DE2164848B2

DE2164848B2 - Verfahren zur steuerung einer loesungsmittel-raffinationsanlagen fuer mineraloele

Info

Publication number: DE2164848B2
Application number: DE19712164848
Authority: DE
Inventors: Robert Alan Nederland Tex Woodle (VStA)
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1970-12-29
Filing date: 1971-12-27
Publication date: 1977-08-04
Also published as: ES398373A1; BE776677A; US3686488A; FR2124660A5; SE399075B; ZA718031B; IT944426B; NL7117923A; DE2164848A1; GB1336485A; TR16841A; DE2164848C3; AU3657071A; JPS5035508B1; BR7108496D0; CA966793A; AU453447B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Anlage zur Raffinierung von Mineralölen mit Lösungsmitteln.

Es sind bereits Anordnungen zur Steuerung von Lösungsmittel-Raffinationsanlagen vorgeschlagen wor- ^ den, mit denen man solche Raffinationsanlagen optimieren kann.

So werden bei dem Verfahren, das in der US-PS 34 58 432 beschrieben ist, Dichte, Viskosität, Brechungsindex und Flammpunkt des eingesetzten Mineralöls gemessen, diese Meßwerte in Signale umgewandelt und diese Signale anhand bestimmter Gleichungen in Steuersignale umgeformt, die das Dosierungs- oder Mischungsverhältnis im Lösungsmittel-Einsatzöl-Gemisch und die Auslaßtemperatur des Extraktöl-Lösungsmittel-Gemischs regeln. Bei diesem Verfahren wird als Zielwert eine Eigenschaft des bereits entparaffinierten Raffinatöls, nämlich ein relativ hoher Viskositätsindex, vorgegeben, und es werden die Raffinierbedingungen (Dosierungsverhältnis und Auslaßtemperatur) so gesteuert, daß, unabhängig von der Qualität des Einsatzöls, das entparaffinierte Raffinatöl diesen Zielwert erreicht.

Aus der US-PS 35 46 107 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem die Steuerung der Anlage nach dem Mittelwert der Abweichung des am Raffinatöl gemessenen Viskositätsindex von seinem Soll- oder Ziclwert erfolgt. Auch dieses Verfahren strebt einen relativ hohen Viskositätsindex (von 90-95) des Raffinatöls an und regelt das Dosierungsverhältnis des Lösungsmittels und die Temperatur des Extraktgemischs entsprechend ein.

Es kann aber vorteilhaft sein, eine Lösungsmittel-Raffinationsanlage mit ihrer höchsten Kapazität zu betreiben, auch wenn man sich dadurch vom Optimum der Betriebsbedingungen entfernt. Die Steueranordnung nach der Erfindung ermittelt zunächst, welche betriebliche Einflußgröße die Ausbeuten von Extraktöl und Raffinatöl in einer Lösungsmittel-Raffinationsanlage bestimmt und steuert dann die Anlage so, daß sie mit do höchstmöglichem Durchsatz arbeitet, das ölraffinat jedoch mit einer bestimmten Güte liefert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittel-Raffinationsanlage für Mineralöle, bei dem das eingesetzte Mineralöl in einem Raffinierturm mit einem Lösungsmittel behandelt, aus dem erhaltenen rohen Raffinat sowie dem Extraktgemisch das Lösungsmittel durch Abstreifen abgetrennt und in den Raffinierturm zurückgeleitet und das ölraffinat anschließend entparaffiniert wird, und bei dem die Viskosität des eingesetzten Mineralöls als ein Merkmal für die Steuerung verwendet wird, wobei das Einsatzöl während eines vorgegebenen Zeitraums mit einem vorbestimmten Dosierungsverhältnis von Einsatzöl zu Lösungsmittel bei einer vorbestimmten Temperatur und bis zu einer bestimmten Güte des Raffinatöls raffiniert wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) in diesem vorgegebenen Zeitraum wenigstens die Viskosität des Einsatzöls, die Durchsatzgeschwindigkeiten EOm des Extraktöls sowie RO_M des Raffinatöls gemessen und diesen Meßwerten entsprechende Signale erzeugt werden,

b) Grenzwertsignale EO/jmund flOt/M für die höchstmöglichen Durchsatzgeschwindigkeiten des Extrakt- bzw. Raffinatöls und für die höchstzulässige Raffiniertemperatur Tmax erzeugt werden,

c) aus dem Signal für die gemessene Viskosität des Einsatzöls ein Signal für eine Konstante η erzeugt wird, aus diesem Signal und den Signalen für EOm und ROm anhand der Gleichung

a =

RO,

ein Signal für eine Konstante a erzeugt und aus den Signalen EO/jAfUnd ROlimsowie dem Signal für die Konstante π anhand der Gleichung

Olim =

RO

UM

(EO_LIM)ⁿ

ein Signal für die Konstante auM erzeugt wird, und
d) die Signale für die Konstanten a und sum verglichen werden, ein Vergleichssignal erzeugt wird, das einen ersten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal kleiner als das auw-Signal ist, und einen zweiten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal gleich oder größer als das auM-Signal ist, für den ersten Spannungswert Steuersignale COe für den Durchsatz des Einsatzöls und Te für die Raffiniertemperatur erzeugt werden, für den zweiten Spannungswert des Vergleichssignals Steuersignale COj? und Tr erzeugt werden, Signale für die Mischungstemperatur von Einsatzöl und Lösungsmittel sowie für die maximale Raffiniertemperatur Tmax, die beträchtlich tiefer als die Mischungstemperatur liegt, erzeugt wird, das 7> oder Γε-Signal mit dem ΓΛΜχ-Signal verglichen wird, daraus ein zweites Vergleichssignal geschaffen wird, das einen ersten Wert besitzt, wenn das Tr- oder 7>Signal kleiner als das ΤΜΛχ-Signal ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn die Tr- oder 7ß-Signale gleich dem cder größer als das T/vMA-Signal sind, daraus ein COrSignal erzeugt wird und schließlich dieses COrSignal, das einer Durchsatzgeschwindigkeit des Einsatzöls entspricht, und das TAMA-Signal nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums als Steuersignale für die Anlage verwendet werden, wenn das zweite Vergleichssignal den zweiten Wert hat, oder die COr- und Tr- Signale bzw. die CO^ und 7VSignale als Steuersignale verwendet werden, wenn das zweite Vergleichssignal den ersten Wert besitzt.
Zusammengefaßt handelt es sich also bei der Erfindung um die Steuerung einer Raffinieranlage an

der äußersten Grenze ihrer betrieblichen Einflußgrößen. Drei dieser Einflußgrößen sind die Raffiniertemperatur, die durch die Mischbarkeit von Einsatzöl und Lösungsmittel begrenzt wird, sowie die Durchsatzmengen von Extraktöl und Raffinatöl, die beim Raffinieren des Einsatzöls eingehalten werden und durch die Abmessungen der Raffinieranlage begrenzt sind. Mit mehreren Computern werden die Werte von Konstanten aus später noch erläuterten Gleichungen berechnet, so daß die bestimmende betriebliche Einflußgröße ermittelt werden kann. Mehrere Analogcomputer erzeugen Steuersignale für die verschiedenen begrenzenden Einflußgrößen. Anhand der als begrenzend ermittelten EinfluBgröße werden dann die richtigen Steuersignale von einer Schalteinrichtung auf die Raffinieranlage übertragen.

Das Steuersystem enthält Steuergeräte, die Steuersignale empfangen und veranlassen, daß die Raffinieranlage für einen vorgegebenen Zeitraum mit einer vorbestimmten Kombination von Einsatzöl-Lösungsmittel-Dosierungsverhältnis und Temperatur arbeitet und Raffinatöl einer bestimmten Güte erzeugt. Wenigstens eine Eigenschaft des Extraktöls und des paraffinhaltigen Raffinatöls wird von einem Schaltkreis gemessen, der entsprechende Signale erzeugt. Ein anderer Schaltkreis mißt wenigstens eine Eigenschaft des Einsatzöls und erzeugt ein dementsprechcndes Signal. Eine weitere Anlage erzeugt Signale für die Grenzwerte der Raffinieranlage und des Betriebsablaufs der Raffination. Anhand dieser Meßwertsignalc und der Grenzwertsignale stellt ein Netzwerk fest, welche betriebliche Einflußgröße für die Raffination des Einsatzöls bestimmend ist und erzeugt dementsprechend Signale für die Steuereinrichtungen. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums wird dann die Raffinieranlage von den zuletztgenannten Steuersignalen geregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Raffinicranlage so zu betreiben, daß Raffinatöl mit bestimmter Qualität bei höchstmöglichem Durchsatzstrom des Raffinatöls oder Extraktöls erzeugt wird.

Das Verfahren der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schaltschcma für das erfindungsgcmüße Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittcl-Raffinicrungsanlagc;

Fig.2 ist ein Schaubild, das die Korrelation der Viskosität des Einsatzöls mit einer mathematischen Konstanten durstellt;

Die PIg.3, 4, 5 und 6 sind Schaltschemata der Computeranlagen zur Bestimmung der Konstanten b sowie der Werte EOum, ROum und COn

Es gibt wenigstens drei betriebliche Elnflußgrößcn, die die Kapazität einer Lösungsmlttelrafflnieranlage begrenzen, und zwar sind das die Durchsatzmengen des Raffinatöls und Extraktöls sowie die Mischungstemperatur. Die Mischungstemperatur ist diejenige Temperatur, bei der sich das Einsatzöl im Lösungsmittel vollständig auflöst. Die maximalen Durchsatzgeschwindigkeiten werden von den Abmessungen der Raffinicranlage festgelegt.

FI g. I zeigt beispielhaft eine Anordnung zur Steuerung einer herkömmlichen Lösungsmlttel-Rafflnlcranlage, die bei Ihrer höchstmöglichen Kapazität betrieben werden soll und in der als Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon-(2) verwendet wird. Die ZufluDgeschwlndigkelt des Einsatzöls bedingt die Durchsatzgeschwlndlgkelten des parafflnhaltlgcn Raffinatöls und des Extraktöls. Die gesteuerte Temperatur, bei der die Raffination des Einsatzöls stattfindet, beeinflußt die Ausbeuten an Raffinatöl und Extraktöl. Die Geschwindigkeit, mit der das Einsatzöl in einen Raffinierturm 3 über Leitung 4 zuströmt, wird gemessen und gesteuert von einem Fühlelement 5, einem Strömungsregler 6 und einem Ventil 2, alle von herkömmlicher Bauart. Das Fühlelement 5 überträgt zum Regler 6 ein Signal, das der Zuflußgeschwindigkeit des Einsatzöls entspricht. Der

ίο Regler 6 betätigt Ventil 2, das den Zufluß des Einsatzöls in den Turm 3 anhand des Signals vom Fühlelement 5 und eines später erläuterten Signals Ei steuert. Das Signal Ei regelt den Einstellpunkt des Reglers 6.

Einsatzöl und Lösungsmittel, die durch Leitungen 4 bzw. 7 in den Turm 3 eintreten, sind auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt worden. Turm 3 enthält Füllkörper 8, an denen Einsatzöl und Lösungs-• mittel im Gegenstrom zusammentreffen, wobei niedrigen Viskositätsindex (VI) aufweisende Bestandteile des Rohöls extrahiert werden. Das Raffinat, das das paraffinhaltige Raffinatöl und einen geringen Anteil Lösungsmittel enthält, wird über Leitung 10 abgezogen.

Mit Hilfe einer Kühlschlange 11, die von Wasser

durchströmt wird, wird im Turm 3 ein Temperaturgradient aufrechterhalten. Die Temperatur im Turm 3 wird von einem üblichen Fühler 12 abgegriffen, der ein dementsprechendes Signal zu einem Temperaturregler

14 überträgt. Anhand dieses Signals vom Temperaturfühler 12 und eines weiteren Signals E^ betätigt der Temperaturregler 14 ein Ventil 15. Das Signal E^ regelt die Einstellpunkte des Temperaturreglers 37. Das Ventil

15 steuert die Durchflußmenge des Kühlwassers in der Schlange 11 und damit die Temperatur im Turm 3.

Das rohe Raffinat gelangt über Leitung 10 in einen vs Abstreifer 15, wo das Lösungsmittel abgestreift und paraffinhaltiges Raffinatöl gewonnen wird. Das Lösungsmittel gelangt über Leitung 7 in Turm 3 zurück, während das paraffinhaltige Raffinatöl über Leitung 17 in eine Entparaffinierungsanlage 16 geschickt wird. In •io der Entparaffinierungsanlage 16 wird Paraffin abgetrennt und ein Raffinatöl gewonnen, das zur Herstellung von Schmieröl verwendet wird. Bauteile mit einer Bezugsziffer und einem zusätzlichen Bezugszeichen stimmen in Aufbau und Arbeitsweise überein mit .i.s Bauteilen, die mit der gleichen Ziffer benannt sind.

Der Meßfühler 5« und ein Durchflußtrnnsmittcr 20 messen die Ausflußgeschwindigkeit des paraffinhaltigcn Raffinatöls aus dem Abstreifer 15 und schuffcn ein entsprechendes Signals E].

Das Extraktgemisch, das Lösungsmittel und die Bestandteile des Einsatzöls mit niedrigen Vl enthalt, wird aus dem Turm 3 durch eine Leitung 22 mit einer Temperatur, die von der Kühlschlange 11 geregelt wird, abgeführt und gelangt In einen Abstreifer 23, in dem das Lösungsmittel aus dem Extraktöl, das durffh Leitung 25 abläuft, abgetrieben wird. Das abgetriebene Lösungsmittel wird Über Leitung 7 abgezogen und In den Turm 3 zurückgeleitet. Die Durchsatzmenge des Lösungsmittels wird so groß wie möglich gehalten, und das Mineralöldo Lösungsmittel-Doslerungsverhaltnls wird durch Steuerung der Zulnufgeschwlndigkeit des Einsatzöls geregelt. Ein Fühler Sßund ein DurchfluDtransmltter 2OA messen den Extraktölstrom in Leitung 25 und erzeugen ein dementsprechendes Signal Bj. Zu Beginn crfolgj„41e (15 Raffination des Einsatzöls mit einem Dosierungsverhältnis und bei einer Temperatur, die anhand von Erfahrungswerton so gewühlt sind, daß eine bestimmte Qualität des Ruiflnutöls gewährleistet ist, Eine Oleich-

stromquelle 26 liefert veränderliche Spannungen Ea und Eftdie einem gewählten Durchsatz CÖsi-i.aes Einsatzöls und der gewählten Temperatur Tsf.i. entsprechen. Es wird ein Schalter 27 betätigt, der sofort die Spannungen E_A und Eb als Signale E\ und £19 an den Strömungsregler 6 bzw. den Temperaturregler 14 weiterleitet und deren Einstellpunkte so festsetzt, daß anfangs die Raffination mit der gewählten Kombination von Dosierungsverhältnis und Temperatur abläuft. Das gewählte Dosierungsverhältnis Ssei. steht mit dem gewählten Durchsatz durch die folgende Gleichung in Beziehung:

SOL

•LISt

co_SEL

(100)

bedeutet dabei den höchstmöglichen Durchsatz des Lösungsmittels in der Anlage.

Eine Probe des Einsatzöls in Leitung 4 wird fortlaufend zu einem Viskosimeter M geschickt, das von einer Bauart sein kann, wie sie in den US-PS 27 91 902 und 30 25 232 beschrieben ist. Der Ablauf des Viskosimeters kann in den Turm 3 zurückgeleitet oder verworfen werden. Das Viskosimeter M erzeugt ein Analogsignal £4, das der Viskosität des Einsatzöls bei 98,9°C entspricht und leitet es zu einem Umsetzer 29 weiter, der das Analogsignal £4 in ein Digitalsignal umwandelt. Vom Umsetzer 29 wird das Digitalsignal zu einem Informationsspeicher 30 übertragen, der vom bekannten Diodentyp mit logischer Torsteuerung sein kann und ein Digitalsignal erzeugt, das einer charakteristischen Kontakte π entspricht. Die Werte von n, die sich auf die Viskosität des Einsatzöls beziehen und aus Fig.2 ersichtlich sind, werden im Speicher 30 aufbewahrt, und das Digitalsignal vom Umsetzer 29 steuert das logische Tor im Speicher 30 so, daß das dem richtigen Wert von η entsprechende Signal passiert. Von einem Umsetzer 31 wird das digitale Signal vom Speicher 30 in ein Analogsignal fs umgewandelt. Die Konstante η wird zur Berechnung einer Konstanten a anhand folgender Gleichung verwendet:

in der ROm der gemessene Durchsatz des paraffinhaltigen Raffinatöls und EOm der gemessene Durchsatz des Extraklöls ist. Die Signale Ej und Ei, die den gemessenen Durchsätzen ROm und EOm des paraffinhaltigcn Raffinates bzw. Extraktöls entsprechen, sowie das Signal Ei gehen zu einem Konstantencomputer 34, der ein der Konstante a entsprechendes Signal E₆ erzeugt. Der Computer 34 erhebt das Signal für den gemessenen Extraktöldurchsatz EOm In die n-te Potenz, und zwar unter Verwendung einer Exponentlalschaltung 33, die einen logarithmischen Verstärker 33, einen Multiplizierer 36, einen Funktlonsverstftrker 37 sowie ein Rückkopplungselement 38 enthalt. Das Signal Ej vom Durchsautransmlttcr 20A wird übertragen zum logarlthmlschen Verstärker 39, dessen Ausgangswort zum Multiplizierer 36 geht, dessen Ausgangswert vom Multiplizierer 36 mit Signal £9 multipliziert wird. Das vom Multiplizierer 36 erzeugte Signal geht dann zum Funktlonsverstarker 37, mit dessen Ein- und Ausgang das Rückkopplungselemem 38 verbunden Ist. Das RUckkopplungselement 38 stellt einen Punktionsgenerator dar und kann dem PC 12-Typ entsprechen und bewirkt, daß der Funktlonsverstarker 37 ein dem We« (EOm)" entsprechendes Ausgangsslgnai erzeugt. Das

Signal £2 vom Durchsatztransmitter 20 wird von einem Divisor 40 durch das Ausgangssignal vom Funktionsverstärker 37 geteilt und ergibt Signal Et,.

Ein Computer 34A erzeugt in ähnlicher Weise ein s Signal E₇, das einer Konstante auM entspricht, die sich aus der folgenden, empirisch abgeleiteten Gleichung:

«l/m =

RO

LIM

ergibt.

Die Spannungswerte E₉ und Ei₀ aus der Gleichstromquelle 26 entsprechen den höchstmöglichen Durchsatzraten ROlim und EOlim von paraffinhaltigem Raffinatöl und Extraktöl, die innerhalb der Grenzen der Raffinieranlage möglich sind. Bei der im Vergleich zu Computer 34 ähnlichen Arbeitsweise von Computer 34A wird das Signal £2 durch Signal £9 und das Signal E₃ durch Signal Eio ersetzt. Außerdem erhält Computer 34Λ vom Umsetzer 3t das Signal E5.

Eine andere charakteristische Konstante b wird anhand der folgenden empirisch abgeleiteten Gleichung bestimmt:

b =

1 +

/ ROm \
V EO_U J

in der S.st:i, das gewählte Lösungsmitteldosierungsverhältnis in Vol.-% darstellt, T_s/:·,. die gewählte Raffiniertemperatur und in eine Konstante ist, die einen Wert von etwa 0,75 bis 0,80, vorzugsweise etwa 0,775, besitzt. Anstelle dieser verwendeten Werte für Ssei. und Tsm. können jedoch auch die Meßwerte für den Einsntzöldurchsatz und die Raffiniertemperatur benutzt werden.

Ein Computer 42 für die Konstante b erzeugt ein dieser entsprechendes Signal £12 anhand der Gleichung (4), der Signale £2 und Es von den Durchsatztransmittern 20 bzw. 2OA und den Spannungswerten E₄, £«. Ei₆, £17, E₂₅ und E?f, von der Spannungsquelle 26. Diese Spannungs· werte entsprechen dem Durchsatz COsri., der Raffiniertemperntur Tsm., dem Ausdruck 1 in Gleichung (4), dem Exponenten m in Gleichung (4), dem maximalen Lösungsmitteldurchsatz SOLlim und dem Ausdruck 100 in Gleichung (1).

Wie Fig.3 zeigt, enthüll der Computer 42 einen Divisor 44, der das Signal E2 durch das Signal Ej teilt. Ein Summierer 45 summiert den erhaltenen Ausgangswert des Divisors 44 und den Spunnungswcrt Eu, und leitet ein dieser Summe entsprechendes Signal zu einem Divisor 47, Der Divisor 47 teilt den Spannungswert En, durch das Summensignal des Summierers 45. Ein Divisor 46 teilt das SOU/M-Signal En durch den COsa-Spannungswert Ea und leitet ein Signal zu einem Multiplizierer 49 weiter, wo es mit dem Spannungswert

26 zu einem Signal multipliziert wird, das Ssel entspricht. Der Ausgangswert vom Divisor 47 wird von einem Multiplizierer 48 mit diesem Sm-Slgnal zu einem Produktsignal multipliziert, das zu einem anderen Multiplizierer SO geht. Von einer Exponentlalschaltung

do 33A, die den Spannungswert £u erhalt, wird der Spannungswert Ei? In die m-te Potenz erhoben. Der Ausgang der Exponentlalschaltung 33A wird zum Multiplizierer 50 geleitet, wo er mit dem Ausgang vom Multiplizierer 48 zu einem Signal En multipliziert wird,

Die maximalen Durchsätze von Rniflnatöl und Extraktöl werden von den Abmessungen der Raffinieranlage begrenzt. Daher wird die maximale Ausbeute an Röfflnatöl erreicht, wenn der Durchsatz des Rafflnatöls

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an seinem Grenzwert anlangt. Dasselbe gilt für das Extraktöl. Die Entscheidung, ob die Raffinieranlage am Durchsatzgrenzwert ROum des Raffinatöls oder am Durchsatzgrenzwert EOum des Extraktöls betrieben werden soll, hängt von der Konstanten a ab. Ist a gleich oder größer als a um, wird die Raffinieranlage mit dem höchstmöglichen Raffinatöldurchsatz ROum betrieben. Ist jedoch a kleiner als auM, wird die Raffinieranlage mit dem höchstmöglichen Extraktöldurchsatz EOlim betrieben.

Wie F i g. 1 zeigt, wird ein elektronischer Schalter 54 von einem Komparator 57, der die Signale E₆ und E₇ vergleicht, in der Weise gesteuert, daß die Signale E₂₀ und £21 von einem iO^/w-Computer 51 hindurchgehen, wenn das Signal E₆ von einem Konstantencomputer 34 ebensogroß oder größer wie Signal £7 vom auM-Computer 34/4 ist, und die Signale £20 und £21 vom £O/.wrComputer 51 blockiert werden, wenn das Signal Et kleiner als Signal £7 ist. In ähnlicher Weise steuert der Komparator 57 über einen Inverter 58 einen elektronischen Schalter 54Λ so, daß die Signale £22 und £23 von einem ÄOuArComputer 52 blockiert werden, wenn Signal E₆ gleich oder größer als Signal £7 ist und die Signale £22 und £23 hindurchgehen, wenn Signal E₆ kleiner als £7 ist.

Die Signale £20 und £21, die dem Einsatzöldurchsatz COk bzw. der Raffiniertemperatur Tt; entsprechen, werden vom fO/./ArComputer 51 anhand der folgenden Gleichungen erzeugt:

RO _t: = a(EO _uur CO_E = EO_LIM + R0_K

- ( ^SOhl±L\

~ V co_K J

(U)O)

den Gleichungen (7) und (8) entspricht. Ein Divisor 66 teilt das Signal E_[2 für die Konstante b durch den Ausgangswert von Multiplizierer 65 und leitet ein entsprechendes Signal zum Multiplizierer 69 weiter.

Von einem Divisor 70 im Temperatursignalkreis 62 wird das flOpSignal vom Multiplizierer 61 durch das £O/./M-Signal £10 geteilt, und der erhaltene Ausgangswert wird vom Summierer 71 zu dem Spannungswert £i6 addiert. Der Multiplizierer 69 multipliziert das Signal vom Summierer 71 mit dem Signal vom Divisor 66. Anhand des Produktsignals vom Multiplizierer 69 und dem Spannungswert £27 liefert eine Exponentialschaltung33Cein Signal £21 für T_B

Der ÄOt/M-Computer 52, Fig. 1, erzeugt die Signale £22 und £₂₃, die dem Durchsatz COr des Einsatzöls und der Raffiniertemperatur T_R entsprechen, anhand der folgenden Gleichungen:

in denen Si: das Lösungsmitteldosiorungsverhältnis in Vol.-% und SO/./.«* der innerhalb der Abmessungen der Raffiniernnlngc höchstmögliche Durchsatz des Lösungsmittels ist. Die Gleichstromquelle 26 leitet die Spannungswerte do. dt,. £;i, £» und E» zum Computer 51, die den folgenden Ausdrücken entsprechen: EOum, 1, SOLuM, 100 und Um in den Gleichungen (5) bis (8), Außerdem erhält der Computer 51 die Signale £j, £* und En vom Digital-In-Analog-Umsetzer 31, einem Konstantencomputer 34 und einem Computer 42 für die Konstante b. Bine Exponentlalschaltung 33fliFig,4) leitet ein dem Wert (EOlim)" entsprechendes Signal in Einklang mit den Signalen £5 und £10 zu einem Multiplizierer 60. Der Multiplizierer 60 multipliziert das (EOum)" entsprechende Signal mit einem Konstanten· signal £β und erzeugt ein Signal, das dem Durchsatz ROg des Rufflnatöls entspricht. Ein Summlerer 61 addiert zu dem EOusf Signal £10 das ÄOpSIgnal vom Multipllzie· rer 60 und erzeugt ein Signal Εκ, das dem Durchsatz CO/ides Einsatzöls entspricht.

Ein Temperatursignalkreis 62 enthalt einen Divisor 64, der den Spannungswert En für SOUim durch Signal En teilt und das erhaltene Signal zum Multiplizierer 65 leitet. Dort wird dos Signal vom Divisor 64 multipliziert mit dem Spannungswert £», so doQ der Multiplizierer 65 ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Ausdruck Sg In EO, - (-

CO_R = EO_R + RO SOL₁

_UM

und

(100)

T_H =IJL.

(10)
(H)

(12)

Aus der Spannungsquelle 26 empfängt der Computer 52 die Gleichspannungswerte Ej, £|_b, £25, £26, £27. die den Ausdrücken ROum, 1. SOLum, 100 und Um in den Gleichungen (9) bis (12) entsprechen. Der ROmrCom-

.vs puter 52 enthält ferner die Signale E₀. £12 und E-, für die Konstanten«, b und«.

Wie Fig. 5 zeigt, teilt ein Divisor 75 im ROusrComputer 52 das Signal £,„ durch das Signal £5 und leitet das erhaltene Signal zu einer Exponcntialschaltung 33D. Ein

.ίο anderer Divisor 76 teilt das /?O;./_ArSignal ßj durch das Signal E₆ für die Konstante a und leitet ein entsprechendes Signal zu einem Exponentialschaltkrcis 33/?. Dieser leitet ein Signal, das dem Extraktöldurchsatz £0« entspricht, zum Summierer 77, wo es mit dem

-t.s KOi/ArSignal E, zum Signal E_n, das dem Einsulzöldurchsatz COrentspricht, zusammengesetzt wird.

Das £O«-Signal von der Exponentialschultung 33/J wird zusammen mit den Signalen Eu, du und £22 sowie den Spannungsworten Ej, E₁₃, En und E₂? zu einem

so Temperatursignalkreis 62/4 geleitet. Der Signalkreis 62/V erzeugt aus don eingegebenen Signalen und Spannungswerten anhand von Olcichung (12) das 7VS!gnal E_n

Die elektronischen Schalter 54fl und 54C von F i g. 1 ss steuern die Reafflniertemperatur und den Elnsatzöldurchsatz um sicherzustellen, daO die Raffiniertempera· tür eine Höchsttemperatur nicht überschreitet. Diese Höchsttemperatur Τ_ΜΑχ wird um etwa 5-1O⁰C niedriger als die Mischungstemperatur Tmisceingestellt. ^Wi^{nn der Wert d<Sit} Rnfflnlertemperatur, der vom fiyt/wComputer 51 oder ÄOuwComputer 52 bestimmt wird, Tmax übersteigt, so wird Τμ_Αχ als Raffiniertemperatur verwendet und der Elnsatzöldurchsatz so abgeändert, daD das zu Τ_ΜΑχ gehörende richtige fts Dos erungsverh&ltnis eingehalten und die gewünschte Qualität des Raffinatöls beibehalten wird. Von einem «^Computer 90 wird ein Signal B₃₃ für den Durchsatz COrdes des Einsatzöls für die r_AM.vBedlneunu erzeugt.

Die Spannungsquelle 26 liefert einen veränderlichen Gleichspannungswert E35, der Tmisc entspricht, sowie einen anderen Spannungswert Ejt,, der einer Temperatur von größer als etwa 5° C, jedoch kleiner als etwa 10⁰C entspricht. Der Wert der Mischungstemperatur Tmisc läßt sich experimentell bestimmen, indem man zwei Raumteile N-Methylpyrrolidon-(2) und einen Raumteil des Einsatzöls erhitzt, bis sie sich vermischen. Der Subtraktor 91 zieht den Spannungswert E_3b vom Spannungswert E₃₅ ab und leitet ein Signal £_M, das T_M,\x entspricht, zu einem Komparator 57A, zum COr-Computer 90 und zum elektronischen Schalter 54C. Der Komparator 57/4 vergleicht Signal £3« mit den Temperatursignalen £₂i oder £₂j, die von den Schaltern 54 bzw. 54Λ durchgelassen werden. Der elektronische Schalter 54ß wird über einen Inverter 94 vom Komparator 57/4 so gesteuert, daß die von den elektronischen Schaltern 54 oder 5AA ankommenden Signale passieren können, wenn Signal Ew gleich oder größer als die Signale E₂| oder £23 ist und die vom Schalter 54 oder 54Λ kommenden Signale blockiert, wenn Signal £3« kleiner ist als Signal £₂| oder E₂J. Der elektronische Schalter 54Cwird vom Komparator 57A so gesteuert, daß er die vom COrComputer 90 und Subtraktor 91 kommenden Signale E₃₁ und E₃₈ blockiert, wenn Signal E₃* gleich oder größer als Signal £₂i oder £₂j ist und die Signale £jj und E_x passieren läßt, wenn Signal Ej» kleiner als Signal E₂\ oder E₂j ist.

Der Computer 90 erzeugt das CO_rSignal En anhand der folgenden Gleichungen:

HO, + 2(,(EO₁)" + a²(EO_r)

²ⁿ-^x

1 (X)(SO ί.,_/Α()(7·_ΑΜ._νΓ
b

KO₇ == (i{EO,T CO₁ = KO, -I- EO₁

(14)

(15)

•I"

in denen EOr, ROr und COr die Durchsätze des Extraktöls, des Raffinatöls bzw. des Einsatzöls Für die .)<, Rnffinicriempcralur Τμλχ darstellen. Der COrComputer 90 erhalt die Spannungswerte E\_t, fc"«, Ejt,, Ew und E·,] von der Spannungsquullc 26, die den Ausdrücken 1, SOLiiM, 100, 2 und m von Gleichung (13) entsprechen. Die SpivnnungsqueUc 26 liefert einen anderen Gleich- y> spannungswert En zum Computer 52, der keinem Ausdruck in den vorstehenden Gleichungen entspricht. Außerdem empfangt der Computer 90 das Signal £5 für die Konstante n, das Signal £« für die Konstante a, das Signal E\3 für die Konstante b und das ΓλΜλ-Signal £w., Wie Fig.6 zeigt, liegt die Spannung Em an einem geerdeten Potentiometer 100, dessen Schleifarm 101 von einem Gleichspannungsmotor 102 verstellt wird. Am Schloifarm 101 liegt eine Spannung ß* die dem Extraktöldurchsatz EOr für die Tmx·Bedingung entspricht. Von einer Exponcntlalschaitung 33£, die das Signal Et für die Konstante η empfängt, wird die Spannung Em in die »-te Potenz erhoben. Bin Multiplikator 103 setzt den Ausgang der Exponential· schaltung 33EmIt dem Signal & für die Konstante a zu einem Signal Ee 1 zusammen, das dem Rafflnulöldurdv sittz RO) für TW entspricht. Signul Εβι wird vom Multiplizierer 108 mit dem Spannungswert E% zu einem Signal multipliziert, das dem Ausdruck 2 a (EOi)" in Gleichung (13) entspricht.

Das Signal Et für die Konstante a wird vom Multiplizierer 109 quadriert und das erhaltene Signal zu einem anderen Multiplizierer 110 geleitet. Das Signal E-, für die Konstante η wird von einem Multiplizierer 1!1 mit Spannung £50 multipliziert und vom erhaltenen Signal der Spannungswerl En, durch Subtraktor 114 abgezogen. Eine Exponeniialschaltung 33F erhebt Signal £bo zu einer Potenz, die vom Ausgangswen des Subtraktors 114 bestimmt wird, und das erhaltene Signal wird vom Multiplizierer 110 mit dem Signal vom Multiplizierer 109 multipliziert. Der Multiplizierer HO erzeugt ein Signal, das dem Ausdruck a² (EOt)²" ' in Gleichung (13) entspricht. Der Summierer 115 addiert das Signal £«> und die Signale der Multiplizierer 108 und 110 zu einem Signal, das der linken Seite von Gleichung (13) entspricht und leitet es zum Subtraktor 116,

Eine Exponentialschaltung 33G, die das Signal E_M und die Spannung E51 empfängt, erhebt das Signal Ejb in die 0,775-te Potenz. Die SOL/.wrSpannung E₂₅ wird vom Multiplizierer 120 mit der Spannung £_2h multipliziert, und das Signal wird von einem anderen Multiplizierer 121 mit dem Signal der Exponentialschaltung 33C multipliziert. Das Signal vom Multiplizierer 121 wird von einem Divisor 122 durch das Signal Ei₂ für die Konstante b geteilt und ein Signal zum Subtraktor 116 geleitet, das der rechten Seite von Gleichung (13) entspricht. Der Subtraktor 116 zieht das Signal vom Divisor 122 von dem Signal aus dem Summierer 115 ab und erzeugt einen Ausgangswert. Wenn der Ausgangswert von Subtraktor 116 null ist, entspricht Signal Eb» dem richtigen Wert von EOj. Der Ausgangswert vom Subtraktor. 116 wird durch einen Verstärker 125 verstärkt und zum Motor 102 geleitet, sofern der Ausgangswert von Sublraktor 116 positiv ist. Motor 102 verschiebt den Schleifarm 101 des Potentiometers 100 so weit, daß das Signal Em kleiner wird, bis der Ausgangswert vom Subtraktor 116 null ist. Wenn der Ausgangswert von Subtraktor 116 negativ ist, verschiebt der Motor 102 den Schleifarm 101 in umgekehrter Richtung und vergrößert Signal /J)₁₁₁, bis der Ausgangswert vom Subtraktor 116 null ist. Der Summierer 118 addiert das EOi-Signal Emi mit dein ROrSignnl vom Multiplizierer 103 zu einem COi-Signal En.

Die vom elektronischen Schalter 54/i oder 54 C Fig. I₁ hindurchgclassenen Signale gehen /.u einem zweipoligen Kippschalter 130 (nicht abgebildet), Wenr der Schalter 130 vom Operator geschlossen wird gelangen die Signale Ei und Ei9 vom elektronischer Schalter 540 oder 54C zum Strömungsregler 6 unc Temperaturregler 14 und ändern deren Einstcllpunktc entsprechend.

Wenn sich die Arbeitsbedingungen andern, kann dci Operator die Höhe der Spunnungswcrtc von Quelle TA ttndern oder die berechneten Konstantensignulc könnet sich entsprechend lindern. Dann kann der Operutor di< Zuflußgeschwlrtdlgkelt des Einsntzöls und die Raffinier temperatur durch Schließen von Schulter 130 vcrltn dorn, um die Raffinierung des Einsatzöls den ncuci Betriebsbedingungen anzupassen.

Wie die vorstehende Beschreibung lehrt, steuert du erflndungsgemliße Verfahren eine Lösungsmittel-Ruffl nieranlagc auf maximale Leistung. Dübel wird dl· Anlage bei einer Temperatur betrieben, die bctrttchilid unter der Temperatur Hegt, bei der sich Einsiit/.öl um Lösungsmittel mischen. Die Raffinlcranlugc wird si

gesteuert, daB sie bei höchstmöglichem Durchsatz von Raffinatöl arbeitet, wenn der Raffinatöldurchsatz bestimmend ist und die berechnete Raffiniertempcratur erheblich unter der Mischungstemperatur liegt. Die Raffinieranlage kann auch so gesteuert werden, daß sie bei der höchstmöglichen Durchsatzgeschwindigkeit des Extraktöls arbeitet, wenn die Extraktöldurchsatzgeschwindigkeit bestimmend ist und die berechnete Raffiniertemperatur erheblich unter der Mischungstemperatur liegt.

Hierzu 3 Blult Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittel-Raffinationsanlage für Mineralöle, bei dem das eingesetzte Mineralöl in einem Raffinierturm mit einem Lösungsmittel behandelt, aus dem erhaltenen rohen Raffinat sowie dem Extraktgemir.ch das Lösungsmittel durch Abstreifen abgetrennt und in den Raffinierturm zurückgeleitet und das ölraffinat m anschließend entparaffiniert wird, und bei dem die Viskosität des eingesetzten Mineralöls als ein Merkmal für die Steuerung verwendet wird, wobei das Einsatzöl während eines vorgegebenen Zeitraums mit einem vorbestimmten Dosierungsverhältnis von Einsatzöl zu Lösungsmittel bei einer vorbestimmten Temperatur und bis zu einer bestimmten Güte des Raffinatöls raffiniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in diesem vorgegebenen Zeitraum wenigstens die Viskosität des Einsatzöls, die Durchsatzgeschwindigkeiten fOiwdes Extraktöls sowie ROm des Raffinatöls gemessen und diesen Meßwerten entsprechende Signale erzeugt werden,

b) Grenzwertsignale EOlim und ROlim für die höchstmöglichen Durchsatzgeschwindigkeiten des Extrakt- bzw. Raffinatöls und für die höchstzulässige Raffiniertemperatur T_M,\x erzeugt werden,

a m

^a * (EO_UY ⁽¹⁾

ein Signal für eine Konstante a erzeugt und aus den Signalen EOlim und ROlim sowie dem Signal für die Konstante η anhand der Gleichung

'LlM

(EO

LIM)

(2)

55

ein Signal für die Konstante auM erzeugt wird, und

d) die Signale für die Konstanten a und auM verglichen werden, ein Vergleichssignal erzeugt wird, das einen ersten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal kleiner als das a^w-Signal ist, und einen zweiten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal gleich oder größer als das auM-Signal ist, für den ersten Spannungswert Steuersignale COe für den Durchsatz des Einsatzöls und Te für die Raffiniertemperatur erzeugt werden, für den zweiten Spannungswert des Vergleichssignals Steuersignale COr und Tr erzeugt werden, Signale für die Mischungstemperatur von Einsatzöl und Lösungsmittel sowie für die maximale Raffiniertemperatur Tmax, die beträchtlich tiefer als die Mischungstemperatur liegt, erzeugt werden, das Tr- oder Tf-Signal mit dem T/wx-Signal verglichen wird, daraus ein zweites Vergleichssignal geschaffen wird, das einen ersten Wert besitzt, wenn das Tr- oder Γε-Signal kleiner als das T/wAx-Signal ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn die Tr- oder Γρ-Signale gleich dem oder größer als das TjtMX-Signal sind, daraus ein COrSignal erzeugt wird und schließlich dieses COrSignal, das einer Durcltisatzgeschwindigkeit des Einsatzöls entspricht, und das TjtMX-Signal nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums ais. Steuersignale für die Anlage verwendet werden, wenn das zweite Vergleichssignal den zweiten Wert hat, oder die COr- und Γ/rSignale bzw. die COe- und 7>Signale als Steuersignale verwendet werden, wenn das zweite Vergleichsuignal den ersten Wert besitzt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal für eine Konstante m. die einen Wert von 0,75-0,80 besitzt, erzeugt wird, aus dem 5s£/.-Signal für das gewühlte Lösungsmitteldosierungsverhältnis, dem 7>«.-SignaJ fflr die gewählte Raffiniertemperatur, den Signalen EOm und RO_Mffir die gemessenen Durchsätze von Extraktöl und paraffinhaltigem Raffinatöl und den Gleichspannungswerten, die 1 bzw. dem Exponenten m entsprechen, anhand der Gleichung

b =

RO₁₁ EO,

ein Signal für die Konstante b erzeugt wird, und die COr- und 7«-Signale aus dem η-Signal, dem ÄÜLWf-Signal, dem SOLt/Af-Signal, dem a-Sigiial sowie den Werten 1, 100 und jm entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

ρ.ο ι l/n

CO_R = EO_R

^s"'

⁽¹⁰⁰⁾

S=T"

^ύκ IL

1 +

RO

LlM

EO_n

erzeugt werden und die COe- und 7>Signale aus dem n-Signal, den EOlim-, SOLLisr und a-Signalen sowie den den Werten 1,100 und m entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

RO _E = Ci(EO _UM)"

C0_K = R0_E 4- EO_L

Γ =

EO,

erzeugt werden und das COrSignal schließlich aus dem ΓΑΜΑ-Signal, den m und n-Signalen, den a- und Z>-Signalen, dem SO/.MrSignal sowie den Werten 1,2

und 100 entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

EO₁- + 2a(EO_T)" + a

RO₁ = a(EO_T)ⁿ

IO

CO₁ = KO₇ + EO_T

erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon-(2) verwendet wird.