют по соотношению « расход циркуляционного орошения — расход пара».
Установлено, что термодинамически оптима fbHblH отоор продуктов соответствует ус,.овию
Е, Z, при l(V) . max, (1) г,".е Е; — доля отбора i-го продуктового потока колонны;
Z; — концентрация питания i-ro компонента, являющегося целевым в t -ом продуктовом потоке.
11 — термодинамический критерий качества разделения;
У; — место в вода питания в колонну и места подключения боковых секций.
Условие (1) отвечает минимально возможным готерям от необратимости процесса, т. е. в случае зыполнеEIèÿ условия (1) при
25 постоянстве подводимой в колонне работоспособной энергии достигается максимальное разделение. Условие (1) получено на основе максимума термодинамического критерия качества разделения, определяемого как отно30 шение минимальной работы разделения
3 (Ат) т = компонентной смеси на потоки с концентрациями Х; к аналогичной работе о (Аг ), необходимой для разделения смеси того же состава на чистые продукты
ill IE tи
Q Z f n Z, — Е; Х; In Х « 2;1и Z;
1 где и — число продуктовых потоков сложной колонны.
Критерий (2) может изменяться от нуля (отсутствие разделения) до единицы (полное разделение). С позиций теории информации выражение (2) может рассмат|риваться также как критерий эффективности, оцени вающий относительную организованность (упорядоченность) системы.
Условие (1) является универсальным для выбора величины отбора продуктов и не зависит от значений других управляющих воздействий. При этом место ввода питания и места подключения боковых секций Nj устанавливаются на однажды определенном оптимальном уровне и не зависят от состава питания, если величины отбороз продуктов изменяют ia зависимости со состава питания в соответствии с условием (1).
Таким образом, если величины отборов продуктов установлены в соответствии с условием (1), то следующим шагом управления неооходи«мо понизить уровень под зодимой к колонне энергии до минимально необходимого для выполнения ограничений на качество продуктов разделения. Этот шаг управления осуществляешься в сложной колонне за счет параметров внутренних потоков— расходов пара в главную колонну и боковые секции и расходов циркуляционных орошений.
В соответствии с изобретением предлагается способ регулирования расходами пара и ци ркуляционных орошений, позволяющий осуществить минимизацию энергозатрат и улучшить качество регулирования в условиях термодинамически оптимальных отборов продуктов.
В определенных пределах расходы пара в главную колон ну и боковые секции должны изменяться прямо пропорционально расходу питания. Поэтому:соотношение «расход пара — расход питания» позволяет осуществить регулирование по,возмущению. Однако расходы пара есть также функция состава питания, поэтому для компенсации возмущений последнего и неточности упреждающего регулирования по соотношению вводится коррекция расходов, пара по информации обратной связи о качестве соответствующего продуктового потока. При этом контролируются (n — 1) продуктовых потока .с целью достижения равенства между текущими и заданными значениями концентраций, а качество последнего гарантируется не ниже заданного.
4
Расход циркуляционных орошений должен следить за расходом пара в соответствующую боковую секцию и главную колонну по следующим соображениям. Во-первых, чем меньше разница между температурными уровнями подвода и отвода тепла в колонне, тем меньше термодинамические потери от необратимости процесса. Во-вторых, возмущения по. пару гасятся ближайшим по .высоте колонны орошением и не проходят вверх по колонне, воздействуя на процесс разделения только в соответствующей полной секции сложной колонны. Тем самым улучшаются динамические свойства объекта и качество регулирования.
Связь расхода циркуляционных орошений с расходами пара осуществляется регулированием по соотношению «расход циркуляционного орошения — расход пара».
Пример. На чертеже представлена схема реализации способа автоматического управления,сложной ректификационной колонной с боковыми секциями, разделяющей исходную смесь на четыре потока.
B сложную колонну 1 с двумя боковыми секциями 2, 3 поступает сырье, которое требуется разделить на четыре продукта с концентрациями целевых компонентов Х;)Х;, (Х,, — ограничение на качество).
Работа системы управления заключается в следующем.
Сигналы от диафрагмы 4 и анализатора состава питания 5 подаются на множительноделительное устройство 6. Выходной сигнал устройства 6 является заданием для регуляторов расхода 7, 8, 9 верхнего и боковых продуктов соответственно. Регуляторы 7, 8, 9 устанавливают расходы верхнего и боковых продуктов, соответствующие условию (1).
Сигналы от диафрагмы 4 поступают также в регуляторы соотношения «расход пара — расход питания» 10, 11, 12. Сюда же, то есть в регуляторы подачи пара в главную колонну и боковые секции подаются сигналы коррекции от анализаторов качества 13, 14, 15 боковых и нижнего продуктов соответствен но.
Сигналы об изменении подачи пара з главную колонну и боковую секцию 3 от диафрагм 16, 17 поступают в регуляторы соотношения «расход циркуляционного орошения— расход пара» 18, 19.
Формула изобретения
С пособ автоматического управления сложной ректификационной колонной с боковыми секциями путем регулирования подачи теплоносителя в колонну в зависимости от соотношения «расход пара — расход питания», изменения подачи циркуляционного орошения и отборов продуктов, отл ич а ющий ся тем, что, с целью минимизации энергозатрат при термодинамически оптимальных величинах отбора продуктов и повышения качества
517309
Составитель Т. Тренина
Техред Т. Курилко
Корректор А. Дзесова
Редактор Т, Девятко
Заказ 1626/7 Изд. № 1505 Тираж 864 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 регулирования, соотношение «расход пара— расход питания» корректируют по качеству целевых продуктов, выходящих из соответствующих боковых секций и колонны, а подачу циркуляционных орошений в соответствующую боко|вую секцию и колонну регулируют по соотношению «расход циркуляционного орошения — расход пара».
