SU1736977A1

SU1736977A1 - Способ управлени процессом азеотропной осушки растворител

Info

Publication number: SU1736977A1
Application number: SU894754597A
Authority: SU
Inventors: Игорь Петрович Гольберг; Виктор Иванович Хлустиков; Анатолий Андреевич Яковенко; Валерий Иванович Васильев; Геннадий Гатикович Айрапетян; Михаил Михайлович Ухабин; Николай Иванович Дерипаско; Валерий Николаевич Педченко; Олег Сергеевич Дьяконов; Людмила Рудольфовна Парфененкова
Original assignee: Волгоградское Специальное Конструкторское Бюро Научно-Производственного Объединения "Нефтехимавтоматика"
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности . Цель изобретени - стабилизаци микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку. Способ управлени процессом азе- отропной осушки растворител при полимеризации диенов заключаетс в измерении расходов пара, сырь на осушку, паровой фазы из колонны, уровн раздела фаз в отстойнике конденсата, стабилизации уровн раздела фаз в отстойнике изменением расхода воды из него, регулировании расхода паровой фазы из колонны в конденсатор изменением расхода пара в кип тильник колонны. Новым в способе вл етс измерение температур сырь на осушку, осушенного растворител , пара до и после кип тильника, паровой фазы из колонны, хладоносител до и после конденсатора, концентрацию влаги в потоке осушенного растворител , затем по полученным значени м параметров по уравнению теплового баланса рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы и полученное значение сравнивзютс измер емым расходом паровой фазы, после чего в зависимости от величины и знака разбаланса корректируют расход пара, увеличива расход при отрицательном значении разбаланса и/или при увеличении величины концентрации влаги осушенного растворител свыше заданного максимального значени и уменьша расход пара при положительном значении разбаланса и/или при уменьшении величины концентрации влаги осушенного растворител ниже заданного нижнего значени , а расход хладагента в конденсатор регулируют с коррекцией на увеличение подачи хладагента и наоборот, выполн коррекцию пропорционально только теплоте на испарение паровой фазы в колонне и/или давлению в конденсаторе и обратно про- порционально разности температур хладагента после и до конденсатора. 1 -ил. С/1 с vi 00 о ю -ч VI

Description

Изобретение относитс к автоматическому управлению технологических процессов и может быть использовано в

химической и нефтехимической промыш- ленност х в частности в производстве промыш- чука СКИ-3, СК5 и других, в процессе

полимеризации при очистке растворителей (толуола, изопрена) от примесей влаги путем азеотропной ректификации.

Известен способ управлени процессом азеотропной осушки, включающий измерение расхода влажного растворител перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворител , регулирование расхода пара.

Недостатком известного способа вл етс отсутствие решени задачи снижени энергетических затрат на сушку, так как не учитываютс все тепловые и материальные потоки, в том числе и узлы конденсации паровой фазы.

Целью изобретени вл етс стабилизаци микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу, включающему измерение расхода влажного растворител перед колонной , паровой фазы из колонны, осушен-- ного растворител , регулирование расхода пара, дополнительно измер ют температуры влажного растворител перед колонной, осушенного растворител , пара, конденсата , паровой фазы, хладагента на входе и выходе из конденсатора, давление в кон- денсатрре, концентрацию влаги осушенного растворител , задают верхнее и нижнее значени концентрации, регулируют расход хладагента в конденсатор и по полученным значени м рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

G -G2

GlCltl -f 63 (t3 t/Q I - G2C2t2 A t4 + C4t4

где-Gi - расход влажного растворител перед колонной;

Ci - удельна теплоемкость влажного растворител ;

ti - температура влажного растворител перед колонной;

G2 - расход осушенного растворител ;

Са - удельна теплоемкость осушенного растворител ;

t2 - температура осушенного растворител ; ,

Сз - расход пара в кип тильник;

1з - температура пара до кип тильника;

т.4 - температура конденсата после кип тильника;

- энтальпи пара перед кип тильником;

GJ - удельна теплоемкость пара после колонны;

Я - удельна теплота парообразовани после колонны,

сравнивают с измер емым расходом паровой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворител выше заданного максимального значени увеличивают расход пара, при положительном

значении разности и/или при уменьшении концентрации влаги осушенного растворител ниже заданного нижнего значени уменьшают расход пара, определ ют количество теплоты, необходимое на испарение

паровой фазы в колонне, и корректируют расход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности температур хладагента до и после

конденсатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управлени процессом азеотропной осушки растворител при полимеризации диенов.

Влажный растворитель подаетс в колонну Т азеотропной осушки. В кип тильник 2 колонны 1 подают пар дл нагрева влажного растворител и испарени паровой фазы . Из низа колонны 1 выводитс

осушенный растворитель, а парова фаза из верха колонны азеотропной осушки поступает в конденсатор 3 и далее в отстойник 4 конденсата. С верхней части отстойника 4 отбирают углеводородный конденсат, который возвращают на вход колонны 1, а с нижней части отстойника 4 отбирают воду. Уровень раздела фаз в отстойнике 4 по информации от датчика 5 уровн стабилизируетс регул тором 6. воздействующим на

регулирующий клапан 7. По информации от датчика 8 расхода пара регул тором 9 через регулирующий клапан 10 стабилизируетс подача пара в кип тильник 2, а от датчика 11 расхода хладагента регул тором 12 через

регулирующий клапан 13 стабилизируетс подача хладагента в конденсатор 3.

На управл ющее устройство 26 типа Ломиконт Л-110 поступает информаци от датчиков: температуры 14 и расхода 15

растворител на осушку; температуры 16, расхода 17 осушенного растворител и анализатора 18 содержани влаги в осушенном растворителе; температуры 19 конденсата после кип тильника 2, температуры 20 пара

перед кип тильником 2 и расхода 8 пара на кип тильник 2; температуры 21 и расхода 22 паровой фазы после колонны 1; температуры 23 после конденсатора 3 и температуры 24 до конденсатора 3, а также давлени 25 в конденсаторе 3

В управл ющее устройство 26 ввод тс и значени удельных теплоемкостей влажного растворител Ci, осушенного растворител Са, паровой фазы С4, хладагента Схл, энтальпии I пара перед кип тильником 2, удельной теплоты парообразовани А паровой фазы после колонны 1, значени которых принимаютс в расчет при вычислени х в управл ющем устройстве 14. Датчики температуры , давлени , расходов, регул торы и регулирующие клапаны выбираютс из числа серийно выпускаемого промышленностью оборудовани .

В качестве анализатора влаги в осушенном растворителе примен етс хроматог- раф Нефтехим-200.

Управл ющее устройство 14 св зано с корректирующими вводами регул торов 9 и 12.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Дл стабилизации микровлаги в осушенном растворителе в пределах 0,006- 0,008 мас.% при снижении энергетических затрат на осушку растворител в колонну 1 подаетс неосушениый растворитель с концентрацией влаги 0,08 мас.% при нагрузке на колонну 250 т/ч.

При концентрации влаги m в осушенном растворителе, равной 0,006 мас.%, от- гон паровой фазы составл ет 25 т/ч. При повышении концентрации влаги в неосушенном растворителе m до 0,1 мас.% и неизменной величине отгона паровой фазы концентраци влаги в осушенном раствори- теле содержание влаги m повышаетс до значени 0.008 мас.%. При этом расход паровой фазы устанавливаетс на уровне 40- 42 т/ч.

Дл экономичного ведени процесса осушки при снижении энергетических за- трат при наличии возмущений (по нагрузке на колонну и содержанию влаги в растворителе ) измер ют расходы и температуры неосушенного растворител перед колонной 1 и осушенного растворител на выходе из колонны 1, паровой фазы на выходе из колонны 1 и пара, подаваемого в кип тильник 2. температуру конденсата на выходе из кип тильника 2,

По полученным значени м параметров датчиков 8, 14-17 и 19-21 на управл ющем устройстве 26 по уравнению теплового баланса колонны 1:

GiCiti + 63(13-14) G2C2t2 +

+ (Gl-G2)A t4+ (Gl-G2)C4t4представленного в виде уравнени

5 10 15

20

25

30 35

40 . 45 50

55

Gi -62

ч

GiCiti 4- Сз (ta - Ц) I - G2C2t2

A t4 4- C4t4 (D

где Gi-расход влажного растворител перед колонной 1;

ti - температура влажного растворител перед колонной 1;

G2 - расход осушенного растворител ;

С2- удельна теплоемкость осушенного растворител ;

t2 - температура осушенного растворител ;

Сз - расход пара в кип тильник 2;

t3 температура пара до кип тильника 2;

t4 - температура конденсата после кип тильника 2;

I - энтальпи пара перед кип тильником 2;

С4 удельна теплоемкость паров после колонны 1;

А- удельна теплота парообразовани паров после колонны 1, рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы Gi-G2 изуравнени (1) и сравнивают его с измер емым расходом паровой фазы G4, поступающим от датчика 22 расхода на вычислительную машину 26. Наличие разбаланса определ етс р дом возмущающих воздействий: изменени ми расхода влажного растворител , колебани ми содержани влаги в растворителе, параметрами пара, изменени ми в работе теплообменного оборудовани .

Если (Gi-G2). то количество пара, поданного на осушку, недостаточно дл вывода влаги, количество влаги в осушенном растворителе увеличиваетс и, как следствие , идет некачественна шихта на процесс полимеризации. Поэтому расход пара корректируют подачей управл ющего воздействи с управл ющего устройства 26 на регул тор 9, увеличива подачу пара. Такое воздействие позвол ет устранить этот возмущающий фактор по входу и скорректировать необходимое количество пара. Если при этом за счет инерционности процесса величина концентрации влаги в осушенном растворителе выше 0,008 , то сигнал корректирующего воздействи по знаку соответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы (расчетной и действительной), а по величине определ етс величиной отклонени значени влажности, вырабатываемой датчиком 18.

Сигнал коррекции подачи пара может осуществл тьс только по влажности при отсутствии сигнала разбаланса между расчетным и действительным расходами паровой фазы.

Равенство (Gi-G2) свидетельствует о том, что по входу нет возмущающего воздействи по влаге.

Если (G i-Ga), то количество влаги в подаваемом на осушку растворителе снижаетс , а задание на регул тор расхода пара прежнее, поэтому расход паровой фазы увеличиваетс , при этом корректируют расход пара подачей управл ющего воздействи с управл ющего устройства 26 на регул тор 9 в сторону уменьшени подачи пара. Такое воздействие устран ет перерасход пара, необходимого дл осушки.

Если величина концентрации влаги m в осушенном растворителе ниже 0,006 мао.% , то сигнал корректирующего воздействи по знаку соответствует знаку разбаланса расходов паровой фазы, а по величине определ етс величиной отклонени значени влажности, вырабатываемой датчиком 18.

Выведенна из растворител вода из паровой фазы после колонны 1 эффективно конденсируетс и отводитс из конденсатора 3 в отстойник 4 конденсата с помощью системы управлени , котора корректирует расход хладагента в конденсатор 3 в соответствии с управлением теплового баланса конденсации:

G4A t5 Gs (t - te)Cxn,

(2)

учитывающим лишь теплоту, необходимую дл конденсации паровой фазы колонны 1, подачей хладагента в конденсатор 3, что позвол ет снизить энергетические затраты на сушку.

Из уравнени (2) вытекает, что

хладагента в конденсатор 3 необходимо регулировать с коррекцией на увеличение подачи хладагента и, наоборот, выполн коррекцию пропорционально теплоте на

испарение паровой фазы в колонне и обратно пропорционально разности температур хладагента после и до конденсатора, причем эта система может учитывать одновременно и отклонени давлени в конденсаторе 3.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает стабилизацию микровлаги в осушенном растворителе на заданном уровне при одновременном снижении энергетических затрат на сушку. Удельный расход пара снижаетс по предлагаемому способу по сравнению с известным на 10%, а удельный расход хладагента - на 15% при стабилизации концентрации влаги в пределах 0,006- 0,008 мае. %:

Claims

Формула изобретени Способ управлени процессом азеот- ропной осушки растворител , включающий измерение расходов влажно(0 растворител перед колонной, паровой фазы из колонны, осушенного растворите- п , регулирование расхода пара, отличающийс тем, что, с целью стабилизации

микровлаги в осушенном растворителе при снижении энергетических затрат на осушку, дополнительно измер ют температуры влажного растворител перед колонной, осушенного растворител пара, конденсата.

паровой фазы, хладагента на входе и выходе конденсатора, давление в конденсаторе, концентрацию влаги осушенного растворител , задают верхнее и нижнее значени концентрации, регулируют расход хладагента в конденсатор и по полученным значени м рассчитывают текущее значение расхода паровой фазы по уравнению

G5

G4A ts

(t - te) С

(31

где 6б расход хладагента перед конденсатором 3;

G4 - расход паров после колонны 1;

А- удельна теплота парообразовани Паров после колонны 1;

ts - температура паров после колонны 1;

te - температура хладагента после конденсатора 3;

t - температура хладагента перед конденсатором 3;

Схл - удельна теплоемкость хладагента , подаваемого в конденсатор 3 т.е. расход

45

Gi -G2

GiCiti + 63 (ts -14) i - G2C2t2

A t4 + C4t4

где Gi - расход влажного растворител пе- ред колонной,

Ci - удельна теплоемкость влажного растворител ;

ц - температура влажного растворител перед колонной; G2 - расход осушенного растворител ;

Са удельна теплоемкость осушенного растворител ;

t2 температура осушенного растворител ;

Сз - расход пара в кип тильник;

ta - температура пара до кип тильника;

t4 - температура конденсата после кип тильника;

i - энтальпи пара перед кип тильником;

С4 - удельна теплоемкость пара после колонны;

К- удельна теплота парообразовател после колонны,

сравнивают с измер емым расходом паровой фазы и при отрицательном значении разности и/или при увеличении концентрации влаги осушенного растворител выше заданного максимального значени увеличивают расход пара, при положительном значении разности и/или при уменьшении

концентрации влаги осушенного растворител ниже заданного нижнего значени уменьшают расход парач определ ют количество теплоты, необходимое на испарение паровой фазы в колонне, и корректируют расход хладагента пропорционально полученному значению и/или давлению в конденсаторе и обратно пропорционально разности темпе- . ратур хладагента до и после конденсатора.

Углеводородный онденсал