RU1809269C

RU1809269C - Способ автоматического регулировани процесса разделени воздуха в криогенном комплексе и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: RU1809269C
Authority: RU
Inventors: Игорь Евгеньевич Дудкин; Владислав Владимирович Плотников; Юрий Георгиевич Писарев; Борис Иосифович Рожинский; Илья Самуилович Рабинович; Виктор Сергеевич Стародумов; Евгений Александрович Курышев
Original assignee: Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им.40-летия Октября
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1993-04-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к криогенной технике. Сущность изобретени : в установку ввод т каскадную схему управлени , с помощью которой осуществл ют автоматическое регулирование процесса путем управл ющего воздействи на расходы потоков азотной флегмы одновременно в верхнюю ректификационную колонну и потребителю в соответствии с основным и корректирующим сигналом. При этом дополнительную информацию и концентрации кислорода в чистом газообразном азоте на выходе из верхней части нижней колонны 1 и информацию о концентрации продукционного кислорода на выходе из конденсатора испарител 3, используют дл формировани корректирующих сигналов, что позвол ет повысить точность регулировани процесса разделени воздуха. 2 с.п. ф-лы. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к холодильной техних ; v, может быть использовано при управлении аоздухоразделительными установками Б криогенных комплексах.

Целью данного изобретени вл етс повышение точности регулировани и экономичности .

На фиг, 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - изменение.концентрации кислорода во времени дл известного технического решени (график 1) и дл предлагаемого технического решени (график 2) в промежуточном сечении верхней ректификационной колонны, на фиг. 3 - графики 3 и 4 изменени концентраций кислорода во времени в промежуточном сечении нижней ректификационной колонны соответственно дл прототипа и предлагаемого технического решени .

Устройство содержит нижнюю ректификационную колонну (НРК) 1, верхнюю ректификационную колонну (ВРК) 2, соединенные между собой через конденсатор-испаритель 3, сборник 4 жидкого азота, переохладитель 5, блок теплообменников, детандерные агрегаты 7, 8,9, исполнитель- ныеорганы 10,11,12,13,14, регул торы 15, 16, основные регул торы 17, 18, корректирующие регул торы 19, 20, датчики 21, 22 уровн криогенной жидкости, датчики 23,24,25,26 концентрации кислорода.

Исполнительный орган (вентиль) 10 установлен в криогенной магистрали дроссельного потока воздуха, соединенной с НРК 1, Через переохладитель 6 проход т криогенные трубопроводы, которые соедин ют: куб азотной флегмы НРК 1 через исполнительный орган 11 (регулирующий клапан) с первым вводом в ВРК 2, сборник 4 жидкого азота через исполнительный орган 12 со вторым вводом потока орошени в ВРК 2, сборник 6 жидкого азота через исполнительный орган-13 с устройством выдачи жидкого азота в криогенное хранилище . При этом к исполнительному органу 11 подключен через регул тор 15 датчик 2 уровн азотной флегмы, установленный в кубе НРК 1. В криогенной магистрали жидкого кислорода на выходе из конденсатора- испарител установлен исполнительный орган 14, к которому через регул тор 16 подключен датчик 22 уровн жидкого кислорода , установленный в конденсаторе-испарителе . К исполнительному органу 12 подключен через основной регул тор 17 датчик 25 концентрации кислорода, установленный на промежуточной тарелке ВРК 2, к основному регул тору 17 через корректирующий регул тор 20 подключен датчик 26 концентрации кислорода, установленный на выходе конденсатора-испарител 3. Сборник 4 азота соединен криогенным трубопроводом с потребителем продукционного жидкого азота через исполнительный

орган 13, к которому подключен основной регул тор 18с датчиком 23 концентрации кислорода на промежуточной тарелке НРК 1, а к основному регул тору 18 через корректирующий регул тор 19 подключен датчик

0 24 концентрации кислорода, установленный на выходе из верхней части НРК 1.

Процесс разделени воздуха и его регулирование осуществл етс следующим образом .

5 В НРК 1 нодают охлажденные в блоке 6 поток воздуха, предварительно расширенный в агрегате 7, и дроссельный поток воздуха через вентиль 10.

В результате предварительного разде0 лени в НРК 1 образуетс кубова жидкость (азотна флегма) в нижней части колонны и чистый азот в верхней части. Азотна флегма из нижней части отводитс , охлаждаетс в переохладителе 5 и подаетс в среднюю

5 часть ВРК 2.

При этом расход азотной флегмы регулируют , мен положение исполнительного органа 11 в соответствии с командным сигналом регул тора 15, на который поступает

0 информаци в виде электрического сигнала отдатчика 21 уровн азотной флегмы. Чистый газообразный азот конденсируетс в конденсаторе-испарителе 3 и сливаетс в сборник 4 жидкого азота, в который посту5

лает также жидкий азот из циркул ционного

холодильного цикла, Из сборника 4 выход т два потока, один поток подаетс в ВРК 2, и второй поток жидкого азота - выдают потребителю в систему криогенного хранилища. 0 Указанные потоки охлаждаютс в переохладителе 5. Из нижней части ВРК 2 через конденсатор-испаритель 4 отводитс продукционный жидкий кислород, на дальнейшее переохлаждение. Расход жидкого

5

кислорода регулируют исполнительным органом 14 по командному сигналу регул тора 16 в соответствии с сигналом от датчика 22 уровн жидкого кислорода. Из верхней части ВРК 2 отвод т поток чистого газообраз0 ного азота, который вместе с потоком азота, расширенным в турбодетандерах 8 и 9, поступает в переохладитель б затем в блок 6 теплообменников.

В установившем режиме работы уста5 новки на ее выходах получают продукты разделени воздуха с определенной величиной концентрации: жидкий и газообразный азот, жидкий кислород и др. Под действием внешних возмущений режим работы установки нарушаетс , что приводит к значительным отклонени м концентрации выходных криогенных продуктов. Дл восстановлени требуемых величин концентрации в предложенном способе стабилизируют технологические параметры концентрации кислорода, основным регул тором 17 измен ют положение исполнительного органа 12 в соответствии с величиной рассогласовани текущего и заданного значени концентрации кислорода на промежуточной контрольной тарелке верхней колонны, и измен ют расход потока азотной флегмы в ВРК 2, восстанавлива заданное значение.

Дополнительно измер ют текущее значение концентрации на выходе конденсатора-испарител 3 и при отклонении текущего значени от заданного в соответствии с сигналом рассогласовани корректирующим регул тором 20 измен ют задание основному регул тору 17 и концентраци кислорода принимает требуемое значение.

Одновременно регулируют расход потока азотной флегмы потребителю, воздейству регул тором 18 на исполнительный орган 13 в соответствии с сигналом рассогласовани между текущим и заданным значени ми концентрации кислорода на промежуточной контрольной тарелке в НРК 1. Дополнительно измер ют текущее значение концентрации кислорода на выходе из верхней части НРК 1 и корректируют это значение с заданным, измен корректирующим регул тором 1.9 задание основному регул тору 18, чтобы концентраци кислорода восстановила требуемое значение.

Кроме того, в устройство вводитс каскадна схема автоматического регулировани , содержаща основные регул торы 17, 18. корректирующие регул торы 19, 20 и датчики 23,24, 25, 26 концентрации кислорода , котора необходима дл управлени параметрами, концентраци кислорода на промежуточных тарелках ВРК 2 и НРК 1, концентраци кислорода на выходе конденсатора-испарител 3 и на выходе из верхней части НРК 1. Так информаци о составе продукта поступает от датчика 25 концентрации кислорода на промежуточной тарелке ВРК 2 на вход основного регул тора 17, в нем формируетс командный сигнал, поступающий на вход исполнительного органа 12, который мен ет свое положение в соответствии с командным сигналом и регулирует расход потока орошени жидкого азота в ВРК 2. При этом текущее значение выравниваетс с заданным значением концентрации . Одновременно срабатывает цепь коррекции, при этом задание, которому соответствует определенный электрический сигнал основного регул тора 17, измен етс электрическим сигналом, поступающим на его вход через корректирующий регул тор 20 в соответствии с информацией, поступившей от датчика 26 концентрации

кислорода на выходе из конденсатора-испарител 3.

Claims

На нижней ректификационной колонне 1 аналогично работает схема, в которой на основной регул тор 18 поступают электри0 ческие сигналы отдатчика 23, а через корректирующий регул тор 19 от датчика 24. Основной регул тор 18 формирует командный сигнал на исполнительный орган 13. Формула изобретени

51. Способ регулировани процесса разделени воздуха в криогенном комплексе путем измерени концентрации кислорода технологических потоков в промежуточных сечени х верхней и нижней ректификацион0 ных колонн, изменени расходов потоков орошени и азота из стержн жидкого азота , о т л и ч а ю щ,и и с тем, что, с целью повышени точности регулировани и экономичности , дополнительно измер ют теку5 щее значение концентрации кислорода на выходе из верхней части нижней колонны, и по нему корректируют заданное значение концентрации кислорода в промежуточном сечении нижней колонны, а также измер ют

0 текущее значение концентрации кислорода на выходе из конденсатора-испарител , и по нему корректируют заданное значение концентрации кислорода потока в промежуточном сечении верхней колонны, при этом

5 расход потока азота из сборника регулируют по изменению концентрации кислорода в промежуточном сечении нижней колонны, а расход потока орошени в верхнюю колонну регулируют по изменению концентрации

0 кислорода в промежуточном сечении верхней колонны.

2. Устройство дл автоматического регулировани процесса разделени воздуха в криогенном комплексе, содержащее верхнюю и нижнюю ректификационные колон5 ны,соединенные с конденсатором-испарителем, первый и второй исполнительные органы, установленные в лини х, соедин ющих сборник жидкого азота соответственно с вводом по0 тока орошени в верхнюю колонну и с потребителем азота, первый и второй основные регул торы, датчики концентрации кислорода, которые установлены на промежуточных тарелках верхней и нижней
5 колонн, от л ичающеес тем, что, с целью повышени точности регулировани , установка дополнительно содержит первый и второй корректирующие регул торы, допол- нительные датчики концентрации кислорода , один из которых установлен на выходе из конденсатора-испарител и подключен посредством первого корректирующего регул тора к первому основному регул тору, а другой установлен на выходе из верхней части нижней колонны и подключен посредством второго корректирующего регул тора

к второму основному регул тору, при этом датчики концентрации кислорода, установленные на промежуточных тарелках верхней и нижней колонн, соединены посредством первого и второго основного регул торов соответственно с первым и вторым исполнительными ооганами.

Ш BOO 12ОО 16П0 2000

. Г