RU122033U1 - Устройство автоматического управления процессом ректификации - Google Patents
Устройство автоматического управления процессом ректификации Download PDFInfo
- Publication number
- RU122033U1 RU122033U1 RU2012112672/05U RU2012112672U RU122033U1 RU 122033 U1 RU122033 U1 RU 122033U1 RU 2012112672/05 U RU2012112672/05 U RU 2012112672/05U RU 2012112672 U RU2012112672 U RU 2012112672U RU 122033 U1 RU122033 U1 RU 122033U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- column
- compensator
- current value
- feed mixture
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Устройство автоматического управления процессом ректификации содержит ректификационную колонну, датчики температуры, первый, второй и третий хроматографы, регуляторы расхода перегретого пара и расхода хладагента, регулятор расхода греющего пара, дефлегматор в верхней части колонны, теплообменники, расположенные в нижней части колонны и в месте подачи питающей смеси, блок идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны, регуляторы температуры верха и низа колонны, регулятор температуры питающей смеси, отличающееся тем, что второй хроматограф расположен в месте подачи питающей смеси, а третий - в нижней части колонны, причем устройство снабжено компенсатором с двумя входами, подключенными к выходам второго и третьего хроматографов, а выход соединен с входом регулятора температуры низа колонны, а сам компенсатор реализует функциональную зависимость: ! ! где i, j - порядковый номер элемента в массиве (шаги) (i=0, 1,…,N-1, j=0, 1,…,N-1); ! N - длина массива; ! N·Ts - длина реализации, мин; ! Тд - настроечный коэффициент дифференциальной части компенсатора; ! Ts - длина циклограммы промышленного хроматографа, мин; ! ka - подгоночный коэффициент компенсатора; ! Тa - настроечный коэффициент интегральной части компенсатора; ! Cк(iTs) - текущее значение концентрации низа колонны; ! Cп(jTs) - текущее значение концентрации питающей смеси колонны; ! dt - настроечный коэффициент модуля ввода аналоговых сигналов, равный 1 с; ! dCк(i·Ts)=Cк(i·Ts)-Cк((i-1)-Ts) - текущее значение приращения концентрации низа колонны; ! dCп(i·Ts)=Cп((i-j)·Ts)-Cп((i-j-1)-Ts) - текущее значение приращения концентрации питающей смеси колонны.
Description
Полезная модель относится к устройствам для управления процессом ректификации и может быть использована в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей, металлургической и пищевой промышленности.
Наиболее близкое к предлагаемому изобретению устройство автоматического регулирования процесса ректификации (Полезная модель №104475 опубл. от 20.05.2011 г.). Устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит ректификационную колонну, датчики температуры, два хроматографа, выходы которых соединены с входами регуляторов температуры верха и низа колонны, регуляторы температуры верха и низа колонны, регуляторы расхода перегретого пара и расхода хладагента, регулятор расхода греющего пара, дефлегматор в верхней части колонны, теплообменники, расположенные в нижней части колонны и в месте подачи питающей смеси, блок идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны, регулятор температуры питающей смеси.
Недостатком данного устройства, реализующего способ управления процессом ректификации, является жесткая стабилизация температуры верха и температуры низа колонны, что не позволяет применить данное устройство для разделения многокомпонентных смесей.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в поддержании заданного профиля температур по высоте колонны.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной технической задачи и заключающийся в установлении заданного профиля температур по высоте колонны путем адаптивного управления температурой питания, робастной стабилизации верхней точки температурного профиля колонны (температура верха колонны) и адаптивного управления нижней точки температурного профиля (температура низа колонны) путем компенсации возмущения со стороны концентрации питающей смеси, достигается тем, что в известном устройстве автоматического управления процессом ректификации, содержащем ректификационную колонну, датчики температуры, первый, второй и третий хроматографы, причем выход первого хроматографа соединен с входом регулятора температуры верха колонны, регуляторы расхода перегретого пара и расхода хладагента, регулятор расхода греющего пара, дефлегматор в верхней части колонны, теплообменники, расположенные в нижней части колонны и в месте подачи питающей смеси, блок идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны, регуляторы температуры верха и низа колонны, регулятор температуры питающей смеси, согласно полезной модели, второй хроматограф расположен в месте подачи питающей смеси, а третий - в нижней части колонны, причем устройство снабжено компенсатором с двумя входами, подключенными к выходам второго и третьего хроматографов, а выход соединен с входом регулятора температуры низа колонны, а сам компенсатор реализует функциональную зависимость:
где:
i, j - порядковый номер элемента в массиве (шаги) (i=0,1…N-1, j=0,1…N-1);
N - длина массива;
N·Ts - длина реализации в минутах;
Тб - настроечный коэффициент дифференциальной части компенсатора;
Ts - длина циклограммы промышленного хроматографа (в минутах);
ka - подгоночный коэффициент компенсатора;
Та - настроечный коэффициент интегральной части компенсатора;
Ck(iTs) - текущее значение концентрации низа колонны;
Сn(jTs) - текущее значение концентрации питающей смеси колонны;
dt - настроечный коэффициент модуля ввода аналоговых сигналов, равный 1 секунде;
dCк(i·Ts)=Cк(i·Ts)-Cк((i-1)·Ts) - текущее значение приращения концентрации низа колонны;
dCn(i·Ts)=Cn((i-j)·Ts)-Cn((i-j-1)·Ts) - текущее значение приращения концентрации питающей смеси колонны.
На рисунке 1 представлена функциональная схема устройства управления процессом ректификации.
Устройство состоит из: ректификационной колонны 1, оснащенной датчиками температур 2, блока стабилизации температуры верха колонны 3, содержащего, в свою очередь, дефлегматор 4, первый промышленный хроматограф 7, регулятор температуры верха 6 и регулятор расхода хладагента 5, блока регулирования температуры низа колонны 8, состоящего из теплообменника 9, регулятора температуры низа колонны 10, регулятора расхода перегретого пара 11 и компенсатора возмущений питающей смеси 12, блока идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны 13, блока регулирования температуры питающей смеси 14, регулятора расхода греющей смеси 15 и теплообменника 16.
Устройство работает следующим образом. Информация о текущей температуре, поступающая от датчиков температур 2, расположенных по всей высоте ректификационной колонны 1, поступает одновременно на регулятор температуры верха колонны 6, на регулятор температуры низа колонны 10 и на блок идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны 13, и по этим данным строится модельный профиль колонны. Блок стабилизации температуры верха и блок регулирования температуры низа организованы как каскадные системы регулирования.
Температурный профиль по высоте колонны фиксируется следующими управляющими воздействиями: расходом хладагента, подаваемого в дефлегматор 4, расходом перегретого пара, идущего в теплообменник 9, который расположен в нижней части колонны, и расходом греющего пара, подаваемого в теплообменник 16, который расположен на вводе питающей смеси в колонну. При этом первое воздействие (расход хладагента) определяет «верхнюю» точку температурного профиля, которая отвечает за температуру в укрепляющей части колонны. Температура верха колонны жестко фиксируется блоком стабилизации.
Второе воздействие задает положение «нижней» точки температурного профиля, соответствующей значению температуры в исчерпывающей части колонны. Положение этой точки варьируется, «плавает» в зависимости от сигнала, вырабатываемого компенсатором возмущений питающей смеси 12, реализованным на базе микропроцессорного контроллера промышленного хроматографа. Хроматограф, расположенный на линии питания, и хроматограф, стоящий на выходе товарного продукта, генерируют сигналы о текущих значениях концентраций на тарелке питания и в нижней части колонны. В результате анализа состава проб, формируется сигнал задания для регулятора температуры низа колонны 10. Функциональная зависимость выходного параметра (концентрации низа колонны) от входного (концентрации питающей смеси) для компенсатора 12 определяется формулой, указанной выше.
Третье воздействие (расход греющего пара) задает положение «средней» точки температурного профиля, соответствующей температуре тарелки питания. Положение данной точки определяется сигналом от блока идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны 13 и управляется регулятором температуры питающей смеси 14 путем изменения расхода греющего пара посредством теплообменника 16 регулятором 15.
В каскадной системе регулирования температуры верха колонны (блок 3) выходная величина первого промышленного хроматографа, расположенного в верхней части колонны, поступает на вход регулятора температуры верха колонны 6, вырабатывающего задание регулятору 5, отвечающему за стабилизацию расхода хладагента, подаваемого в теплообменник 4.
В каскадной системе регулирования температуры низа колонны (блок 8) выходная величина компенсатора 12 (отклонение температуры в относительных единицах), обрабатывающего сигналы от второго и третьего промышленных хроматографов, расположенных на линии питания и в линии транспорта товарного продукта, поступает в качестве задания на регулятор температуры низа колонны 10, который, в свою очередь, вырабатывает задание регулятору 11, предназначенному для стабилизации расхода перегретого пара, подаваемого в теплообменник 9.
Таким образом, реализация компенсации возмущающего воздействия со стороны питающей смеси за счет применения классических алгоритмов управления и современных программно-технических средств, позволяет решить поставленную задачу, - поддержание заданного температурного профиля по всей высоте ректификационной колонны.
Claims (1)
- Устройство автоматического управления процессом ректификации содержит ректификационную колонну, датчики температуры, первый, второй и третий хроматографы, регуляторы расхода перегретого пара и расхода хладагента, регулятор расхода греющего пара, дефлегматор в верхней части колонны, теплообменники, расположенные в нижней части колонны и в месте подачи питающей смеси, блок идентификации текущего значения эффективности работы ректификационной колонны, регуляторы температуры верха и низа колонны, регулятор температуры питающей смеси, отличающееся тем, что второй хроматограф расположен в месте подачи питающей смеси, а третий - в нижней части колонны, причем устройство снабжено компенсатором с двумя входами, подключенными к выходам второго и третьего хроматографов, а выход соединен с входом регулятора температуры низа колонны, а сам компенсатор реализует функциональную зависимость:где i, j - порядковый номер элемента в массиве (шаги) (i=0, 1,…,N-1, j=0, 1,…,N-1);N - длина массива;N·Ts - длина реализации, мин;Тд - настроечный коэффициент дифференциальной части компенсатора;Ts - длина циклограммы промышленного хроматографа, мин;ka - подгоночный коэффициент компенсатора;Тa - настроечный коэффициент интегральной части компенсатора;Cк(iTs) - текущее значение концентрации низа колонны;Cп(jTs) - текущее значение концентрации питающей смеси колонны;dt - настроечный коэффициент модуля ввода аналоговых сигналов, равный 1 с;dCк(i·Ts)=Cк(i·Ts)-Cк((i-1)-Ts) - текущее значение приращения концентрации низа колонны;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112672/05U RU122033U1 (ru) | 2012-04-03 | 2012-04-03 | Устройство автоматического управления процессом ректификации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112672/05U RU122033U1 (ru) | 2012-04-03 | 2012-04-03 | Устройство автоматического управления процессом ректификации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU122033U1 true RU122033U1 (ru) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012112672/05U RU122033U1 (ru) | 2012-04-03 | 2012-04-03 | Устройство автоматического управления процессом ректификации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU122033U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558596C2 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-08-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ автоматического управления эффективностью функционирования процесса ректификации |
RU2693785C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ автоматического управления процессом абсорбции |
USD1007232S1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-12-12 | Real Value LLC | Bottle lid |
-
2012
- 2012-04-03 RU RU2012112672/05U patent/RU122033U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558596C2 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-08-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ автоматического управления эффективностью функционирования процесса ректификации |
RU2693785C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ автоматического управления процессом абсорбции |
USD1007232S1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-12-12 | Real Value LLC | Bottle lid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Adrian et al. | Model predictive control of integrated unit operations: Control of a divided wall column | |
Wu et al. | Energy-saving dividing-wall column design and control for heterogeneous azeotropic distillation systems | |
CN110262257B (zh) | 一种多变量控制方法及装置 | |
Qian et al. | Control structure selection for four-product Kaibel column | |
RU122033U1 (ru) | Устройство автоматического управления процессом ректификации | |
Luyben | Control of an azeotropic DWC with vapor recompression | |
Pan et al. | Pressure compensated temperature control of Kaibel divided-Wall column | |
Wang et al. | Composition control and temperature inferential control of dividing wall column based on model predictive control and PI strategies | |
Jing et al. | Extractive dividing-wall column distillation with a novel control structure integrating pressure swing and pressure compensation | |
RU2449827C1 (ru) | Устройство автоматического регулирования процессом ректификации | |
Flodman et al. | Batch distillation employing cyclic rectification and stripping operations | |
CN111221251B (zh) | 一种基于滑模控制器的隔壁塔控制系统及控制方法 | |
RU2722132C1 (ru) | Способ управления ректификационной колонной выделения изопентана | |
Schröder et al. | Influence of Reaction System Properties on the Energy Saving Potential of the Reactive Dividing‐Wall Column: Separation Properties | |
RU2534360C2 (ru) | Способ автоматического управления процессом брагоректификации | |
Feng et al. | Controllability comparisons of a reactive dividing-wall column for transesterification of methyl acetate and isopropanol | |
Cho et al. | Operation of divided wall column with vapor sidedraw using profile position control | |
Chien et al. | Investigating the need of a pre-concentrator column for acetic acid dehydration system via heterogeneous azeotropic distillation | |
RU104475U1 (ru) | Устройство автоматического регулирования процессом ректификации | |
RU2558596C2 (ru) | Способ автоматического управления эффективностью функционирования процесса ректификации | |
RU2509593C1 (ru) | Способ автоматического управления процессом ректификации и устройство для его осуществления | |
Krishna et al. | Control and dynamic optimization of middle vessel batch distillation column for the separation of ethanol/propanol/butanol mixture | |
US20050040026A1 (en) | Process for the process management of an extractive distillation plant, process control system and extractive distillation plant | |
Ramos et al. | Effect of solvent content on controllability of extractive distillation columns | |
SU725684A1 (ru) | Устройство дл автоматического управлени процессом ректификации |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170404 |