SU1088736A1 - Способ автоматического управлени процессом регенерации раствора - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА путем изменени  падачи теплоносител  в зависимости от концентрации регенерированного раствора, определ емой по температуре его кипени  и величине абсолютного давлени  в испарителе, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  экойомичности процесса при заданной концентрации . регенерированного раствора, дополнительно определ ют текущую и максимапь но допустимую скорость паровой фазы в регенераторе и в зависимости от указанных величин и от температуры раствора в испарителе измен ют расход флегмы.

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и регулированию текнЭлогичееких процеёс:Ьв и может быть использовано в газодобыва ацей промьшшенноети на газовых месторождени х , обустроенных абсорбционными установками подготовки газа с установками регенерации раствора, например диэтиленгликол  (ДЭГ).

Известен способ автоматического управлени  й содессом регенерации pacTVBOpa пуТем изменёй 1Я расходов теплоносител  и флегмы и зависимости от температуры в испарителе и над верхней тарелкой регенератора lj

Недостатком способа  вл етс  больша  погрешность поддержани  концентрации регенерированного раствора при измен ющемс  абсолютном давлении в испарителе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ автоматического управлени  технологическим процессом, заключающийс  в изменении ПоЦачи теплоносит..ел  -.или загрузки fgnnapaTa по растйору в зависимости от концентраций упарёйного раствора, определ емой по, величине температуры его кипени , величине абсолютного давлени  и уровни жидкости 2.

Недостаток известного способа состоит в том, что при поддержании заданной концентрации регенерированного раствора имеют место значительные технологические затраты. Т.е. не обеспечиваетс  экономичность процесса.

Цель изобретени  - повыщение экономичности процесса при заданной концентрации регенерированного раствора .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу автоматического управлени  процессом регенерации раствора путем изменени  подачи теплоносител  в зависимости от .концентрации регенерированного раствора , определ емой по температуре его кипени  и величине абсолютного давлени  в испарителе, дополнительно определ ют текущую и максимально допустимую скорости паровой фазы в регенераторе и в зависимости от указанных величин и от температуры раствора в испарителе измен ют расход 4inerNfbi.

На чертеже изображена схема автоматической системы управлени , реализующей предлагаемый способ.

Процесс регенерации насыщенного раствора, поступающего в регенератор 1 по линии 2, осуществл етс  в регенераторе 1 и испарителе 3 за счет подводимого по линии 4 теплоносител , например пара. В испарителе 3 из раствора испар етс  низкокип щий компонент, например вода, пары которого проход т регенератор 1 снизу вверх. При этом парова  фаза обогащаетс  парами низкокип щего компонента , а жидка  фаза, движуща с  сверху вниз, - высококип щим компонентом , например дизтиленгликолем.

Из испарител  3 по линии 5 выходит регенерированный раствор, а из регенератора 1 по линии 6 - парова  фаза, котора  конденсируетс  в де4шегматоре 7 за счет подвода хладоносител , например воздуха, от вентил тора 8. Сконденсированные пары в виде жидкости из дефлегматора 7 доступают в емкость 9, в которой вакуум-насосом 10 создаетс  абсолютное давление меньше атмосферного.

Из емкости 9 часть жидкости (флег мы) насосом 11 по линии 12 подаетс  в регенератор 1, а друга  часть жкпкости (дистилл т) по линии 13 отводитс  в промк.анализацию.

Цель процесса регенерации - получить регенерированный раствор заданной концентрации. В процессе регенерации раствора имеют место технологические затраты, обусловленные, в основном использованием тешюносител , необходимостью подачи хладоносител  дл  конденсации паров, потерей высококип щего компонента с дистилл том.

Автоматическое управление процессом регенерации раствора осуществл ют следующим образом.

Датчиками 14 и 15 измер ют температуру и абсолютное давление в испарителе 3. По измеренным значени м этих параметров при помощи блока 16 вычисл ют концентрацию регенерированного раствора.

При этом используют следующую формулу:

400М- Х(((-Х)) (1)

Х (РгР)/(.),

(2)

P,--K.,--B,-A,/(t-Co),(3)

.(,( где С - концентраци  высококип щего компонента (например диэтиленгликол ), мас.%} X - мол рна  дол  высококип щёго компонента в раствор N;jiM - молекул рна  масса соотвественно низко- и высококип щего компонентов,

КГ/КМОЛЬ,

Р - абсолютное давление в испрителе , Па;

Р - давление насьпценного пара низкокип щего компонента . Па;

- давление насыщенного пара высококип щего компонента . Па;

Т - температура в испарителе, К;

Со - 43 к;

к - 133,322 Па/мм рт.ст - коэфициент перевода размер . ,,,. ности;

( коэффициенты, определ емы экспериментально по равно весным кривым компонентов , раствора.

Дл  водного раствора, например диэтиленгликол , А;( 1691; Ь 8,006; Д 3035; &„--: 9,270; М 18; MU 106.

Сигнал, пропорциональный концент рации регенерированного раствора, подают соответственно на первые входы блоков 17 и 18 регулировани  концентрации раствора и вычислени  допустимой скорости паровой фазы. На второй вход блока 17 при помощи блока 19 задани  концентрации раствора подают сигнал, пропорциональ .ный концентрации раствора. Блок 17 регулировани  концентрации в зависимости от разности между вычисленной и заданной концентрацией раствора воздействует (например, по пропорционально-интегральному закон на исполнительный механизм 20 и, следовательно, на расход теплоносител  до тех пор, пока концентраци  регенерированного раствора не станет , равной заданному значению.

Таким образом, при помощи датчиков 14 и 15, блоков 16-19 и исполнительного механизма 20 поддерживают заданную концеьгтрацию регенерированного раствора. Последн   может быть поддержана при различных расходах флегмы.

Получение заданной концентрации регенерированного раствора при увеличенном расходе флегмы св зано с увеличением расхода теплоносител  и хладагента дл  конденсации паров в дефлегматоре.

Однако при этом уменьшаетс  содержание ценного высококип щего компонента в дистилл те, сбрасываё- . мом в промканализацию, т.е. уменьщаютс  его потерн.

При увеличении расхода флегмы и обеспечении заданной концентрации регенерированного раствора путем увеличени  расхода теплоносител  увеличиваетс  скорость паровой фазы в регенераторе и абсолютное давление в испарителе. Первое может привести к нарушению процесса (захлебыванию аппарата), а второе - к увеличению температуры в испарителе и термическому разложению раствора. И то, и другое недопустимо. Существует оптимальный расход флегмы, т.е.

такой, при котором удовлетвор ютс 

услови 

II

65 CJ

.G.CO (7)

и достигаетс  минимум текущих технологических затрат, например

...1

т J..U.7 2 2/0 U,s .S где Т - максимально допустима 

температура раствора, дл  раствора диэтиленгликол , например, Т 437,4 К, текуща  и максимально допустима  скорость паровой фазы в регенераторе, м/с; Сч - заданна  концентраци  регенерированного раствора, Mac.%J Л расход теплоносител ,

руб/кг;

N - затраты энергии на привод вентил тора, кВт/ч;

Ц - цена энергии, руб/кВт ч; C,rt - расход дистилл та, кг/ч; U,Q - цена высококип щего xorino-нента раствора, руб/кг; Cj - концентраци  дистилл ту. мас.З;. Максимально допустимую скорость паровой фазы определ ют по известно формуле /u 0,505 )/Pn, (11 где Ki) - коэффициент, завис щий от рассто ни  между тарелками регенератора и уровн  светлой жидкости над верхним краем прорезей колпач S),(- плотность жидкой фазы, кг 5 - плотность паровой фазы, кг/м. В свою очередь . fn ((, (10) где R - 831А,3 - универсальна  газева  посто нна , м.,м/кмол Y - содержание воды в паровой фазе, кмоль/кмоль-s (-(oc-i)x); H об - относительна  летучесть воды. Так как Х)((Р,Т) (выражени  2:1), то плотность паровой фазы  в л етс  функцией абсолютного давлен и температуры. Плотность жидкой фазы зависит о температуры и концентрации раствор Дл  раствора диэтиленгликол  плотность жидкой фазы определ ют по формуле ,3, j)j -ID (00,Н6ГС//100-0,045(С/100) (1-0,64-lO Tl l Таким образом, дл  вычислени ь5 по выражени м (9)-(12) необходимо знать температуру и давление в нижней (наиболее опасной) части регенератора и концентрацию раствора. Значени  температуры и абсолютного давлени  в нижней части регенерато ,ра 1 практически совпадают со значени ми таких же параметров в испарителе 3. Поэтому в предла аемом способе управлени  при помощи датчиков 14 и 15 измер ют эти парамет{ )ы, а при помощи блока 18 по формулам (9)-(12) вычисл ют макси .мально допустимую скорость паровой фазы. Текущую скорость паровой фазы определ ют при помощи блока 21 вычислени  текущих технологических затрат и скорости паровой фазы по формуле OJ:.)TR/Cirdi РМ), 113) где D - расход дистилл та, кг/с} L - расход-флегмы, кг/с; dl - диаметр регенератора, м, М - молекул рна  масса дистилл та (флегмы), кг/кмоль. При этом расход дистилл та измер ют датчиком 22, расход флегмы датчиком 23, а температуру и абсолютное давление - датчиками 14 и 15. Сигналы от всех датчиков ввод т в .блок 21 вычислени  текущих технологических затрат и скорости паровой фазы. Текущую и максимально допустимую скорости паровой фазы сравнивают в блоке 24 вычислени  штрафа за превышение скорости паровой фазы, при помощи которого также вычисл ют штраф за превышение скорости паровой фазы по алгоритму если со со J ()| если где Fjjj - штраф за нарушение услови  (6), руб/ч; dL - коэффициент пропорциональности , (руб/ч)/(м/с). Значение коэффициента оС;, принимают достаточно большим, например, Штраф за нарушение услови  (5) вычисл ют при помощи блока 25 вычислени  штрафа за превышение температуры , на входы которого подают максимально допустимое (при помощи блока 26 задани  максимально допустимой температуры) и текущее значение (при помощи датчика 14) температуры Штраф вычисл ют по алгоритму 70, если 2()еслиТ Т ; где коэффициент пропорциональности , (руб/ч)/ К. Значение dflпринимают достаточно больш1-ш, например . Кроме скорости паровой фазы при помощи блока 21 по формуле (8) вычисл ют текущие технологические затраты. Дл  этого при помощи датчиков 27,22,28 и 29 измер Еот соответственно расход теплоносител , расход и концентрацию дистилл та, мощность привода вентил тора и сигналы от этих датчиков подают на вход, лока 21. Вычисленные значени  - -pjFto.F уммируют при помощи О.кжа 30 вычисВ результате лени  целевой функции, получают значение 9 - ST t F + FT. , где В- целева  функци , руб/ч. . Целева  функци  (16) имеет экстре . мум (минимум) при оптимальном значении расхода флегмы. Поиск оптималь ного расхода флегмы осуществл ют при помощи блока 31 экстремального регулировани  путем изменени  задани  регул тору 32 расхода флегмы. Послед ний, сравнива  текущий расход флегмы с заданным, воздействует на исполнительный механизм 33 до тех пор, пог Kia рас;сод флегмы в регенератор Г не ;станет равным значению, заданному /блоком 31. В качестве алгоритма поиска рп1Римального расхода флегмы может быть один из известных алгоиспользован ритмов. Таким образом, предлагаемый способ автоматического управлени  позвол ет поддерживать заданную концентрацию регенерированного раствора при минимальных технологических затратах и обеспечении условий (5) и (6) нормальной эксплуатации установки регенерации раствора. Применение способа управлени  на абсорбционных уЬтановках комплекс ной подготовки газа позвол ет уменьшить технологические затраты на процесс регенерации раствора диэтиленгликол  ориентировочно на 5-7%, т.е. повысить экономичность процесса регенерации.

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА путем изменения подачи теплоносителя в зависимости от концентрации регенерированного раствора, определяемой по температуре его кипения и величине абсолютного давления в испарителе, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса при заданной концентрации . регенерированного раствора, дополнительно определяют текущую и максималь но допустимую скорость паровой фазы в регенераторе и в зависимости от указанных величин и от температуры раствора в испарителе изменяют расход флегмы.

   сз

   SU „„1088736

   1 1088736 ϊ