RU2163826C2 - Method of control of complex fractionating plant in oil refining - Google Patents

Method of control of complex fractionating plant in oil refining Download PDF

Info

Publication number
RU2163826C2
RU2163826C2 RU99107617A RU99107617A RU2163826C2 RU 2163826 C2 RU2163826 C2 RU 2163826C2 RU 99107617 A RU99107617 A RU 99107617A RU 99107617 A RU99107617 A RU 99107617A RU 2163826 C2 RU2163826 C2 RU 2163826C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow rate
flow
stripping
reservoir
pump
Prior art date
Application number
RU99107617A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99107617A (en
Inventor
В.О. Кричке
А.О. Громан
В.В. Кричке
Original Assignee
Самарская государственная архитектурно-строительная академия
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 Самарская государственная архитектурно-строительная академия filed Critical Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority to RU99107617A priority Critical patent/RU2163826C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2163826C2 publication Critical patent/RU2163826C2/en
Publication of RU99107617A publication Critical patent/RU99107617A/en

Links

Images

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: control of fractionating processes in oil refining. SUBSTANCE: fractionating plant includes reservoir for starting mixture, heat exchanger, fractionating tower, boiler, condenser, phlegma reservoir, starting material flow regulator, phlegma reservoir level regulator by distillate; pumping units are used for measurement and control of total flow rate in stripping reservoir, phlegma reservoir and fractionating tower, flow rate of distillate from phlegma reservoir, flow rate of finished product in stripping reservoirs and flow rate of stillage residue; to this end, working characteristics of pumping units pertaining to power and pressure head developed by each pump depending on flow rate and flow rate coefficients are determined through subtraction of result of division of power by pressure developed at closed gate valve at pump outlet in the beginning of the working characteristic from result of division of power acting on pump shaft on pressure developed by this pump. According to coefficient thus found, working curve is plotted and its mathematical description is found. Then, magnitude of flow rate is preset for fractionating tower as a whole and actual flow rate is measured and if these magnitude are not equal, signal is furnished to valve under control till these magnitudes become equal. Level in phlegma reservoir and rate of flow of distillate from this reservoir are measured and regulated till preset magnitudes have been obtained; flow rate of raw material fed from tower to each stripping reservoir is measured through differentiating the magnitude of dynamic level in stripping reservoir; level of liquid in each stripping reservoir is regulated through pumping finished product from it by means of pumping unit and measuring its flow rate; rate of crossflow from fractionating tower to stripping reservoir is determined. Rate of crossflow is maintained at constant level through control by means of valve found in crossflow line between stripping reservoir and fractionating tower; control is effected in succession and is continued till magnitude of crossflow becomes equal to preset value; level of stillage residue in fractionating tower is regulated and its flow rate is measured; simultaneously, material balance is maintained in fractionating tower and rate of flow of distillate in phlegm reservoir, rate of flow of finished product in stripping reservoir and flow rate of stillage residue are summed up and magnitude thus obtained is compared with amount of starting material fed to tower; these magnitudes shall be equal. EFFECT: enhanced reliability, accuracy and economical efficiency in maintaining material balance in stripping and phlegma reservoirs and in fractionating tower as a whole. 4 dwg

Description

Изобретение относится к регулированию массообменных процессов на установках в нефтепереработке и может быть использовано в сложных ректификационных установках на нефтеперерабатывающих заводах. The invention relates to the regulation of mass transfer processes in oil refineries and can be used in complex distillation plants in oil refineries.

Известно "Устройство для измерения расхода вещества" (RU 1789861 C1, 23.01.1993). В этом изобретении в качестве расходомеров используются непосредственно насосные установки без установки в потоке жидкости дополнительных технических средств. It is known "Device for measuring the flow rate of a substance" (RU 1789861 C1, 01/23/1993). In this invention, pumping units are used directly as flowmeters without installing additional technical means in the liquid stream.

Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности является способ управления ректификационной установкой в химической промышленности (Казаков А. В. , Куликов М.В., Мелюшев М.В., М., "Машиностроение", 1970, с. 331-336). Недостатком этого способа является то, что в нем отсутствует возможность в измерении перетока из ректификационной колонны в стрипинги, а также для измерения и регулирования расхода исходной смеси и дистиллята используются расходомеры с установкой их элементов непосредственно в потоке измеряемой жидкости. Closest to the claimed decision on the technical essence is a method of controlling a distillation unit in the chemical industry (Kazakov A.V., Kulikov M.V., Melushev M.V., M., "Mechanical Engineering", 1970, pp. 331-336) . The disadvantage of this method is that it lacks the ability to measure the flow from the distillation column into strippers, as well as to measure and control the flow rate of the initial mixture and distillate, flow meters are used with their elements installed directly in the flow of the measured liquid.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении точности и надежности работы всей ректификационной установки. The technical result achieved by the implementation of this invention is to improve the accuracy and reliability of the entire distillation unit.

Указанный технический результат достигается тем, что в каждой из стрипинговой емкости, флегмовой емкости и ректификационной колонны в целом для измерения и регулирования общего расхода, поступающего в колонну, расхода дистиллята из флегмовой емкости, расхода готового продукта в стрипинговых емкостях и расхода кубового остатка, в качестве расходомеров используют насосные установки, для чего при пуске в работу ректификационной установки, стрипинговых и флегмовых емкостей снимают рабочие характеристики насосов по мощности и развиваемому напору в зависимости от расхода, определяют по каждой насосной установке расходные коэффициенты М путем вычитания из результата деления мощности N, действующей на валу насоса на развиваемое им давление p, результата деления мощности No на развиваемое им давление po при закрытой задвижке на выходе из насоса в начале рабочей характеристики

Figure 00000002

по вычисленным коэффициентам M строят расходную характеристику M-Q, находят ее математическое описание, по которому расход Q равен:
Figure 00000003

где A и C - постоянные для данной насосной установки коэффициенты, при измерении действующего расхода эксплуатационный коэффициент M равен:
Figure 00000004

где Nc, ηэд, ηэк - соответственно активная мощность, потребляемая электродвигателем привода из сети, коэффициент полезного действия электродвигателя, эксплуатационный коэффициент полезного действия насосной установки; pв, pп - соответственно давления на выходе из насоса и на его входе; B - постоянный для данной насосной установки коэффициент, задают значение расхода для ректификационной колонны в целом Qр.з. и измеряют действующее значение Qр, и если оно не равно заданному, то подают сигнал на регулируемый клапан для изменения расхода в такую сторону и до тех пор, пока действующий расход не будет равен заданному:
Qр=Qр.з,
измеряют и регулируют уровень во флегмовой емкости и расход дистиллята из нее до тех пор и в такую сторону, пока расход дистиллята Qд не будет равен заданному Qд.з.The specified technical result is achieved by the fact that in each of the stripping tank, reflux tank and distillation column as a whole to measure and control the total flow rate entering the column, the distillate flow rate from the reflux tank, the finished product flow rate in stripping tanks and the bottoms flow rate, as flowmeters use pumping units, for which, when the distillation unit, stripping and reflux tanks are put into operation, the performance characteristics of the pumps in terms of power and at the pressure depending on the flow rate determined for each pump unit consumption ratios M by subtracting from the power dividing the product N, acting on the pump shaft in emerging they pressure p, the result of the power split N o on the pressure developed by them p o at the closed valve at the outlet of pump at the beginning of the operating characteristic
Figure 00000002

using the calculated coefficients M, the flow characteristic MQ is built, its mathematical description is found, according to which the flow Q is:
Figure 00000003

where A and C are the coefficients constant for a given pump installation, when measuring the actual flow rate, the operational coefficient M is equal to:
Figure 00000004

where N c , η ed , η ec are respectively the active power consumed by the electric motor of the drive from the network, the efficiency of the electric motor, the operational efficiency of the pumping unit; p in , p p - respectively, the pressure at the outlet of the pump and at its inlet; B is a constant constant for a given pump unit; the flow rate for the distillation column as a whole is set to Q r.s. and measure the effective value of Q p , and if it is not equal to the set value, then a signal is supplied to the adjustable valve to change the flow rate in such a direction and until the effective flow rate is equal to the set value:
Q p = Q p .
measure and adjust the level in the reflux tank and the flow of distillate from it until then and in such a direction until the flow of distillate Q d is equal to the specified Q d.z.

Qд= Qд.з измеряют расход сырья, поступающего из колонны в каждую стрипинговую емкость Qс, путем дифференцирования значения динамического уровня в стрипинговой емкости по формуле

Figure 00000005

где Qс - расход сырья, поступающего из колонны в каждую стрипинговую емкость, ∂H, t - соответственно, приращение уровня за заданный промежуток времени регулирует уровень жидкость в каждой из стрипинговой емкости путем откачки готового продукта с помощью насосной установки и измерения его расхода Qг.п и определяют расход перетока Qп из ректификационной колонны в стрипинговую емкость по формуле:
Qп = Qс - Qг.п,
поддерживают этот расход перетока Qп постоянным путем регулирования его значения клапаном, находящимся на линии перетока между стрипинговой емкостью и колонной, причем регулирование производят последовательно и продолжают до тех пор, пока величина перетока Qп не станет равной заданному значению Qп.з, регулируют уровень кубового остатка в ректификационной колонне и измеряют его расход Qк.о, одновременно в ректификационной колонне поддерживают материальный баланс, при котором суммируют расход дистиллята по флегмовой емкости, расходы готового продукта по стрипинговым емкостям Qг.п1, Qг.п2, Qг.п3, расход кубового остатка Qк.о, и полученное значение сравнивают с количеством поступающего исходного сырья в колонну Qр, которые должны быть равны
Qр=Qд+Qг.п1+Qг.п2+Qг.п3+Qк.о
Доказательство существенных отличительных признаков предлагаемого способа управления ректификационной установкой для химических производств проводилось только по сравнению с указанными выше.Q d = Q dz measure the consumption of raw materials coming from the column into each stripping capacity Q s by differentiating the value of the dynamic level in the stripping capacity according to the formula
Figure 00000005

where Q s is the flow rate of raw materials coming from the column to each stripping tank, ∂H, t are, respectively, the level increment for a given period of time regulates the liquid level in each stripping tank by pumping the finished product using a pumping unit and measuring its flow rate Q g .p and determine the flow rate of Q p from the distillation column into a stripping capacity according to the formula:
Q n = Q s - Q gn ,
maintain this flow rate of the flow Q p constant by adjusting its value with a valve located on the flow line between the stripping capacity and the column, and the regulation is carried out sequentially and continues until the flow value Q p becomes equal to the specified value of Q pz , the level is controlled bottoms in the distillation column and measure its flow rate Q KO , at the same time in the distillation column maintain a material balance, at which the distillate consumption is summed by reflux capacity, costs the finished product for stripping containers Q gp1 , Q gp2 , Q gp3 , the consumption of bottoms Q k.o. , and the obtained value is compared with the amount of incoming feedstock to the column Q p , which should be equal
Q p = Q d + Q gp1 + Q gp2 + Q gp3 + Q q.o.
The proof of the essential distinguishing features of the proposed method for controlling the distillation unit for chemical production was carried out only in comparison with the above.

На фиг. 1 дана структурная схема сложной ректификационной установки с флегмовой и стрипинговыми емкостями. In FIG. 1 is a structural diagram of a complex distillation unit with reflux and stripping containers.

На фиг. 2 даны типовые и предлагаемая новая расходная характеристика насосной установки. In FIG. 2 shows the typical and proposed new discharge characteristics of the pumping unit.

На фиг. 3 дана схема, поясняющая работу ректификационной установки с флегмовой емкостью. In FIG. 3 is a diagram explaining the operation of a distillation unit with reflux capacity.

На фиг. 4 дана схема и алгоритмы управления работой стрипинговых емкостей. In FIG. 4 is a diagram and algorithms for controlling the operation of stripping capacities.

На фиг. 1 дана структурная схема такой установки для ректификации многокомпонентных смесей. Она состоит из емкости исходной смеси 1, теплообменника 2, в котором исходная смесь подогревается до температуры кипения, ректификационной колонны 3 с кипятильником 4, конденсатора 5, флегмовой емкости 6, стрипинговых емкостей 7, 8, 9. Задача управления процессом ректификации заключается в получении продуктов разделения - дистиллат Qд, готовых продуктов Qг.п1, Qг.п2, Qг.п3 и кубового остатка Qк.о определенной чистоты при заданной производительности установки Qр при минимальном расходе греющего пара. Особенность предлагаемого способа управления заключается в том, что для измерения расхода подаваемого продукта в ректификационную колонну, продуктов разделения дистиллята, готовой продукции, кубового остатка осуществляется несуществующими методами измерения, при которых в потоке измеряемой жидкости должны находиться технические средства измерения, а при помощи непосредственно работающих насосных установок, обеспечивающих подачу этих жидкостей, а также в том, что для измерения перетока в стрипинговых емкостях используется метод измерения расхода путем измерения скорости изменения уровня продукта в стрипинговых емкостях методом его дифференцирования по времени. Для использования насосной установки в качестве расходомера в период ее пуска в эксплуатацию снимают ее энергетические характеристики - зависимости расхода от мощности N-Q и создаваемого напора H-Q (фиг.2). При этом температура жидкости не учитывается, так как расходная характеристика от плотности перекачиваемой жидкости не зависит. Это хорошо видно из анализа снятых характеристик при плотности 1000 кг/м3 и плотности 710 кг/м3. Вычисляют во всем диапазоне производительности расходные коэффициенты М путем вычитания из результата деления мощности N на развиваемое давление p результата деления мощности Nо на развиваемое давление pо при закрытой задвижки на выходе насоса в начале характеристики:

Figure 00000006

По найденным расходным коэффициентам строят расходную характеристику M-Q, находят ее математическое описание и расход вычисляют по формуле:
Figure 00000007

где A, C - постоянные для данной насосной установки,
N = Nc ηэдηэк кВт, (3)
p = pв - pп МПа, (4)
где pв, pп - соответственно давление на выходе из насоса и давление на его приеме; Nс - активная мощность, потребляемая электродвигателем привода насоса из сети, кВт; ηэд - электродвигателя, взятые из его рабочей характеристики, ηэк - эксплуатационный коэффициент полезного действия насосной установки, который определяют перед пуском насосной установки в эксплуатацию и равен:
Figure 00000008

где Nо, Nо.з, pо pз.з - соответственно мощности и давления, взятые из рабочей характеристики насоса и полученные при периодическом испытании при закрытой задвижке на выходе из насоса. На фиг. 3 дана схема, поясняющая работу ректификационной установки с флегмовой емкостью. На этой схеме показана ректификационная колонна 3, в которую из емкости исходной смеси 1 насосом 10 с электродвигателем 11 смесь через регулятор 12 подается в колонну. Для измерения и регулирования расхода исходной смеси, поступающей в ректификационную колонну с помощью насосной установки, имеется датчик давления на приеме насоса 13, датчик давления на выходе из насоса 14, преобразователь мощности 15, сигналы с которых поступают на контроллер 16, который осуществляет измерение и стабилизацию подачи исходной смеси в ректификационную колонну по формулам (1, 2). Для разделения исходного продукта на дистиллят и кубовый остаток имеются флегмовая емкость 6. Исходный продукт через конденсатор 5 поступает в емкость 6, а из нее дистиллят откачивается насосом 17 с электродвигателем 18 в сборник, а кубовый остаток через регулируемым клапан 19 возвращается в ректификационную колонну 3. Уровень кубового остатка в колонне поддерживается регулятором уровня 20 и откачивается и измеряется насосом 21 с электродвигателем Д3 и преобразователем мощности 22 с манометрами на приеме насоса 23 и выходе из насоса 24, сигналы с которых подаются в контроллер 25, а с него с ЭВМ 26. Для поддержания материального баланса флегмовой емкости имеется регулятор уровня 27, для измерения расхода флегмы и регулирования производительности используется сама насосная установка, для чего имеется преобразователь мощности 28, датчик давления на приеме насоса 29, датчик давления на выходе из насоса 30, блок управления клапаном 31 на выходе флегмовой емкости, контроллер 32, который осуществляет управление флегмовой емкостью 6.In FIG. 1 is a structural diagram of such an installation for rectification of multicomponent mixtures. It consists of the capacity of the initial mixture 1, the heat exchanger 2, in which the initial mixture is heated to boiling point, a distillation column 3 with a boiler 4, a condenser 5, a reflux tank 6, stripping tanks 7, 8, 9. The task of controlling the rectification process is to obtain products separation - distillate Q d , finished products Q gp1 , Q gp2 , Q gp3 and bottoms Q q.o. of certain purity at a given plant capacity Q p with a minimum consumption of heating steam. A feature of the proposed control method is that for measuring the flow rate of the supplied product into the distillation column, distillate separation products, finished products, bottoms, non-existent measurement methods are used, in which the measuring equipment must be in the flow of the measured liquid, and with the help of directly working pumping devices installations providing the supply of these liquids, as well as the fact that for measuring the flow in stripping capacities the method of Eren flow by measuring product level rate of change in stripingovyh containers by its time derivation. To use the pumping unit as a flow meter during its commissioning, its energy characteristics are removed - the dependence of the flow on the power NQ and the generated pressure HQ (Fig. 2). In this case, the temperature of the liquid is not taken into account, since the flow characteristic does not depend on the density of the pumped liquid. This is clearly seen from the analysis of the recorded characteristics at a density of 1000 kg / m 3 and a density of 710 kg / m 3 . The expenditure coefficients M are calculated over the entire performance range by subtracting from the result of dividing the power N by the developed pressure p the result of dividing the power N o by the developed pressure p o with a closed valve at the pump outlet at the beginning of the characteristic:
Figure 00000006

Using the consumption coefficients found, the MQ flow characteristic is built, its mathematical description is found, and the flow rate is calculated by the formula:
Figure 00000007

where A, C are constants for a given pump installation,
N = N c η ed η ec kW, (3)
p = p in - p p MPa, (4)
where p in , p p - respectively, the pressure at the outlet of the pump and the pressure at its intake; N with - active power consumed by the pump electric motor from the network, kW; η ed - electric motor, taken from its operating characteristics, η ek - operational efficiency of the pumping unit, which is determined before putting the pumping unit into operation and is equal to:
Figure 00000008

where N o , N oz , p o p zz are, respectively, power and pressure taken from the operating characteristics of the pump and obtained during periodic testing with a closed valve at the outlet of the pump. In FIG. 3 is a diagram explaining the operation of a distillation unit with reflux capacity. This diagram shows a distillation column 3 into which the mixture through the regulator 12 is fed into the column from the reservoir of the initial mixture 1 by a pump 10 with an electric motor 11. To measure and control the flow rate of the initial mixture entering the distillation column using a pump unit, there is a pressure sensor at the pump inlet 13, a pressure sensor at the outlet of the pump 14, a power converter 15, the signals from which are sent to the controller 16, which measures and stabilizes feeding the initial mixture into a distillation column according to the formulas (1, 2). To separate the initial product into distillate and bottoms, there is a reflux vessel 6. The initial product is passed through a condenser 5 to a vessel 6, and the distillate is pumped out of it by pump 17 with an electric motor 18 to the collector, and still bottoms through an adjustable valve 19 are returned to distillation column 3. The level of bottoms in the column is maintained by a level controller 20 and is pumped out and measured by a pump 21 with an electric motor D3 and a power converter 22 with pressure gauges at the intake of the pump 23 and the exit of the pump 24, signals with which are fed into the controller 25, and from it with a computer 26. To maintain the material balance of the reflux capacity, there is a level regulator 27, the pump unit itself is used to measure the reflux rate and regulate the performance, for which there is a power converter 28, a pressure sensor at the pump inlet 29, a pressure sensor at the outlet of the pump 30, a valve control unit 31 at the outlet of the reflux tank, a controller 32 that controls the reflux tank 6.

Управление стрипинговыми емкостями осуществляется следующим образом (фиг. 4): материальный баланс стрипинговой емкости 7, как и аналогичных емкостей 8, 9, реализуется по одной и той же схеме. Жидкость из ректификационной колонны 3 через клапан 33 поступает в емкость 7. Готовый продукт разделения Qгп1 откачивается насосом 34 с электродвигателем ДС1 в сборную емкость. Регулирование уровня жидкости в стрипинговой емкости осуществляется регулятором уровня 35, а измерение расхода поступающего в емкость продукта с помощью динамического уровнемера 36. В качестве расходомера готового продукта выступает непосредственно насосная установка с насосом 34 и приводным электродвигателем ДС. Для измерения активной мощности используется преобразователь мощности 37, для измерения давления на выходе из насоса датчик давления 38, а для измерения давления на приеме насоса датчик давления 39. Для поддержания постоянного материального баланса стрипинговой емкости необходимо соблюдение определенных условий. Так, если общий расход смеси, поступающий в стрипинговую емкостью, обозначим через Qс, расход готового продукта через Qг.п, расход перетока через Qп, тогда при известном значении Qс и Qг.п расход перетока будет равен
Qп = Qс - Qг.п,
который поддерживается на заданной величине.
The management of stripping capacities is carried out as follows (Fig. 4): the material balance of the stripping capacitance 7, as well as similar capacities 8, 9, is implemented according to the same scheme. The liquid from the distillation column 3 through the valve 33 enters the tank 7. The finished separation product Q GP1 is pumped out by a pump 34 with an electric motor DS1 to the collection tank. The liquid level in the stripping tank is regulated by a level regulator 35, and the flow rate of the product entering the tank is measured using a dynamic level gauge 36. A pump unit with a pump 34 and a drive motor DS acts as a flowmeter of the finished product. A power transducer 37 is used to measure active power, a pressure sensor 38 is used to measure the pressure at the pump outlet, and a pressure sensor 39 is used to measure the pressure at the pump intake. To maintain a constant material balance of the stripping capacity, certain conditions must be met. So, if the total flow rate of the mixture entering the stripping capacity is denoted by Q s , flow rate of the finished product through Q gp , flow rate through Q p , then with a known value of Q s and Q gp the flow rate will be equal to
Q n = Q s - Q gn ,
which is maintained at a given value.

Для реализации этого материального баланса предлагается следующий способ. To implement this material balance, the following method is proposed.

Измеряют общий расход продукта, поступающего в стрипинговую емкость из колонны, путем дифференцирования меняющегося уровня жидкости в емкости с использованием динамического уровнемера по формуле:

Figure 00000009

где
Figure 00000010
- соответственно приращение уровня за заданный промежуток времени.The total flow rate of the product entering the stripping tank from the column is measured by differentiating the changing liquid level in the tank using a dynamic level gauge according to the formula:
Figure 00000009

Where
Figure 00000010
- respectively, the increment of the level for a given period of time.

Конечное значение уровня H в стрипинговой емкости регулируется регулятором уровня 3,5, который поддерживает уровень постоянным в заданном значении. Для измерения расхода готового продукта измеряется давление p, создаваемое насосом 34, для чего находится разность между давлением на выходе из насоса pв, измеряемое датчиком 38, и давлением на приеме насоса pп, измеряемое датчиком 39 в блоке 40 по формуле p = pв - pп,МПа.The final value of the H level in the stripping capacity is regulated by a level regulator 3.5, which keeps the level constant at a given value. To measure the finished product flow rate is measured by p the pressure created by the pump 34, which is the difference between the pressure at the outlet of p pump measured by the sensor 38, and the pressure at the pump intake p p measured by the sensor 39 in block 40 from the formula p = p in - p p , MPa.

С помощью преобразователя мощности 37 измеряется активная мощность, потребляемая электродвигателем привода насоса из сети Nс, и по ней с учетом КПД электродвигателя ηэд и эксплуатационного коэффициента ηэк насосной установки определяется мощность, действующая на валу насоса в блоке 41 по формуле:
N = Ncηдηэк, кВт.
Полученные значения поступают в блок 42, затем в блок 43 контроллера 44, который вычисляют расходный коэффициент М, расход готового продукта Qг.п по формулам:

Figure 00000011

Figure 00000012

Затем определяют расход продукта, поступающего в стрипинговую емкость, по формуле:
Qc= ∂H/∂t, м3/ч.
После этого с помощью полученного значения расхода готового продукта Qг.п и продукта, поступающего в стрипинговую емкость Qс, находится значение расхода перетока из ректификационной колонны в стрипинговую емкость Qс в блоке 43 контроллера 44 по формуле:
Qп = Qс - Qг.п
Затем задаются значением перетока Qп.з, и если Qп ≠ Qп.з ,то выдается управляющий сигнал в блок 45 контроллера 44 на изменение расхода перетока в стрипинговую емкость помощью регулирующего клапана 33 до тех пор и в такую сторону, пока эти расходы не будут равны:
Qп = Qп.з.Using the power converter 37, the active power consumed by the pump drive electric motor from the network N s is measured, and taking into account the efficiency of the electric motor η ed and the operating coefficient η ek of the pump installation, the power acting on the pump shaft in block 41 is determined by the formula:
N = N c η d η ec , kW.
The obtained values go to block 42, then to block 43 of the controller 44, which calculates the expenditure coefficient M, the consumption of the finished product Q gp according to the formulas:
Figure 00000011

Figure 00000012

Then determine the flow rate of the product entering the stripping capacity, according to the formula:
Q c = ∂H / ∂t, m 3 / h.
After that, using the obtained value of the flow rate of the finished product Q gp and the product entering the strip capacity Q s , the flow rate from the distillation column to the strip capacity Q s is found in block 43 of the controller 44 according to the formula:
Q n = Q s - Q gn
Then, the overflow value Q p.z. is set , and if Q p ≠ Q p.z. , a control signal is issued to the block 45 of the controller 44 to change the flow rate to the stripping capacity using the control valve 33 as long as these costs will not be equal:
Q p = Q pz

В последующий дискретный момент времени процесс измерения и регулирования повторяется вновь. Таким образом реализуется задача поддержания материального баланса в стрипинговой емкости. По такой же схеме работают и все остальные стрипинговые емкости. At a subsequent discrete time instant, the measurement and control process is repeated again. Thus, the task of maintaining material balance in the stripping capacity is realized. All other stripping capacities work in the same way.

Учитывая, что измерить переток продукта из ректификационной колонны в стрипинговую емкость из-за отсутствия перепада давления существующими техническими средствами и методами не представляется возможным, получаемая информация о его количестве чрезвычайно важна и получить без нее заданное качество выходного продукта практически невозможно. Considering that it is not possible to measure product flow from a distillation column into a stripping tank due to the lack of pressure drop by existing technical means and methods, the information obtained on its quantity is extremely important and it is practically impossible to obtain the desired quality of the output product without it.

В результате ректификации получаются продукты разделения - дистиллят Qд, готовые продукты Qг.п1l, Qг.п2 Qг.п3 и кубовый остаток Qк.о определенной чистоты. Расходы исходной смеси, поступающей в колонну, стабилизируются с помощью регулятора расхода. Температура исходной смеси и давление греющего пара регулируют с помощью соответствующих систем, которые в данной заявке не рассматриваются. Для устойчивой работы колонны необходимо поддерживать ее материальный баланс, при котором поддерживается равенство питания и суммы расходов дистиллята, кубового остатка и готовой продукции. При стабилизированном питании это достигается стабилизацией расхода одного из продуктов и регулированием расхода второго так, чтобы их сумма оставалась постоянной. В ректификационной колонне это реализуется с помощью регулятора расхода на питательной линии и регулятора уровня кубового продукта в колонне. Существующие регуляторы расхода по своей надежности не отвечают современным требованиям, поэтому предлагается в качестве регулятора расхода использовать непосредственно насосную установку. Для этого на насосной установке 10 с двигателем 11 измеряется с помощью преобразователя мощности ПМ 15 мощность Nс, потребляемая электродвигателем привода из сети, давление на приеме насоса pп датчиком давления 13, давление на выходе из насоса p датчиком давления 14 и вычисляется расход по формулам: давление, развиваемое насосом
p = pв - pп, МПа,
мощность на валу насоса
Na= Ncηэдηэк, кВт,
где ηэд, ηэк - соответственно КПД электродвигателя, который берется из рабочей характеристики и эксплуатационный коэффициент полезного действия насосной установки, полученный при снятии ее рабочей характеристики перед пуском насоса в эксплуатацию, в момент работы насоса на закрытую задвижку.
As a result of rectification, separation products are obtained - distillate Q d , finished products Q gp1l , Q gp2 Q gp3 and still bottoms Q q.o. of a certain purity. The flow rate of the feed mixture entering the column is stabilized by a flow controller. The temperature of the feed mixture and the pressure of the heating steam are controlled using appropriate systems that are not considered in this application. For the stable operation of the column, it is necessary to maintain its material balance, which maintains the equality of nutrition and the amount of expenses of the distillate, bottoms and finished products. With a stable supply, this is achieved by stabilizing the flow rate of one of the products and controlling the flow rate of the second so that their amount remains constant. In a distillation column, this is realized with the help of a flow rate regulator on the feed line and a regulator of the level of bottom product in the column. The existing flow controllers in their reliability do not meet modern requirements, therefore, it is proposed to use a pump unit directly as a flow controller. For this, at a pump installation 10 with an engine 11, the power N s consumed by the electric drive motor from the network, the pressure at the pump inlet p p by the pressure sensor 13, the pressure at the outlet of the pump p by the pressure sensor 14 are measured using the PM 15 power converter, and the flow rate is calculated by the formulas : pressure developed by the pump
p = p in - p p , MPa,
power on pump shaft
N a = N c η ed η ec , kW,
where η ed , η ec are, respectively, the efficiency of the electric motor, which is taken from the operating characteristics and the operational efficiency of the pumping unit, obtained by removing its operating characteristics before putting the pump into operation, at the time of operation of the pump with a closed valve.

Определяют расходный коэффициент М

Figure 00000013

вычисляют расход
Figure 00000014

Полученные значения расхода сравнивают с заданным значением Qр.з и при их неравенстве подается команда на прикрытие или приоткрытие клапана 12 на подающим трубопроводе.Determine the expenditure coefficient M
Figure 00000013

calculate flow
Figure 00000014

The obtained flow rates are compared with a predetermined value of Q r.s. and if they are not equal, a command is issued to cover or slightly open valve 12 on the supply pipe.

Далее расход готового продукта по всем стрипинговым емкостям, флегмовой емкости и кубового остатка сравнивают с общим расходом, подаваемым в ректификационную колонну Qр, по формуле:
Qр = Qк.о + Qд + Qг.п1 + Qг.п2 + Qг.п3.
Further, the consumption of the finished product for all stripping containers, reflux capacity and bottoms is compared with the total flow rate supplied to the distillation column Q p according to the formula:
Q p = Q q.o + Q d + Q gn1 + Q gn2 + Q gn3 .

Claims (1)

Способ управления ректификационной установкой в нефтепереработке, содержащей емкость исходной смеси, теплообменник, ректификационную колонну, кипятильник, конденсатор, флегмовую емкость, регулятор расхода исходного материала, регулятор уровня флегмовой емкости по дистилляту, отличающийся тем, что в каждой из стрипинговой емкости, флегмовой емкости и ректификационной колонны для измерения и регулирования общего расхода, поступающего в колонну, расхода дистиллята из флегмовой емкости, расхода готового продукта в стрипинговых емкостях и расхода кубового остатка используют в качестве расходомеров насосные установки, для чего при пуске в работу ректификационной установки, стрипинговых и флегмовых емкостей снимают рабочие характеристики насосов по мощности и развиваемому напору в зависимости от расхода, определяют по каждой насосной установке расходные коэффициенты М путем вычитания из результата деления мощности N, действующей на валу насоса на развиваемое им давление p, результата деления мощности No на развиваемое им давление po при закрытой задвижке на выходе из насоса в начале рабочей характеристики
Figure 00000015

по вычисленным коэффициентам М строят расходную характеристику M - Q, находят ее математическое описание, по которому расход равен
Figure 00000016

где А и С - постоянные для данной насосной установки коэффициенты,
при измерении действующего расхода эксплуатационный коэффициент М равен
Figure 00000017

где Nc, ηэд, ηэк - соответственно активная мощность, потребляемая электродвигателем привода из сети, кВт, коэффициент полезного действия электродвигателя, эксплуатационный коэффициент полезного действия насосной установки;
Pв, Pп - соответственно давления на выходе из насоса и на его входе, МПа;
В - постоянный для данной насосной установки коэффициент,
задают значение расхода для ректификационной колонны в целом Qр.з. и измеряют действующее значение расхода Qр и, если оно не равно заданному, то подают сигнал на регулируемый клапан для изменения расхода в такую сторону и до тех пор, пока действующий расход не будет равен заданному
Qр = Qр.з.,
измеряют и регулируют уровень во флегмовой емкости и расход дистиллята из нее до тех пор и в такую сторону, пока расход дистиллята Qд не будет равен заданному Qдз
Qд = Qдз,
измеряют расход сырья, поступающего из колонны в каждую стрипинговую емкость Qс, путем дифференцирования значения динамического уровня в стрипинговой емкости по формуле
Figure 00000018

где Qc - расход сырья, поступающего из колонны в каждую стрипинговую емкость;
∂H, ∂t - соответственно приращение уровня за заданный промежуток времени,
регулируют уровень жидкости в каждой стрипинговой емкости путем откачки готового продукта с помощью насосной установки и измерения его расхода Qг.п. и определяют расход перетока Qп из ректификационной колонны в стрипинговую емкость по формуле
Qп = Qc - Qг.п.,
поддерживают этот расход перетока Qп постоянным путем регулирования его значения клапаном, находящимся на линии перетока между стрипинговой емкостью и колонной, причем регулирование производят последовательно и продолжают до тех пор пока величина перетока Qп не станет равной заданному значению Qпз, регулируют уровень кубового остатка в ректификационной колонне и измеряют его расход Qко, одновременно в ректификационной колонне поддерживают материальный баланс, при котором суммируют расход дистиллята по флегмовой емкости, расходы готового продукта по стрипинговым емкостям Qг.п1, Qг.п2, Qг.п3, расход кубового остатка Qко и полученное значение сравнивают с количеством поступающего исходного сырья в колонну Qр, которые должны быть равны
Qр = Qд + Qг.п 1 + Qг.п 2 + Qг.п 3 + Qко.
A method for controlling a distillation unit in an oil refinery containing a feed mixture tank, a heat exchanger, a distillation column, a boiler, a condenser, a reflux tank, a feed material flow rate regulator, a distillate reflux tank level controller, characterized in that in each of the stripping tank, reflux tank and distillation tank columns for measuring and regulating the total flow entering the column, the flow of distillate from the reflux tank, the flow rate of the finished product in stripping tanks and the bottom residue flow rate, pump units are used as flow meters, for which, when the distillation unit, stripping and reflux tanks are put into operation, the pump performance is determined by the power and developed head depending on the flow rate, the flow coefficients M are determined for each pump unit by subtracting from the result power split N, acting on the pump shaft on developing them pressure p, the result of dividing the power N o on developing them at pressure p o closed valve at the outlet of the district Sosa at the beginning of the performance
Figure 00000015

the calculated coefficients M build the flow characteristic M - Q, find its mathematical description, according to which the flow rate is
Figure 00000016

where A and C are constants constant for a given pump installation,
when measuring the actual flow, the operating coefficient M is
Figure 00000017

where N c , η ed , η ec are respectively the active power consumed by the electric drive motor from the network, kW, the efficiency of the electric motor, the operational efficiency of the pumping unit;
P in , P p - respectively, the pressure at the outlet of the pump and at its inlet, MPa;
In - constant for a given pump installation coefficient,
set the flow rate for the distillation column as a whole Q RZ and measure the actual value of the flow rate Q p and, if it is not equal to the set, then give a signal to the adjustable valve to change the flow in this direction and until the actual flow is equal to the set
Q p = Q p.z. ,
measure and adjust the level in the reflux tank and the flow of distillate from it until then and in such a direction until the flow of distillate Q d is equal to the specified Q dz
Q d = Q dz ,
measure the flow of raw materials coming from the column into each stripping capacity Q s by differentiating the value of the dynamic level in the stripping capacity according to the formula
Figure 00000018

where Q c is the consumption of raw materials coming from the column into each stripping capacity;
∂H, ∂t - respectively, the level increment for a given period of time,
regulate the liquid level in each stripping capacity by pumping the finished product using a pumping unit and measuring its flow rate Q g. and determine the flow rate Q p from the distillation column into a stripping capacity according to the formula
Q p = Q c - Q g.p. ,
maintain this flow rate of flow Q p constant by adjusting its value with a valve located on the flow line between the stripping tank and the column, and the regulation is carried out sequentially and continues until the flow value Q p becomes equal to the set value of Q pz , the level of bottoms remain fractionator and was measured its flow rate Q to, simultaneously in a distillation column support material balance in which a distillate flow is summed at the reflux vessel costs g tovogo product according stripingovym containers g.p1 Q, Q g.p2, Q g.p3 flow rate Q to the distillation residue and the resulting value is compared with the number of incoming feedstock to the column Q p which must be equal
Q p = Q d + Q gn 1 + Q gn 2 + Q gn 3 + Q ko .
RU99107617A 1999-04-06 1999-04-06 Method of control of complex fractionating plant in oil refining RU2163826C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107617A RU2163826C2 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Method of control of complex fractionating plant in oil refining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107617A RU2163826C2 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Method of control of complex fractionating plant in oil refining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2163826C2 true RU2163826C2 (en) 2001-03-10
RU99107617A RU99107617A (en) 2001-03-20

Family

ID=20218488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99107617A RU2163826C2 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Method of control of complex fractionating plant in oil refining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2163826C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442769C1 (en) * 2010-10-01 2012-02-20 Кенже Рамазанович Рамазанов WAY OF PRODUCTION OF PHENOL, ACETONE, α-METHYLSTERENE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN104405650A (en) * 2014-10-17 2015-03-11 杭州哲达科技股份有限公司 Integrated measuring method for operating parameters of general centrifugal pump

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАЗАКОВ А.В., КУЛАКОВ М.В., МЕЛЮШЕВ Ю.К. Основы автоматики и автоматизации химических производств. - М.: Машиностроение, 1970, с.331-336. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442769C1 (en) * 2010-10-01 2012-02-20 Кенже Рамазанович Рамазанов WAY OF PRODUCTION OF PHENOL, ACETONE, α-METHYLSTERENE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN104405650A (en) * 2014-10-17 2015-03-11 杭州哲达科技股份有限公司 Integrated measuring method for operating parameters of general centrifugal pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2580651A (en) Fractionation control
US5132918A (en) Method for control of a distillation process
CN101433919B (en) Control method for laminar cooling of medium plate
US5363905A (en) Method of controlling heat exchangers using enthalpy flow as the correcting variable
CN101887262B (en) Predictive control system of nonlinear model of internal thermal coupled rectifying tower and method thereof
RU2163826C2 (en) Method of control of complex fractionating plant in oil refining
CN107939340A (en) Method and device for optimizing oil well paraffin removal system and dosing control chart
KR850000637A (en) Water level control system for steam generator
CN202469489U (en) Tobacco processing proportion control system based on pneumatic control valve
NO843262L (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR AA MAINTENANCE CONTAIN A DESIRED ASTM END TEMPERATURE IN THE FLOATING TOP PRODUCT BY FRACTION DISTILLATION.
JPH10314734A (en) Water distilling plant control device
US4558423A (en) Utilization of an ASTM end point temperature for controlling a fractional distillation process
US4400239A (en) Constraint control of a fractional distillation process
US4434746A (en) Control of a system for supplying heat
WO2021011484A9 (en) System and method for optimization of the fermentation process
RU99107617A (en) METHOD FOR MANAGING COMPLEX RECTIFICATION INSTALLATION IN OIL REFINING
EP0162739B1 (en) Process for automatically operating a continuous crystallization apparatus for producing sugar
CN111580489A (en) Protection system and protection method for delaying flow corrosion of overhead heat exchanger
RU2065761C1 (en) Method of controlling quality of products from separation of petroleum mixtures by rectification process
CN117608201B (en) Intelligent optimization controller, system and control method for FPSO primary separator
SU1058569A1 (en) System of automatic control of rectifying tower unit
RU2565611C1 (en) Control method of removal of liquid and gaseous phases from well fluid separator reservoir
SU1133285A1 (en) Method for automatic control of gas-saturated petroleum deemulsification
JPS5916584A (en) Control device for concentration of hydrogen ion in desalting device for sea water
Luecke et al. Dynamic matrix control of a batch distillation column