Способ автоматического управления процессом ректификации

Способ автоматического управления процессом ректификации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.05.80 (21) 2918884/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.01.82. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 17.01.82 (51) М. К

F 25 1 3/00

В 01 03/42

Гасударственный камнтет ло делан наобретеннй н открмтнй (53) УДК 66.012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

В; И. Кулешков, Н. М. Морозов, А. Д. Трифонов, А. Н. Захаров и В. И. Орло р-с ф » рдена Трудового крц иМтиФу1"тйроиавод9твцн11ое

Государственный всесоюзный центральный

Красного Знамени научно-исследовател комплексной автоматизации и Новомосковск объединение «Азот» (71) Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ!

Изобретение относится к автоматизации. производственных процессов и может быть использовано в производстве кислорода из атсмоферного воздуха.

Известен способ автоматического регулирования процесса ректификации путем изменения расхода детандерного потока в зависимости от уровня продукта в нижней колонне и расхода орошения верхней колонны в зависимости от уровня продукта в ней (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического регулирования процесса ректификации, заключающийся в том, что при регулировании расхода продукционного кислорода вводят коррекцию по расходу воздуха и концентрации кислорода на промежуточной тарелке верхней ректификационной колонны, а расход орошения верхней ректификационной колонны изменяют в зависимости от концентрации кислорода в потоке орошения (2) .

Однако известный способ автоматического регулирования только повышает качество стабилизации продукционного кислорода, но также как и первый, не позволяет

2 минимизировать потери кислорода с азотом при изменении нагрузки или холодопотерь установки разделения воздуха.

Цель изобретения — минимизация потерь кислорода с азотом и увеличение производительности установки разделения воздуха.

Указанная цель достигается тем, что расход продукционного кислорода и расход орощения верхней ректификационной колонны изменяют с соответствующими коэффициентами пропорциональности в зависимости от изменения давления в нижней ректификационной колонне и расхода детандерного потока, поступающего из нижней ректификационной колонны в верхнюю ректификационную колонну, при этом после каждого изменения расходов продукционного кислорода и орошения верхней ректификационной колонны измеряют концентрацию продукционного кислорода и содержание кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны и при превышении отклонения концентрации продукционного кислорода от заданного значения или концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны от минимально возможного значения изменяют указанные-коэф896341

3 фициенты пропорциональности, а величину минимально возможного значения кислорода в азоте определяют flo давлению в нижней ректификационной колонне и расходу детандерного потока, На чертеже показана блок-схема системы автоматического управления, реализующей описываемый способ.

Исходную смесь (воздух) подают в нижнюю ректификационную колонну 1, где происходит ее разделение на азот и обогашенный кислородом воздух (кубовую жидкость), который в качестве исходной смеси подают на разделение в верхнюю ректификационную колонну 2. Дефлегматором нижней ректификационной колонны и одновременно кипятильником верхней ректификационной колонны 2 служит конденсатор-испаритель 3.

Дистиллят нижней ректификационной колонны 1 отбирают из карманов, расположенных в ее верхней части, и через переохладитель 4 направляют на орошение верхней ректификационной колонны 2. Для компенсации холодопотерь установки часть воздуха (детандершяй поток) отбирают из нижней ректификационной колонны 1, расширяют в турбодетандере 5 и при температуре, близкой к состояник> насыщения, в качестве исходной смеси по.ахают на разделение в верхнюю ректификационную колонну 2. С низа верхней рек ификационной колонны 2 отбирают продукционный кислород, а сверху — азот.

Система автоматического управления процессом ректификации состоит из вычислительной машины 6, па вход которой подают сигналы от датчиков 7 расхода потока, датчика 8 давления в нижней ректификациопной колонне 1, датчика 9 концентрации кислорода в азоте на выходе из ректификаииониой колонны 2 и датчика 1О концентра:.ии !;, >дукционного кислорода. Управляюгцис воздействия от вычислительной машины

6 подают II3 задатчики регулятора 11 расx().!,à !Ip!> jóêöè0íHoã0 кислорода и регулятора 12 расхода орошения верхней ректификационной колонны 2.

Способ автоматического управления прогсссом ректификации воздуха осуществлякл следующим образом.

В вычислительную машину 6 с заданной частотой вводят сигналы, поступающие от дат гика 7 расхода детандерного потока и датчика 8 давления в нижней ректификациониой колонне 1. После каждого опроса текугцие значения этих параметров сравнивают с

Нх значениями, полученными во время предыдугцего цикла опроса. Г1ри изменении расхода детандерного потока или давления в нижней ректификационной колонне 1 на величину, большуl0 заданной, !о вновь полученным значениям этих параметров определяют новое значение расхода продукционного кислорода и расхода орошения верхней ректификационной колонны 2.

Расчет расхода продукционного кислорода и орошения верхней ректификационной колонны 2 производят по выражениям

G„= К,G + К,р + К,У, (1)

5 (ло = Кц(д + К,Р + К, 1 зд, (2) где G к — расход продукционного кислорода;

G, — расход орошения верхней ректификационной колонны 2;

1О

С1д — расход детандерного потока;

P — давление в нижней ректификационной колонне 1; — заданная концентрация продукМ ционного кислорода;

К, - К вЂ” постоянные коэффициенты.

Значения постоянных коэффициентов

К,— Кб находят по математической модели процесса из условия минимума потерь кислорода с азотом, в результате чего расход продукционного кислорода, рассчитанный по выражению (1), является максимально возможным для данных условий работы установки разделения воздуха.

После каждого изменения сигналов задания регулятору 11 расхода продукционного кислорода и регулятору 12 расхода орошения верхней ректификационной колонны 2 поступаюших от вычислительной машины 6, по окончании переходного процесса в установке разделения воздуха опрашивают датчик 9 концентрации кислорода в азоте на зо выходе из верхней ректификационной колонны 2 и датчик 10 концентрации продукционного кислорода.

Значение концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной

35 колонны 2 сравнивают в вычислительной машине 6 с ранее найденным оптимальным значением, а значение концентрации продукционного кислорода — с заданной концентрацией продукционного кислорода. Если абсолютное значение разности сравниваемых параметров превышает заданную величину, то изменяют коэффициенты пропорциональности К -К зависимостей (1) и (2), используемых в вычислительной машине 6 для определения расхода продукциионного кислорода и расхода орошения верхней

4- ректификационной колонны 2.

В отличие от известных способов автоматического управления процессом разделения воздуха, назначение которых сводится исключительно к стабилизации технологического режима, предлагаемый способ позволяет находить наилучший режим процесса ректификации, обеспечиваюший для любых текуших условий максимально возможную производительность установки разделения воздуха. Внедрение данного способа поз55 воляет повысить производительность установки разделения воздуха на 3 — 4%, при неизменных затратах на производство кислорода.

896341

Формула изобретения

ffucn

Составитель T. Чулкова

Редактор С. Патрушева Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 1670/23 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

Способ автоматического управления процессом ректификации воздуха, осуществляемом в верхней и нижней ректификационных колоннах, путем регулирования расхода продукционного кислорода и расхода орошения верхней ректификационной колонны, отличающийся тем, что, с целью минимизации потерь кислорода с азотом и увеличения производительности установки разделения воздуха, расход продукционного кислоро- 10 да и расход орошения верхней ректификационной колонны изменяют с соответствующими коэффициентами пропорциональности в зависимости от изменения давления в нижней ректификационной колонне и

15 расхода детандерного потока, поступающего из нижней ректификационной колонны в верхнюю ректификационную колонну, при этом после каждого изменения расходов продукционного кислорода и орошения верх6 ней ректификационной колонны измеряют концентрацию продукционного кислорода и содержание кислорода в азо1е на выходе из верхней ректификационной колонны и при превышении отклонения концентрации продукционного кислорода от заданного значения или концентрации кислорода в азоте на выходе из верхней ректификационной колонны от минимально возможного значения изменяют указанные коэффициенты пропорциональности, а величину минимально возможного значения кислорода в азоте определяют по давлению в нижней ректификационной колонне и расходу детандерного потока.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ма 2813581/26, кл. F 25 J 3/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ке 300197, кл. В 01 D 3/42, 1969.