DE2164848C3 - Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittel-Raffinationsanlage für Mineralöle - Google Patents

Description

COj = RO_T + EOj

erzeugt wird.

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

Die fcrftndung 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 entparaffinieren 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 entparaffinierie Raffinatöl diesen Zielwert erreicht

Aus der US-PS 3546 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 Zielwert 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 höchstmöglichem Durchsatz arbeitet, das Ölraffinai jedoch mit einer bestimmten Güte liefert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittel-Raffinationsanlage für Mineralöle, bei den 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 zurückgekiiet und das ölraffinPt anschließend entparaffinien wird, und hei 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 ROm des Raffinatöls gemessen und diesen Meßwerten entsprechende Signale erzeugt werden,

b) Grenzwertsignale EOum und /?Ο;.μ» fürdie höchstmöglichen Durchsatzgeschwindigkeiten des Extrakt- bzw. Raffinatöls und für die hochstzulässige Raffiniertemperatur Τμλχ erzeugt werden,

c) aus dem Signal für die genv.vsene Viskosität des Einsatzöis ein Signal für eine Korstante η erzeugt wird, aus diesem Signal und den Signalen für EOm und ROm anhand der Gleichung

-

.10

.15

40

₄₅

50

f,_Q a =

RO.»

ein Signal für eine Konstante a erzeugt und aus den Signalen FOuMund ROumsov/'k dem Signal für die Konstante π anhand der Gleichung

RO,, w

ein Signal für die Konstante at/Merzeugt 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 au\rSigna\ ist, und einen zweiten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal gleich oder größer als das a/.MrSignal ist, für den ersten Spannungswert Steuersignale COi. 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 Τ_ΜΛχ, die beträchtlich tiefer als die Mischungstemperatur liegt, erzeugt wird, das Tr- oder 7VSignal mit dem T_M4X-Signal verglichen wird, daraus ein zweites Vergleichssignal geschaffen wird, das einen ersten Wert besitzt, wenn das Tr- oder 7>Signal kleiner als das T_M/ix-Signal ist, und das eine-i zweiten Wert annimmt, wenn die Tr- oder 7>Signale gleich dem oder größer als das T/vMA-Signal sind, daraus ein COrSignal erzeugt wird und schließlich dieses COrSignal, das einer Durchsatzgeschwindigkeit des Einsatzöls entspricht, und das 7M,u-Signal nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums als Steuersignr.le für die Anlage verwendet werden, wenn das. zweite Vergleichssignal den zweiten Wert hat, oder die COr- und TVSignale bzw. die CO^- und T/-Signale 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 Analogcomputcr erzeugen Steuersignale für die verschiedenen begrenzenden Einflußgrößen. Anhand der als begrenzend ermittelten Einflußgrößc werden dann die richtigen Steuersignale von einer Schalteinrichtung auf die Raffinieranlage übertragen.

Das Steuersystem enthält Steuergeräte, die Steucrsiwn.ilr fmnfanurn und vpranlassen. daß die Raffinieraniage für einen vorgegebenen Zeitraum mit einer vorbestimmten Kombination von Einsatzöl-Lösungsmittel-Dosicrungsverhältnis und Temperatur arbeitet und Rüffinaiöl einer bestimmten Güte erzeugt. Wenigstens eine Eigenschaft des Extraktöls und des paraffinhaltigcn Raffinatöls wird von einem Schaltkreis gemessen, der entsprechende Signale erzeugt. Ein anderer Schaltkreis mißt wenigstens eine Eigenschaft des Einsatzöls und erzeugt ein dementsprechendes Signal. Eine weitere Anlage erzeugt Signale für die Grenzwerte der Raffinieranlage und des Betricbsablaufs der Raffination. Anhand dieser Meßv. ertsignale 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 Raffinieranlage so zu betreiben, daß Raffinatöl mit bestimmter Qualität bei höchstmöglichem Durchsatzstrom des Raffmatöls oder Extrakiöls erzeugt wird.

Das Verfahren der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 ist ein vereinfachtes Schaltschema für das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Lösungsmittel-R affinierungsanlage;

F ι g. 2 ist ein Schaubild, das die Korrelation der Viskosität des Einsatzöls mit einer mathematischen Konstante π darstellt:

Die F i g. 3. 4. 5 und 6 sind Schaltschemata der Computeranlagen zur Bestimmung der Konstanten b sowie der Werte EOum. ROuuund COt.

Es gibt wenigstens drei betriebliche Einflußgrößen, die die Kapazität einer Lösungsmittelraffinieranlage 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 Raffinieranlage festgelegt.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Anordnung zur Steuerung einer herkömmlichen Lösungsmittel-Raffinieranlage. die bei ihrer höchstmöglichen Kapazität betrieben werden soll und in der als Lösungsmittel N-Methyipyrrolidon-(2) verwendet wird. Die Zuflußgeschwindigkeit des Einsatzöls bedingt die Durchsatzgeschwindigkeiten des paraffinhaitigen Raffinatöls und des Extraktöls. Die gesteuerte Temperatur, bei der die Raffination des Einsaizöls stattfindet, beeinflußt die Ausbeuten an Raffinatöl und Exiraktöl. Die Geschwindigkeit, mit der das Einsatzöl in einen Raffinierturm 3 über Leitung 4 zuströmt, wird gemessen und gesteuert von einem Fühlclement 5. einem Strömungsrcgler 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 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 ΛΊ steuert. Das Signal FS, 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 Lösungsmittel im Geaensirom zusammentreffen, wobei niedrigen Viskositätsindex (Vl) 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 eine;r. üblichen Fühler 12 abgegriffen, der ein dementspre-hendes Signal zu einem Temperaturregler

14 überträgt. Anhand dieses Signals vom Temperaturfühler 12 und eines weiteren Signals £iq betätigt der Temperaturregler 14 ein Ventil 15. Das Signal £,q regelt die Einstellpunkte des Temperaturrefrlcrs 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 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 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 Bauteilen, die mit der gleichen Ziffer benannt sind.

Der Meßfühler 5a und ein Durchflußtransmitter 20 messen die Ausflußgeschwindigkeit des paraffinhaitigen Raffinatöls aus dem Abstreifer 15 und schaffen ein entsprechendes Signals £2.

Das Extraktgemisch, das Lösungsmittel und r¹? Bestandteile des Einsatzöls mit niedrigen Vl enthält wird aus dem Turm 3 durch eine Leitung 22 mit einei Temperatur, die von der Kühlschlange 11 geregelt wird abgeführt und gelangt in einen Abstreifer 23, in dem da: Lösungsmittel aus dem Extraktöl, das durch Leitung 2i abläuft, abgetrieben wird. Das abgetriebene Lösungs mittel wird über Leitung 7 abgezogen und in den Turm ': zurückgeleitet. Die Durchsatzmenge des Lösungsmittel: wird so groß wie möglich gehalten, und das Mineralöl , Lösungsmittel-Dosierungsverhältnis wird durch Steue rung der Zulaufgeschwindigkeit des Einsatzöls geregelt Ein Fühler 5ßund ein Durchflußtransmitter 2OA messer den Extraktölstrom in Leitung 25 und erzeugen eir dementsprechendes Signal £3. Zu Beginn erfolgt^djf Raffination des Einsatzöis mit einem Dosierjngsver hältnis und bei einer Temperatur, die anhand vor Erfahrungswerten so gewählt sind, daß eine bestimmt« Qualität des Raffinatöls gewährleistet ist. Eine Gleich

stromquelle 26 liefert veränderliche Spannungen l:.\ und F'it die einem gewählten Durchsatz COs/,. des Einsatzöls und der gewählten Temperatur Ts,, entsprechen. F.s wird ein Schalter 27 betätigt, der sofort die Spannungen E.\ und En als Signale E\ und £Vi an den Strömungsregler 6 b/.w. den Temperaturregler 14 weiterleitet und deren Hinstcllpunkte so festsetzt, daß anfangs die Raffination mit der gewählten Kombination von Dosicrungsverhältnis und Temperatur abläuft. Das gewählte Dosicrungsverhältnis Ssi.i. steht mit dem gewählten Durchsatz durch die folgende Gleichung in Beziehung:

.S'

sri.

(KK))

SOI.ι im bedeutet dabei den höchstmöglichen Durchsatz des Lösungsmittels in der Anlage.

Kiηc Probe des Einsatzöls in Leitung 4 wird lortlaulend zu einem Viskosimeter Mgeschickt, das von einer Bauart sein kann, wie sie in den US-PS 27 91 902 und 30 25 2.Ί2 beschrieben ist. Der Ablauf des Viskosimeter kann in den Turm 3 zurückgclcitct oder verworfen werden. Das Viskosimeter M erzeugt ein Analogsignal E₁. 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 Nontakte η 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 Es umgewandelt. Die Konstante π wird zur Berechnung einer Konstanten a anhand folgender Gleichung verwendet:

(Eor

in der ROm der gemessene Durchsatz des paraffinhaltigen Raffinatöls und EOm der gemessene Durchsatz des Extraktöls ist. Die Signale E₂ und £3, die den gemessenen Durchsätzen ROm und EOm des paraffinhaltigen Raffinatöls bzw. Extraktöls entsprechen, sowie das Signal Es gehen zu einem Konstantencomputer 34, der ein der Konstante a entsprechendes Signal Ef, erzeugt. Der Computer 34 erhebt das Signal für den gemessenen Extraktöldurchsatz EOm in die n-te Potenz, und zwar unter Verwendung einer Exponentialschaltung 33, die einen logarithmischen Verstärker 35, einen Multiplizierer 36, einen Funktionsverstärker 37 sowie ein Rückkopplungselement 38 enthält Das Signal Es vom Durchsatztransmitter 20/4 wird übertragen zum logarithmischen Verstärker 35, dessen Ausgangswert zum Multiplizierer 36 geht, dessen Ausgangswert vom Multiplizierer 36 mit Signal E₅ multipliziert wird. Das vom Multiplizierer 36 erzeugte Signal geht dann zum Funktionsverstärker 37, mit dessen Ein- und Ausgang das Rückkopplungselement 38 verbunden ist Das Rückkopplungselement 38 stellt einen Funktionsgenerator dar und kann dem PC 12-Typ entsprechen und bewirkt, daß der Funktionsverstärker 37 ein dem Wert (EOm)" entsprechendes Ausgangssignal erzeugt Das Signal E₂ \om Durchsatztransmitter 20 wird von einen Divisor 40 durch das Ausgangssignal vom Funktionsver stärker37 geteilt und ergibt Signal G,.

Ein Computer 34/4 erzeugt in ähnlicher Weise eir Signal E₇, das einer Konstante ai.iM entspricht, die sicr aus der folgenden, empirisch abgeleiteten Gleichung:

ergibt.

Die Spannungswerte B> und E\» aus der Gleichstromquelle 26 entsprechen den höchstmöglichen Durchsatzraten ROiim und EO,,μ von paraffinhaltigem Raffinatöl und Extraktöl, die innerhalb der Grenzen der Raffinieranlage möglich sind. Bei der im Vergleich zu Computer 34 ähnlichen Arbeitsweise von Computer 34/4 wird das Signal E₂ durch Signal Ea und das Signal Ej durch Signal Em ersetzt. Außerdem erhält Computer 34/Ί vom Umsetzer31 das Signal Es.

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

h =

(TSH,.)"

in der Ssrt das gewählte Lösungsmitteldosierungsver hältnis in Vol.-% darstellt, Tsn. die gewählte Raffinier

,0 temperatur und m eine Konstante ist, die einen Wen von etwa 0,75 bis 0,80, vorzugsweise etwa 0,775, besitzt Anstelle dieser verwendeten Werte für Ssi.i. und Tsh können jedoch auch die Meßwerte für den Einsalzöl durchsetz und die Raffiniertemperatur benutzt werden

?s Ein Computer 42 für die Konstante b erzeugt ein diesei entsprechendes Signal Eu anhand der Gleichung (4), dei Signale E2 und Ej von den Durchsatztransmittern 2C bzw. 20/4 und den Spannungswerten Ea, En, Ek,, Ei7, E^· und E26 von der Spannungsquelle 26. Diese Spannungs werte entsprechen dem Durchsatz COsn., der Raffiniertemperatur TseL· dem Ausdruck 1 in Gleichung (4), den-Exponenten m in Gleichung (4), dem maximaler Lösungsmitteldurchsatz SOLumund dem Ausdruck IOC in Gleichung (1).

Wie F i g. 3 zeigt, enthält der Computer 42 einer Divisor 44, der das Signal E₂ durch das Signal E) teilt. Eir Summierer 45 summiert den erhaltenen Ausgangsweri des Divisors 44 und den Spannungswert E₎₆ und leitei ein dieser Summe entsprechendes Signal zu einerr

so Divisor 47. Der Divisor 47 teilt den Spannungswert E₁₁ durch das Summensignal des Summierers 45. Eir Divisor 46 teilt das 5OZ-i./ArSignal £₂s durch den CQsa-Spannungswert Ea und leitet ein Signal zu einem Multiplizierer 49 weiter, wo es mit dem Spannungswert 26 zu einem Signal multipliziert wird, das Ssei entspricht Der Ausgangswert vom Divisor 47 wird vor einem Multiplizierer 48 mit diesem 5sH.-SignaI zu einem Produktsignal multipliziert, das zu einem anderer Multiplizierer 50 geht Von einer Exponentialschaltung

33/4, die den Spannungswert E₁₅ erhält, wird der Spannungswert E₁₇ in die m-te Potenz erhoben. Der Ausgang der Exponentialschaltung 33/4 wird zum Multiplizierer 50 geleitet wo er mit dem Ausgang vom Multiplizierer 48 zu einem Signal E_n multipliziert wird

Die maximalen Durchsätze von Raffinate! und Extraktöl werden von den Abmessungen der Raffinieranlage begrenzt Daher wird die maximale Ausbeute an Raffinatöl erreicht, wenn der Durchsatz des Raffinatöls

an seinem Grenzwert anlangt. Dasselbe gilt für das Extraktöl. Die Entscheidung, ob die Raffinieranlage am Durchsatzgrenzwert ROum des Raffinatöls oder am Durchsatzgrenzwert EOi.im des Extraktöls betrieben werden soll, hängt von der Konstanten a ab. Ist a gleich oder größer als a/Mt, wird die Raffinieranlage mit dem hochstmoglkihen Raffinatöldurchsatz ROum betrieben. Ist jedoch a kleiner als a/./,u wird die Raffinieranlage mit dem höchstmöglichen F.xtraktöldurchsatz EOi w betrieben.

Wie Fig. 1 zeigt, wird ein elektronischer Schaller 54 von einem Komparator 57, der die Signale Et, und Ej vergleicht, in der Weise gesteuert, daß die Signale Em und E2] von einem EOunrCompulcr 51 hindurchgehen, wenn das Signal ß, von einem Konstantencomputer 34 ebensogroß oder größer wie Signal £7 vom amr-Computer 34/4 ist, und die Signale £20 und £?i vom

RO_E = a(EO_UM)" CO_E = EO_UM + RO_E

S_F. -

^{Te =} I "57

) (100)

den Gleichungen (7) und (8) entspricht. Ein Divisor 66 teilt das Signal Em 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 /?Ofc-Signa! vom Multiplizierer 61 durch das £O/.//w-Signal £,₀ geteilt, und der erhaltene Ausgangswert wird vom Summierer 71 zu dem Spannungsweit £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 Exponentialschaltung 33Cein Signal £21 für 7>.

Der ΛΟ/.Mf-Computer 52, Fi g. I, erzeugt die Signale £22 und £23, die dem Durchsatz COh des Einsatzöls ''.nd der Raffiniertemperatur Tr entsprechen, anhand der folgenden Gleichungen:

Eb kleiner als Signal £7 ist. In ahnlicher Weise steuert der Komparator 57 über einen Inverter 58 einen elektronischen Schalter 54/4 so, daß die Signale £22 und Ei\ von einem /?O(./\rComputer 52 blockiert werden, wenn Signal £* gleich oder größer als Signal E₁ ist und die Signale £22 und £21 hindurchgehen, wenn Signal £"_h kleiner als £7 ist.

Die Signale £20 und £21, die dem F.insatzöldurchsatz COf: bzw. der Raffiniertemperatur Ti entsprechen, werden vom £O(.»rComputer 51 anhand der folgenden Gleichungen erzeugt:

.1°

40

in denen Sf das Lösungsmitteldosierungsverhältnis in Vol.-°/o und SOLlim der innerhalb der Abmessungen der Raffinieranlage höchstmögliche Durchsatz des Lösungsmittels ist Die G eichstromquelle 26 leitet die Spannungswerte £10, £ιβ, £25. £26 und £27 zum Computer 51, die den folgenden Ausdrücken entsprechen: EOlim, 1, SOLlim, 100 und \lm in den Gleichungen (5) bis (8). Außerdem erhält der Computer 51 die Signale £5, fi, und £12 vom Digital-in-Analog-Umsetzer 31, einem Konstantencomputer 34 und einem Computer 42 für die Konstante b. Eine Exponentialschaltung 33fl (F i g. 4) leitet ein dem Wert (EOlim)" entsprechendes Signal in Einklang mit den Signalen £5 und £10 zu einem _J5 Multiplizierer 60. Der Multiplizierer 60 multipliziert das (EOlim)" entsprechende Signal mit einem Konstantensignal £e und erzeugt ein Signal, das dem Durchsatz RO_E des Raffinatöls entspricht Ein Summierer 61 addiert zu dem £Oi./ArSignaI £10 das KOf-Signal vom Multiplizierer 60 und erzeugt ein Signal £20, das dem Durchsatz COeocs Einsatzöls entspricht.

Ein Temperatursignalkreis 62 enthält einen Divisor 64, der den Spannungswert £₂₅ für SOLlim durch Signal £20 teilt und das erhaltene Signal zum Multiplizierer 65 leitet Dort wird das Signal vom Divisor 64 multipliziert mit dem Spannungswert £26, so daß der Multiplizierer 65 ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Ausdruck Se in

CO_R = £0« + RO_UKI SOL_Lnl

co_R

ΤΙ ρ — { -=—

(100)

eo_r

(10)
(H)

(12)

Aus der Spannungsquelle 26 empfängt der Computer 52 die Gleichspannungswerte £q, E\b, £25, £26, £27, die den Ausdrücken ROum, 1. SOLlim, 100 und \lm in den Gleichungen (9) bis (12) entsprechen. Der ROu\rComputer 52 enthält ferner die Signale G,, Eu und £5 für die Konstanten a, bund n.

Wie F i g. 5 zeigt, teilt ein Divisor 75 im ROuM-Computer 52 das Signal £|6 durch das Signal £5 und leitet das erhaltene Signal zu einer ExDonentialschaltung 33D. Ein anderer Divisor 76 teilt das KO/./M-Signi· £9 durch das Signal Eb für die Konstante a und leitet ein entsprechendes Signal zu einem Exponentialschaltkreis 33D. Dieser leitet ein Signal, das dem Extraktöldurchsatz EOr entspricht, zum Summierer 77, wo es mit dem /? OtMr Signal £q zum Signal £22, das dem Einsatzöldurchsatz COr entspricht, zusammengesetzt wird.

Das £O/?-Signal von der Exponentialschaltung 33D wird zusammen mit den Signalen £12, £16 und £22 sowie den Spannungswerten £9, £25, £26 und £27 zu einem Temperatursignalkreis 62/4 geleitet. Der Signalkreis 62/4 erzeugt aus den eingegebenen Signalen und Spannungswerten anhand von Gleichung (12) das 7>-Signal E₂^

Die elektronischen Schalter 54S und 54C von F i g. 1 steuern die Reaffiniertemperatur und den Einsatzöldurchsatz um sicherzustellen, daß die Raffiniertemperatur eine Höchsttemperatur nicht überschreitet. Diese Höchsttemperatur Tmax wird um etwa 5—10⁰C niedriger als die Mischungstemperatur Tmisc eingestellt Wenn der Wert der Raffiniertemperatur, der vom £Oz./ArComputer 51 oder ROmu-Computer 52 bestimmt wird, Tmax übersteigt, so wird T_MAX als Raffiniertemperatur verwendet und der Einsatsöldurchsatz so abgeändert, daß das zu Tmax gehörende richtige Dosierungsverhältnis eingehalten und die gewünschte Qualität des Raffinatöls beibehalten wird. Von einem COr-Computer 90 wird ein Signal £33 für den Durchsatz COr des des Einsatzöls für die 7iiMx--Bedingung erzeugt.

Die Spannungsquelle 26 liefert einen veränderlichen Gleichspannungswerl E^. der 7\//.sr entspricht, sowie einen anderen Spannungswerl £"»,, der einer Temperalur von größer als etwa 5°C, jedoch kleine:- 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_ib vom Spannungswert Ej5 ab und leitet ein Signal Em, das 7λμ ν ι <> entspricht, zu einem Komparator 57/4. zum COpComputer 90 und zum elektronischen Schalter 54C Der Komparator 57/4 vergleicht Signal Ew mit den Temperatur Signalen £21 oder £2), die von den Schaltern 54 bzw. 54Λ durchgelassen werden. Der elektronische is Schalter 54S wird über einen Inverter 94 vom Komparator 57,4 so gesteuert, daß die von den plpktmnisrhrn Schaltern 54 oder 54,4 ankommenden Signale passieren können, wenn Signal Ejg gleich oder größer al die Signale E21 oder £23 ist und die vom >o Schalter 54 oder 54/4 kommenden Signale blockiert, wenn Signal £je kleiner ist als Signal £21 oder £2^. Der elektronische Schalter 54C wird vom Komparator 57A so gesteuert, daß er die vom COrComputer 90 und Subtraktor 91 kommenden Signale £33 und Ej₈ blockiert, wenn Signal £38 gleich oder größer als Signal £21 oder £23 ist und die Signale En und £3« passieren läßt, wenn Signal Em kleiner als Signal £21 oder E21 ist.

Der Computer 90 erzeugt das COrSignal E₁) anhand der folgenden Gleichungen: . _w

EO_T + 2a(EO_r)"

_ 100(SOL_L,_M)(7\,„_1Ar

RO₇ = a(EO_T)"

CO₁ = RO₁ + EOj

(141

in denen EOr, ROt und COt die Durchsätze des Extraktöls, des Raffinatöls bzw. des Einsatzöls für die Raffiniertemperatur Tmax darstellen. Der COrComputer 90 erhält die Spannungswerte Ei₆, £25. £26, E50 und £51 von der Spannungsquelle 26, die den Ausdrücken 1, SOLlim, 100, 2 und m von Gleichung (13) entsprechen. Die Spannungsquelle 26 liefert einen anderen Gleichspannungswert £52 zum Computer 52, der keinem Ausdruck in den vorstehenden Gleichungen entspricht. Außerdem empfängt der Computer 90 das Signal £5 für die Konstante n, das Signal E₆ für die Konstante a, das Signal E12 für die Konstante b und das ΓΑΜΑ-Signal E₃₈., Wie Fig.6 zeigt, liegt die Spannung E52 an einem geerdeten Potentiometer 100, dessen Schleifarm 101 von einem Gleichspannungsmotor 102 verstaut wird. Am Schleifarm 101 liegt eine Spannung Em. die dem Extraktöldurchsatz EOt für die 7\M.v-Bedingung entspricht Von einer Exponentialschaltung 33E, die das Signal £5 für die Konstante π empfängt, wird die Spannung £«> in die /;-te Potenz erhoben. Ein Multiplikator 103 setzt den Ausgang der Exponentialschakung 33 E mit dem Signa! Ee für die Konstante a zu einem Signal E₆I zusammen, das dem Raffinatöldurchsatz ROt für Tmax entspricht. Signal E₆] wird vom Multiplizierer 108 mit dem Spannungswert E50 zu einem Signal multipliziert, das dem Ausdruck 2 ,7 (EOi)" in Gleichung(U) entspricht.

Das Signal fi, für die Konstante ;/ wird vom Multiplizierer 109 quadriert und das erhaltene Signal /.u einem anderen Multiplizierer 110 geleitet. Das Signal E_: für die Konstante π wird von einem Multiplizierer 111 mit Spannung Ev, multipliziert und vom erhaltenen Signal der Spannungswert Ei_h durch Subtraktor P* abgezogen. Eine Exponentialschaltung 33F erhebt Signal Ew zu einer Potenz, die vom Ausgangswert des Subtraktors 11* bestimmt wird, und das erhaltene Signal wird vom Multiplizierer 110 mit dem Signal vom Multiplizierer 109 multipliziert. Der Multiplizierer 110 erzeugt ein Signal, das dem Ausdruck a* (EOi)²" ' in Gleichung (13) entspricht. Der Summierer 1115 addiert das Signal E₆₀ 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_w und die Spannung E%\ empfängt, erhebt das Signal £» in die 0,775-te Potenz. Die SOL/./irSpannung Er, wird vom Multiplizierer 120 mit der Spannung E_2h multipliziert, und das Signal wird von einem anderen Multiplizierer 121 mit dem Signal der Exponentialschaltung 336' multipliziert. Das Signal vom Multiplizierer 121 wird von einem Divisor 122 durch das Signal £i_> 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 £mi dem richtigen Wert von EOt. Der Ausgangswert vom Subtraktor. 116 wird durch einen Verstärker 125 verstärkt und zum Motor 102 geleitet, sofern der Ausgangswert von Subtraktor 116 positiv ist. Motor 102 verschiebt den Schleifarm 101 des Potentiometers 100 so weit, daß das Signal Ebo kleiner wird, bis der Ausgangswert vom Subiraktor 116 null ist. Wenn der Ausgangswert von Subtraktor 116 negativ ist, verschiebt der Motor 102 den Schleifarm 101 in umgekehrter Richtung und vergrößert Signal Ew₁, bis der Ausgangswert vom Subtraktor 116 nu-! ist. Der Summierer 118 addiert das EOrSignal Et,» mit dem KOrSignal vom Multiplizierer 103 zu einem COrSignal £33.

Die vom elektronischen Schalter 54Ö oder 54C, Fig. 1, hindurchgelassenen Signale gehen y.u einem zweipoligen Kippschalter 130 (nicht abgebildet). Wenn der Schalter 130 vom Operator geschlossen wird, gelangen die Signale E\ und En vom elektronischen Schalter 54ß oder 54C zum Strömungsregler 6 und Temperaturregler 14 und ändern deren Einstellpunkte entsprechend.

Wenn sich die Arbeitsbedingungen ändern, kann der Operator die Höhe der Spannungswerte von Quelle 26 ändern oder die berechneten Konstantensignaüe können sich entsprechend ändern. Dann kann der Operator die Zuflußgeschwindigkeit des Einsatzöls und die Raffiniertemperatur durch Schließen von Schalter 130 verändern, um die Raffinierung des Einsatzöls den neuen Betriebsbedingungen anzupassen.

Wie die vorstehende Beschreibung lehrt, steuert das erfindungsgemäße Verfahren eine Lösungsmittel-Raffinieranlage auf maximale Leistung. Dabei wird die Anlage bei einer Temperatur betrieben, die beträchtlich unter der Temperatur liegt, bei der sich Einsatzöl und Lösungsmittel mischen. Die Raffinieranlage wird so

gesteuert, daß sie bei höchstmöglichem Durchsatz von Raffinatöl arbeitet, wenn der Raffinatöldurchsatz bestimmend ist und die berechnete Raffiniertemperatur erheblich unier der Mischungstemperatur liegt. Die Raffinieranlage kann auch so gesteuert werden, daß sie

bei der höchstmöglichen Durchsatzgeschwindigkeit des Extraktöls arbeitet, wenn die Extraktöldurchsatzgeschwindigkeu bestimmend ist und die berechnete Raffiniertemperatur erheblich unter der Mischungstemperatur liegt.

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Claims (2)

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 Extraktgemisch das Lösungsmittel durch Abstreifen abgetrennt und in den Raffinierturm zurückgeleitet und das Ölraffinat ι ο 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 Dosierungsverhält- ι s nis 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 EOa* des Extraktöls sowie ROm des Raffinatöls gemessen und diesen Meßwerten entsprechende Signale erzeugt werden,

b) Grenzwertsignale EOum und ROlim für die höchstmöglichen Durchzatzgeschwindigkeiten des Extrakt- bzw. Raffinatöls und für die höchstzulässige Raffiniertemperatur Tmax erzeugt werden,

c) aus dem Signal für die gemessene Viskosität des Einsatziis ein Signal für eine Konstante π erzeugt wird, a^js dieivm Signal und den Signalen für EO;, und ROm anhand der Gleichung

^(l)

" ~ (EO _M)" ^(l)

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

^R0LIM

* (EO_LIMT ⁽²⁾

ein Signal für die Konstante auM erzeugt wird, und

d) die Signale für die Konstanten a und au\i verglichen werden, ein Vergleichssignal erzeugt wird, das einen ersten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal kleiner als das auM-Signa\ ist, und einen zweiten Spannungswert besitzt, wenn das a-Signal gleich oder größer als das aujw-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 Raffinier- to temperatur Tmax, die beträchtlich tiefer als die Mischungstemperatur liegt, erzeugt werden, das Tr- oder Tc-Signal mit dem T_M,4A~Signal verglichen wird, daraus ein zweites Vergleichssignal geschaffen wird, das einen ersten Wert r><; besitzt, wenn das Tr- oder 7VSignal kleiner als das 7\M,rSignal ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn die Tr- oder TrSignale gleich dem oder größer als das ΓΜΛ-rSignal sind, daraus ein COrSignal erzeugt wird und schließlich dieses CO_rSignal, das einer Durchsatzgeschwindigkeit des Einsatzöls entspricht, und das Tmx-Sigm] nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums als. Steuersignale für die Anlage verwendet werden, wenn das zweite Vergleichssignal den zweiten Wert hat, oder die COr- und 7>-Signale bzw. die COe- und 7>Signale als Steuersignale verwendet werden, wenn das zweite Vergleichssignal 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 SsEL-Signal für das gewählte Lösungsmitteldosierungsverhältnis, dem 7i_£z.-Signal für die gewählte Raffiniertemperatur, den Signalen EOm unti /?O_A(für die gemessenen Durchsätze von Extraktöl und paraffinhaltigem Raffinatöl und den Gleichspannungswerten, die i bzw. dem Exponenten m entsprechen, anhand der Gleichung

b =

(S) ■ (TT

1 +

ein Signal für die Konstante b erzeugt wird, und die COr- und 7>Signale aus dem n-Signal, dem ROuM-S\gna\, dem SOL/.//w-Signal, dem a-Signal sowie den Werten 1, 100 und /n entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

E0_B =

a J

CO„ = £0» + RO

LlM

_ Γ SOL_UM Ί

~ L co_K J ⁽¹⁰⁰⁾

T -

^Tr -

l/m

erzeugt werden und die COe- und 7VSignale aus dem /7-Signal, den EOum-, SOL_U\r und a-Signalen sowie den den Werten 1,100 und m entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

E0_L

(100)

ro_e =

C0_E =

erzeugt werden und das COrSignal schließlich aus dem T/w/t.v-Signal, den m und n-Signalen, den a- und ivSignalen, dem SOi «rSignal sowie den Werten 1, 2

und 100 entsprechenden Spannungswerten anhand der Gleichungen

EOj + Ia(EOj)" + (T(EO₇)²"-¹

₌ IOQ(SOL_m,)(T_AM,r b

RO₇ = a(EOj)"