Способ автоматического регулирования процесса ректификации

Способ автоматического регулирования процесса ректификации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU,, 1261684 А1 (1) 1 В 01 D 3/42

Ь-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3900233/31-26 (22) 23.05.85 (46) 07.10.86. Бюл. № 37 (7l ) Отделение № 1 Томского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнического института им. С. N. Кирова (72) Б. Г. Лещев, В. П. Пищулин и Ю. В. Трухин (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 507331, кл. В Ol D 3/42, 1974.

Тучинский М. P. Автоматизированные системы управления производством олефинов. — М.: Химия, 1985, с. 22, рис. 1 — 12. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматизации теплообменных процессов, в частности к способу автоматического регулирования процесса ректификации, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить качество получаемых продуктов, сократить энергозатраты за счет стабилизации работы колонны. Способ реализуется системой автоматического регулирования (САР). Она включает контур регулирования расхода водяного пара (регулятор 4, исполнительный механизм 5), датчик 6 давления пара в трубопроводе, датчик 7 температуры пара, датчик 8 температуры конденсата, датчик 9 расхода конденсата, датчики 10 и ll температуры хладагента соответственно на входе и выходе конденсатора.

Указанные датчики связаны с соответствующими регуляторами: регулятором 12 расхода хладагента, воздействующим на клапан 13, регулятором 14, стабилизирующим расход исходной смеси. Концентратомер 15 определяет состав исходной смеси. Сигналы от регулятора 4 и датчиков 6 — 11, а также от регулятора 12 подаются на вход цифрового вычислительного устройства (ЦВУ) 16, куда поступают и данные о содержании низкокипящего компонента в дистилляте и о допустимом количестве его в кубовом остатке.

На основе данных ЦВУ 16 рассчитывает фактическую величину тепла, переданного теплоносителем в кубе колонны и отведенного в конденсаторе. 1 ил.

1261684

5х (3) 20

Изобретение относится к автоматизации тепломассообменных процессов, в частности к способу автоматического процесса ректификации, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатываюшей и нефтехимической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества продуктов разделения и сокращение энергозатрат за счет стабилизации работы колонны.

На чертеже дана схема системы автоматического регулирования для осуществления способа.

Исходная смесь поступает на тарелку питания в колонну 1 в двухфазном (парожидкостном) состоянии. Дефлекматор 2 обеспечивает конденсацию части поднимающихся с верхней тарелки паров и возвращает их обратно в виде жидкого орошения — флегмы

q„. Парциальный кипятильник 3, через который постоянно циркулирует часть кубовой жидкости, обеспечивает испарение жидкости с нижней тарелки и возвращение ее в виде парового орошения б . Нагревание жидкости в кипятильнике происходит за счет тепла конденсации водяного пара, расход которого поддерживается на заданном уровне регулятором 4, с помощью клапана с исполнительным механихмом 5. Давление пара в трубопроводе измеряется датчиком 6 давления, его температуры — датчиком 7 температуры. Температура и расход конденсата измеряется датчиком 8 температуры и датчиком 9 расхода. Температура хладагента на входе и выходе конденсатора измеряется датчиками 10 и 11 температуры. Расход хладагента регул ируется регулятором 12, воздействующим на клапан с исполнительным механизмом 13. Расход исходной смеси стабилизируется регулятором 14. Для определения ее состава на линии подачи установлен концентратомер 15. Сигналы от регуляторов 4 и !2 и датчиков 6 11, пропорциональные температурам и расходам теплоносителя и

vëà tàãåHTà, подаются на вход цифрового вычислительного устройства 16.

Кроме этих данных в вычислительное устройство вводятся данные о требуемом содержании низкокипящего компонента (НК) в дистилляте У> и о допустимом количестве его в кубовом остатке Х, а также данные о равновесных состояниях компонентов исходной смеси (в требуемом диапазоне температур) и величины энтальпий разделяемой системы при температуре кипения для заданного диапазона изменения состава исходной смеси.

Для расчета фактических величин тепла, переданного теплоносителем .в кубе колонны и отведенного в конденсаторе, в вычислительное устройство вводятся данные об энтальпии греющего пара и теплоемкости хлада гента.

Способ реализуется следующим образом.

Используя входную информацию вычислительное устройство производит расчет процесса ректификации. Расчет производится термодинамическим методом, основанным на понятии теоретической тарелки, т.е. такой ступени контакта, на которой осуществляется изменение концентрации фаз от рабочего до равновесного состояния.

Количество продуктов разделения рассчитывается по формулам:

1=R+D (1)

1. Х, =- R X D У„(2) - х (4)

ӄ— х где L — количество исходной смеси, моль;

R количество кубового остатка, моль:

D количество дистиллята, моль;

Х; †концентрац НК в исходной смеси, моль. доли;

Хя — концентрация НК в кубовом остатке, моль доли;

У вЂ” концентрация НК в паровой фазе, моль доли.

Затем рассчитываются минимальное количество епла, подводимого к кипятильнику колонны, и минимальное количество тепла, выделяемого в дефлегматоре, по следующим

30 формулам: — (Н, — - 11 yj ) +Н; — Нр, (5) ОЯ Сс (Н; — h;i) +Ья — йс+ ; (6)

R P

9.мин Уэ Ус (7)

Смин Х Х д (8) у; — х;

40 глезер-количество тепла, выделяемого в конденсаторе, кДж;

q;-êoëè÷åñòâo жидкости íà i-й тарелке, моль;

Н вЂ” энтальпия паров над i-й тарелкой, 45 кДж/моль;

Qz количество тепла, подводимого к кипятильнику. кДж;

G, — количество пара над i-й тарелкой, моль; х — энтальпия кубового остатка, кДж/м ол ь.

По текущим значениям параметров теплоносителя на входе и выходе кипятильника и хладагента на входе и выходе дефлегматора по известным формулам рассчитываются количество тепла, фактически переданного кубовой жидкости теплоносителем, и количество тепла, фактически отведенного хладагентом.

1261684

Составитель Б. Каклюгин

Редактор A. Шандор Техред И. Верес Корректор С. Черни

3а каз 5259/6 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расчетные и фактические значения количеств тепла сравниваются между собой. При наличии разницы между ними, т.е. при наличии недостатка или избытка тепла, затрачиваемого на разделение исходной смеси данного состава, вычислительное устройство вырабатывает на выходе соответствующие сигналы, изменяющие установки исполнительного механизма 5 и регулятора 12.

Эти регуляторы, воздействуя на датчик 9 и исполнительный механизм 13, изменяют расход греющего пара и расход хладагента, и тем самым изменяют количество тепла, подводимого к кубу колонны и отводимого от дефлегм атора.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества перед известными. Вследствие того, что требуемые и фактические значения количеств подводимого к кубу колонны и отводимого в дефлегматоре тепла рассчитываются для каждого заданного момента времени, и коррекция расходов теплоносителя и хладагента осуществляется в зависимости от соотношения соответствующих требуемых и фактических величин, интенсивность протекания процесса может быть с высокой точностью стабилизирована и поддерживаться постоянной при колебаниях состава исходной смеси и параметров теплоносите5 ля и хладагента.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса ректификации, включающий измерение температуры греющего пара, температуры и расхода конденсата, регулирование расхода теплоносителя в куб колонны и расхода хладагента в дефлегматоре, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых продуктов и сокращения энергозатрат за счет стабилизации работы колонны, дополнительно измеряют давление греющего пара, температуры до и после дефлегматора и по измеренным параметрам рассчитывают значения требуемых и фактических величин количества тепла, подведенного

20 к кубу и отведенного от дефлегматора колонны, в зависимости от значений корректируют расходы теплоносителя в куб и хладагента в дефлегматор колонны.