RU122033U1 - Устройство автоматического управления процессом ректификации - Google Patents

Устройство автоматического управления процессом ректификации Download PDF

Info

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
Application number
RU2012112672/05U
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Петрович Шевчук
Светлана Анатольевна Агринская
Светлана Олеговна Шаровина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ")
Priority to RU2012112672/05U priority Critical patent/RU122033U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU122033U1 publication Critical patent/RU122033U1/ru

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)

  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:
    Figure 00000001
    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.
    Figure 00000002
RU2012112672/05U 2012-04-03 2012-04-03 Устройство автоматического управления процессом ректификации RU122033U1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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