Способ регулирования процесса разделения газовых смесей в ректификационной колонне

Способ регулирования процесса разделения газовых смесей в ректификационной колонне

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советские

Социалистические

Республик

735881. (61) Дополнительное к ilHT. свид-ву (22) «аявлеио 02.1 2.77 (2! ) 2549477/23-26 (5! )М. К.ч. с присоединением заявки .%

Р 25 J 3/02

В 01 D 3/42

Гасударственный комитет (23 } П рипри тет ав делам изобретений н открытий

Опубликовано 25,05.80. Бюллетень Ле19

Дата опубликования описания 25.05,80 (53) УДК66 012

-5 2(088.8 ) В. П. Беляков, А. В. Абрамов, LL. И. Гагуа и А..П. Ермаков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРО11ЕССА

РАЗДЕЛЕНИЧ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ В РЕКТИФИКАЦИОННОЙ

КОЛОННЕ

Изобретение относится к способу автоматического регулирования ректификапионных колонн установок разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения и может быть применено в химической

5 и металлургической промышленности.

Известен способ регулирования пронесса разделения газовых смесей в ректификаяионной колонне путем изменения потоков газовой смеси в зависимости от расходе газовой смеси на входе в аппараты и давления перед компрессорам и уровня продукте в нижней части ректификапионной колонны.

Известен споссб регулирования процес-, са разделения газовых смесей в верхней ректификапионной колонне воэдухср аэделительной установки путем росселирования газа перед трубодетандером в зависимости от уровня продукта в колонне. Однако ав такой способ не является экономически оправданным, так как приводит к недоиспользованию располагаемого изоэнтропийного теплоперепада, определяемого давлением в нижней и верхней колоннах и потерями в каммуникадиях.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению сносаб регулирования процесса разделения газовых смесей в ректификапионной колонне путем изменения холодопроизводительности детандера при отклонении уровня в верхней ректириканионной колонне ат заданного значения.

Однако управление по отклонению уровня в верхней колонне приводит к низкому качеству регулирования при изменении производительчости установки, так как регулятор не получает опережающих импульсов, связанных с изменением расхода воздуха в блок, а срабатывает только при отклонении уровня в верхней ректифи кадионной колонне от заданного значения.

Цель изобретения — повышение качества регулирования, уменьшение времени запаздывания объекта регулирования, сокращение длительности переходного процесса при изменении производительности установки.

735881

Это достигается тем, что изменение холодопроизводительности детандера осуществляют в зависимости от расхода газовой смеси с коррекцией по уровню в верхней части ректификаиионной колонны.

Известно, что увеличение расхода газа, поступающего в блок разделения, требует увеличения расхода детандерного потока.

Поэтому поддержание определенного соотношения расхода газа, поступающего в 10 лок; и расхода детандерного потока позволит управлять уровнем в верхней ректификаиионной колонне по возмущению, связанному с изменением производительности установки, не дожидаясь отклонения уровня. Но так как трудно точно определить закон изменения детандерного потока в зависимости от изменения расхода газа в блок и для различных установок он получается не одинаковым, возникает необходимость корректировать величину расхода детандерного потока по уровню в верхней ректификационной колонне.

На чертеже дана схема установки, осуществляющей предлагаемый способ регулирования проиесса разделения газовых смесей.

Она состоит из блока 1 регенераторов, ректификационной колонны 2, верхней колонны 3, датчика 4 расхода, программного задатчика 5, сумматора 6, регулятора 7, детандера 8, механизма 9 изменения холодопроизводительность, датчика 10 расхода, датчика 11 уровня, as регулятора 12, задатчика 13 моторного задатчика 14.

Способ осуществляется следующим обр азом.

Гаэ, поступающий в установку разде- 4О пения, проходит блок 1 регенератора и подается в нижнюю ректификационную колонну 2. При установившемся состоянии уровень в верхней колонне 3 находится в среднем положении. При изменении про- 45 иэводительности установки сигнал И4. с датчика 4 расхода поступает на прог-; раммный задатчик 5, реализующий зависимость между расходом газа Gz, пос-. тупающим в установку, и расходом детандерного потока G -. Известно, что величина детандерного потока, необходимая для компенсации холодопотерь воздухоразделительной установки большой производительности, может быть найдена из ss выр ажения — = О, 125+

GAe,т 1 (190000 г

28000> (1) где G - величина детандерного потока, нм /ч

Q — расход газа, поступающего в установку, нм /ч..

Выражение (1) справедливо при изменении расхода газа G q в пределах от

12000 до 190000 нм /ч. Следовательно, расход детандерного потока при новой производительности установки можно определить как (.= О, 125 г+ (190000-6

2800000 (2)

Программный задатчик 5 реализует зависимость (2) между расходом газа 6г поступающим в установку, и расходом детандерного потока G>< . Выходной сигнал И программного задатчика 5, пропорциональный величине G<, найденной из выражения (2), поступает на вход сумматора 6. Выходной сигнал сумматора 6 является переменным заданием регулятора 7 изменения холодопроизводительности детандера 8 и равен

И =И +И (3)

При неизменном сигнале (И =сооя0 моторного задатчика 14 изменение выходного сигнала И4 программного задатчика

5 (связанное с изменением производительности установки) вызывает изменение задания регулятора 7. Сигнал с сумматора 6, подаваемый на регулятср 7, вызывает изменение регулирующего воздействия на механизм. 9 изменения холодопроиэводительности, в частности поворачивает лопатки направляющего аппарата детанде-ра 8 на такую величину, чтобы выходной сигнал И2 с сумматора 6 (являющийся заданием регулятора 7) сравнялся с сигналом И4 датчика 10 расхода.

Следовательно, при изменении производительности установки регулятор 7 установил новое значение расхода детандерного потока в соответствии с выражением (2). Если закон изменения детандерного потока в зависимости от изменения расхода газа в блок разделения установлен правильно, то уровень в верхней колонне не изменится. действительно, зависимость величины уровня в верхней

I колонне от расхода детандерного потока приблизительно может быть описана следующими зависимостями: при расходе газа в блок РазделениЯ Р авном ) 70000 нм /, Н 400+ (6д г — 20000) (4)

1 при расходе газа в блок разделения равном 180000 нм /ч

Н= 1350+ (Gäð 2000() (5) 735881

15 где Н вЂ” уровень в верхней колонне кгс /м

6 ; расход детандерного потока, нм З/ч.

Зависимости (4) и (5) получены при изменении детандерного потока в пределах от 20000 до 26000 нм /ч.

Согласно выражению (2) при расходе воздуха в блок, равном 170000 нмЗ/ч, требуется 22460 нмЭ/ч детандерного по- тока, а при расходе воздуха в блок, равном 180000 нм /ч, требуется 23140нм /ч детандерного потока. Из выражений (4) и (5) следует при этом, что уровень в верхней колонне не изменится.

В противном случае (когда закон изменения детандерного потока в зависи.мости от изменения расхода газа в блок разделения установлен не точно), изменитго ся уровень, и сигнал И от датчика 11 уровня, поступающий на регулятор 12, будет отличаться от сигнала И задатчика 13. Импульсный сигнал регулятора 12

И =К (И - И6) (6) пропорциональный велйчине разности сигналов И5 и И,поступит на моторный задатчик 14, который изменяет величину отслеживаемого им аналогового сигнала, подаваемого на сумматор 6 по следующе« му закону.

8 8 К2 7 (7) г где И вЂ” величина отслеживаемого анало8 гового сигнала до прихода импульсного сигнала И .

К,, — коэффициент усиления;

И вЂ” новая величина отслеживаемого

8 аналогового сигнала.

Сигнал с сумматора 6 поступает на регулятор 7, который вызывает изменение регулирующего воздействия на механизм 9.

Контур коррекции по отклонению уровня в верхней колонне будет включаться в работу также при других возмущениях (например, при переключении адссрберов

"петлевого потока" ), влияющих ю уровень в верхней колонне.

Предлагаемый способ автоматической стабилизации уровня в верхней колонне в значительной степени стабилиэ зует процесс ректификации в верхней колонне, уменыпает потери продуктов разделения.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобр етения составит

10000 руб. в год на одну воэдухоразделительную установку, производительностью

30000-35000 м кислорода в 1 ч.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса разделения газовых смесей в ректификационной колонне методом глубокого охлаждения путем изменения холодопроиэводительности детандера, о т л к ч а ю щ н й— с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, изменение хоподоnpîèýâîäèòéëbíîñòè детендер а осуществляют в зависимости от расхода газовой смеси с ксррекцией по уровню в верхней части ректификационной колонны.

Составитель Т. Чулкова

Редактор A. Гребенникова Техред М. Петко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2401/30 Тираж 575 Подписное

1ЯНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москве, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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