SU1680250A1 - Способ автоматического регулирования подачи тепла в ректификационную колонну - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам автоматического регулирования подачи тепла в ректификационную колонну и позволяет сократить энергетические затраты на проведение процесса ректификации и повысить качество целевых продуктов. В изобретении дополнительно измеряют температуру циркулирующей флегмы на выходе из печи, расход орошения и расход дистиллята, корректируют расход циркулирующей флегмы в зависимости от удельного расхода паров в колонне, равного отношению суммы расходов орошения и дистиллята к расходу сырья, а температуру циркулирующей флегмы на выходе из печи - в зависимости от положения исполнительного механизма на линии расхода циркулирующей флегмы в печь. 1 ил.

Изобретение относится к регулированию теплового режима ректификационных колонн с нагревом циркулирующей флегмы в печи и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Цель изобретения - сокращение энергетических затрат на проведение процесса ректификации и повышение качества продуктов.

На чертеже изображена схема осуществления способа автоматического регулирования подачи тепла в ректификационную колонну.

Процесс разделения смеси осуществляется в сложной ректификационной колонне 1, оснащенной печью 2 для нагрева циркулирующей флегмы 3. В колонну 1 подают

сырье 4. Продуктами разделения являются дистиллят 5и кубовый продукт 6. Для создания жидкостного потока в колонну подают орошение 7. Нагрев циркулирующей флегмы осуществляется в печи 2 за счет сжига-1 ния топлива 8. Контур регулирования , расхода циркулирующей флегмы в печь включает последовательно соединенные датчик 9 расхода циркулирующей флегмы, регулятор 10 и исполнительный механизм ί

11 на линии подачи циркулирующей флегмы в печь. Контур регулирования удельного расхода паров в колонне включает регулятор

12 уделькдго расхода пара, вычислительный блок 13, датчики 14-16, расхода соответственно дистиллята, орошения и сырье, выходы которых соединены с входами вычислительного блока 13. Выход последне1680250 А1

3

1680250

4

го подключен к второму входу регулятора 12 удельного расхода паров в колонне 1, своим выходом соединенного с вторым входом регулятора 10. Контур регулирования температуры циркулирующей флегмы на выходе из печи включает последовательно соединенные датчик 17 температуры циркулирующей флегмы из печи, регулятор 18 и исполнительный механизм 19. Взаимосвязь между этими двумя контурами регулирования осуществляется при помощи последовательно соединенных датчика 2б и регулятора 21 положения исполнительного механизма 11 на линии подачи циркулирующей флегмы в печь. Причем выход регулятора 21 подключен к второму входу регулятора 18 температуры циркулирующей флегмы в печи.

Способ осуществляется следующим образом.

Для проведения процесса разделения исходной смеси в ректификационной колонне и обеспечения заданной степени отгона легкокипящих компонентов из сырья производят подачу тепла в колонну за счет нагрева циркулирующей флегмы. Изменение величины подачи тепла в колонну выполняют за счет регулирования расхода циркулирующей флегмы в печь и регулирования температуры флегмы из печи. Температура флегмы определяет теплосодержание парожидкостной смеси, поступающей в колонну. Расходы дистиллята, орошения и сырья измеряют соответствующими датчиками 1416, сигналы с которых поступают в вычислительное устройство 13, где производится вычисление удельного расхода паров по формуле

ϋ +К Р ’

где ϋ - расход дистиллята, т/ч;

Р - расход орошения, т/ч;

Р - расход сырья, т/ч.

Величина потока пара в колонне определяется из материального баланса колонны и равна О+Р. Для учета влияния расхода сырья введено значение удельного расхода

Э + р

паров, равное отношению —— ·

Сигнал, пропорциональный удельному расходу паров, поступает в регулятор 12 удельного расхода паров и сравнивается там с заданием. Сигнал, отрабатываемый в регуляторе 12, входит в качестве задания в регулятор 10 расхода циркулирующей флегмы, где он сравнивается с сигналом переменной величины, поступающей от датчика 9 расхода циркулирующей флегмы. Сигнал

от регулятора 10 воздействует на исполнительный механизм 11 на линии подачи циркулирующей флегмы в печь.

Если в процессе работы ректификационной колонны происходит уменьшение величины удельного расхода паров, например, за счет увеличения расхода сырья, то на входе в регулятор 12 имеет место уменьшение переменной величины О + Р

—Р— по сравнению с заданием этому

регулятору и регулятор увеличивает сигнал на выходе, что вызывает увеличение задания регулятору 10, который, в свою очередь, увеличивает расход циркулирующей флегмы за счет увеличения степени открытия исполнительного механизма 11, т.е. поддержание заданного значения удельного расхода паров выполняется за счет изменения .расхода циркулирующей флегмы. При этом схемой регулирования температуры на выходе из печи обеспечивается постоянство ее температуры, а следовательно, состава паров, образующихся при испарении флегмы. Это способствует повышению качества целевых продуктов и работе ректификационной колонны при минимальном расходе орошения и удельного расхода паров, что приводит к сокращению энергетических затрат. Эту же цель преследует поддержание минимально возможной температуры флегмы на выходе из печи, которая корректируется в зависимости от положения исполнительного механизма 11 на линии циркулирующей флегмы в печь. Для этого датчик 20 положения исполнительного механизма 11 выдает сигнал, пропорциональный положению исполнитеьлного механизма, регулятору21 положения исполнительного механизма. Регулятор 21, в свою очередь, выдает сигнал, являющийся заданием для регулятора 18 температуры циркулирующей флегмы, только в случае достижения исполнительным механизмом 11 своих заданных минимальных и максимальных предельных значений, например, 40 и 90% от рабочего диапазона регулирования.

Когда исполнительный механизм 11 находится в средней зоне регулирования, сигнал на выходе из регулятора 21 положения исполнительного механизма остается постоянной величиной, вследствие чего задание регулятору 18 температуры на выходе флегмы из печи остается на постоянном уровне. При значительном увеличении расхода сырья в колонну регулятор 12 удельного расхода циркулирующей флегмы увеличивает задание регулятору 10 расхода -Циркулирующей флегмы настолько, что ис5

1680250

6

ми показателями: расход сырья 1000 т/ч;

расход орошения 100 т/ч; расход бензина

200 т/ч; расход циркулирующей флегмы 450 т/ч;

температура флегмы 350°С; температура низа колонны 240°С.

При приведенных исходных данных удельный расход паров в колонне равен;

полнительный механизм 11 достигает максимальной степени открытия (например 90%). В этом случае датчик 20 выдает сигнал, пропорциональный степени открытия исполнительного механизма 11, в регулятор 5 21, который изменяет задание регулятору 18 для увеличения температуры на выходе флегмы из печи. Сигнал от регулятора 21 запоминается и будет неизменным до следующего выхода исполнительного механиз- 10 ма 11 на свое минимальное или максимальное предельное положение. При увеличении температуры флегмы на выходе из печи происходит увеличение подачи тепла в колонну за счет повышения ее теплосодержания, и расход 15 циркулирующей флегмы уменьшается, а следовательно, исполнительный механизм 11 входит в заданную зону регулирования. Регулирование удельного расхода паров будет осуществляться далее за счет изменения 20 расхода циркулирующей флегмы при постоянной температуре флегмы на выходе из печи.

Использование предлагаемого способа автоматического регулирования подачи теп- 25 ла в ректификационную колонну с нагревом циркулирующей флегмы в печи обеспечивает регулирование удельного расхода паров в колонне за счет изменения расхода циркулирующей флегмы при постоянной темпера- 30 туре циркулирующей флегмы на входе в колонну) Температура циркулирующей флегмы будет корректироваться только периодически при достижении исполнительным механизмом на линии подачи 35 циркулирующей флегмы заданных максимальных или минимальных значений. Это позволяет поддерживать заданную степень отгона легкокипящих компонентов из сырья при постоянном составе паров, входящих в 40 колонну, при испарении нагретой флегмы, что особенно важно, например, для колонн отбензинивания нефти на установках АВТ нефтеперерабатывающих заводов. Изобретение исключает значительный перегрев 45 циркулирующей флегмы, что снижает концентрацию высококипящих компонентов в парах, поступающих в нижнюю часть колонны. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять ректификацию при сниженном 50 расходе орошения колонны и снизить в связи с этим энергетические затраты на процесс ректификации.

Стабилизация температуры циркулиряющей флегмы, а следовательно, состава па- 55 ров, образующихся из нагретой флегмы, позволяет повысить качество целевых продуктов.

Пример. Режим работы колонны характеризуется следующими усредненныV _ ϋ + В _ 200 + 100 Р Р 1000

где V - расход паров в колонне, т/ч;

Р - расход сырья в колонну, т/ч; ϋ - расход дистиллята, т/ч,

К - расход орошения, т/ч.

Величина, равная удельному расходу паров 0,3, является заданием для регулятора 12 удельного расхода паров(см. чертеж 1). Паровой поток в колонне создается за счет испарения нагретой в печи цирлирующей флегмы. Доля отгона цирклирующей флегмы составляет

ϋ + В νν

200 +100 450

ν_

νν

= 66,6% , (2)

где 1Λ/ - расход циркулирующей флегмы, т/ч.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа при увеличении расхода сырья на 10%. В первый момент при увеличении расхода сырья расход паров в колонне сохраняет предыдущее значение и величина удельного расхода паров в колонне меньше задания 0.3.

V _ 200 + 100 Р 1000 · 1,1

0.272 (3)

Регулятор 12, сравнивая это текущее значение удельного расхода паров с заданием, равным 0,3, изменяет задание локальному регулятору 10 расхода циркулирующей флегмы, который, увеличивая степень открытия исполнительного механизма 11, повышает расход циркулирующей флегмы до тех пор, пока удельный расход паров в колонне не становится равным заданному со значением 0,3. При этом расход циркулирующей флегмы увеличивается на 10% при постоянной температуре на выходе из печи и постоянном составе паровой части флегмы.

При последующем увеличении расхода сырья в колонну степень открытия исполнительного механизма 11 на линии циркулирующей флегмы может достичь своего предельного максимального значения, равного, например 90% от максимальной степени открытия. В этом случае датчик 20 предельного положения исполнительного механизма выдает сигнал о достижении предельного максимального значения в ре1680250

гулятор 21 положения исполнительного механизма 11, который увеличивает задание регулятору 18 температуры циркулирующей флегмы на выходе из печи, например, на 5°С. Это задание регулятором 18 запоминается и последующее изменение задания может осуществиться не ранее установленного цикла, равного, например 5 мин, пока не закончится переходный процесс, связанный с изменением температуры циркулирующей флегмы, последующей в колонну.

При изменении задания регулятор 18 увеличивает степень открытия исполнительного механизма 19 на линии подачи топлива в печь, за счет чего увеличивается подача топлива в печь и повышается теплосодержание парожидкостой циркулирующей флегмы. Этого увеличения теплосодержания флегмы может быть достаточно, чтобы расход циркулирующей флегмы уменьшился настолько, что положение исполнительного механизма 11 становится меньшим, чем его предельное максимальное положение, соответствующее 90% степени его открытия. Если увеличение расхода сырья в колонну было значительным, то через 5 мин регулятор 21 увеличивает еще раз заданную температуру регулятору 18 на 5 °С. При уменьшении расхода сырья в колонну расход циркулирующей флегмы может уменьшаться до такой степени, что исполнительный механизм 19 достигает своего предельного минимального положения, соответствующего,

например 30% степени открытия, после чего датчик 20, регулятор 21 отрабатывают

сигналы для уменьшения задания регулятору 18 соответственно на 5°С за каждый цикл

с периодичностью 5 мин.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ автоматического регулирования подачи тепла в ректификационную колонну с нагревом циркулирующей флегмы в печи путем регулирования расхода топлива в печь в зависимости от температуры флегмы на выходе из печи и регулирование расхода циркулирующей флегмы в зависимости от соотношения расхода циркулирующей флегмы и расхода сырья, о т л и чающ и й с я тем, что, с целью сокращения энергетических затрат на проведение процесса ректификации и повышения качества целевых продуктов, дополнительно измеряют температуру циркулирующей флегмы на выходе из печи, расход орошения и расход дистиллята, корректируют расход циркулирующей флегмы в зависимости от отношения суммы расходов орошения и дистиллята к расходу сырья, а температуру циркулирующей флегмы на выходе из печи - в зависимости от положения исполнительного механизма на линии расхода циркулирующей флегмы в печь.

   1680250