SU905799A1 - Устройство дл управлени процессом каталитического алкилировани - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике , а именно к устройствам автоматического управлени  процессом каталитического алкилировани , проводимого в реакторе с мешалкой и может найти применение в автоматизации нефтеперерабатывающей промьшленности, например , на установке сернокислотного алкилировани .

Известна система автоматического регулировани  процесса каталитического алкилировани , содержаща  регул тор температуры, причем вход подключен к датчику температуры, а выход через исполнительный механизм воздействует на расход аммиака tl.

Однако известна  система не учитывает возмущени , наносимые концентрацией серной кислоты, давлением аммиака, которые не позвол ют точно поддерживать температуру процесса каталитического алкилировани  и тем самым снижает качество регулировани  .

Известен способ оптимизации рабочих условий алкилациомной установки , где система регулирует температуру контактировани  с использованием пневматического управл ющего сиг- нала регул тора темпераTypi i, завис щего от изменени  выходных сигнстлов, концентрации и расхода контактирующей кислоты, состава сырь , октинового числа алкилата 2.

Однако эта система не учитывает возмущени , наносимые давлением аммиака , который не позвол ет точно стабилизировать температуру процесса каталитического алкилировани  и тем

IS самым снижает качество регулировани , так как при изменении давлени  аммиака , измен етс  теплообмен между аммиаком и продуктом реакции.

Известен способ регулировани  .

Claims (3)

1. 20 работы узла алкилироваии  с целью оптимизаций условий его р боты и устройство дл  осуществлени  способа , основание на регулироп цни температуры контактировани  в зависимости от расхода и концентрации кислоты , расхода и состава сырь -, октанового числа алкилата с помощью ЭВМ управл ющие сигналы которой измен ют подачу или вывод кислоты и потребление энергии 3. Недостатком известного способа  вл етс  то, что регул тор температуры непосредственно воздействует на аммиак. При таком регулировании колебани  давлени  на линии расхода аммиака измен ют расход аммиака и теплопоглощение (в зависимости от давлени  аммиак бывает в жидкой или парожидкой фазах), тем самым при стабилизации температуры измене ние давлени  аммиака не позвол ет точно регулировать температуру процесса каталитического алкилировани , что снижает качество регулировани . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  система управлени  процессом каталитического алкилировани , содержаща  регул торы расхода серной кислоты, сырь , регул тор температуры, который состоит из пропорционально-интегрального блока, последовательно соединенных блоков формировани  ошиб ки и предварени , при этом входы регул торов подключены к соответству-Ю1ЦИМ датчикам расхода серной кислоты , сырь , температуры и их задани м а выходы к соответствун дим исполнительным механизмам . Недостатком известной систегЛ  вл етс  то, что, во-первых, не учитываютс  возмущени , наносимые измс нением давлени  аммиака и, во-вторых в регул торе температуры выход блока формировани  ошибки инерционно измен етс , и это приводит к тому, что выход блока предварени  недостаточен по уровню дл  переключени  структуры системы. Все эти недостатки не позвол ют точно регулировать температу ру процесса каталитического алкилировани  и тем самым снижают качество регулировани . Целью изобретени   вл етс  расширение области прим€шени  и повышение точности устройства. Эта цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  управлени  процессом каталитического алкилировани , содержащем регул торы расходов серной кислоты, сырь  и регул тор темпера9 4 туры, каждый из которых состоит из пропорционально-интегрального блока, последовательно соединенных блока формировани  ошибки, включающего первый и второй элементы сравнени  и элемент ИЛИ, и блока предварени , при этом входы регул торов подключе ны соответственно к датчикам расхода серной кислоты, сырь , температуры, а выходы регул торов расхода серной кислоты и сырь  - и соответствующим исполнительным механизмам, управл ющую вычислительную машину, входы которой подключены через преобразователи к датчикам расходов серной кислоты, сырь , аммиака, датчикам температуры, состава сырь , октанового числа алкилата а выход соединен через преобразователи с задатчиками регул торов расходов сырь , серной кислоты и температуры, установлены первый и второй сумматоры, датчик давлени  а чмиака, компенсатор давлени  аммиака и компенсатор концентрации серной кислоты, выполненный в виде элемента сравнени , причем минусова  и перва  плюсова  камеры первого сумматора соединены соответственно непосредственно и через компенсатор давлени  с датчиком давлени  аммиака , втора  плюсова  камера соединена с выходом регул тора температуры, соединенным с исполнительным механизмом расхода аммиака, плюсова  камера элемента сравнени  компенсатора концентрации серной кислоты соединена с датчиком концентрации серной кислоты, его минусова  камера - с опорным давлением, а выход - через элемент умножени  - с минусовой камерой второго сумматора, плюсова  камера которого соединена с первым сумматором, а выход - с выходом регул тора температуры, а также тем, что блок формировани  ощибки содержит делитель, состо щий из посто нного и переменного дросселей, а выход элемента ИЛИ соединен через делитель с минусовыьш.камерами первого и второго элементов сравнени . Функциональна  .зависимость между температурой,.расходом и составом кислоты, составом и расходом сьфь  имеет вид . е-. Л-Чл К - константа скорости; предэкспоненциальный множи тель; Е - энерги  активации, Е 15000 дж/моль; д.,- массовый поток циркулирующе кислоты; д - массовый поток углеводородн смеси; С-- содержание изобутана в угле водородной части на выходе из реактора,2; С..- содержание а килата в углев дородной смеси на выходе из реактора,%; Учитыва  р), логарифмируют выр enKjj +ene 4|V RlenKg- n г ChT Получают функциональную зависимость между температурой алкилировани ,составом и расходом сырь , ко центрацией и расходом серной кислоты . На чертеже изображена принципиальна  схема системы. Схема системы содержит датчик расхода серной кислоты 1, установленный на линии подачи ее в реактор вторичный прибор 2, регул тор расхода серной кислоты 3, исполнительный механизм 4, установленный на ли нии подачи ее в реактор, преобразователь пневматического сигнала в злектрический 5, датчик расхода сырь  6, установленный на линии подачи в реактор, вторичный прибор 7, регул тор расхода сырь  8, исполнительный механизм 9, установленный на линии подачи в реактор, преобразователь 10 пневматического сигнала в электрический, датчик концентраци серной кислоты 11, установленный на 96 линии подачи ее в реактор, преобразователь 12, датчик состава сырь  13, установленный на линии подачи его в реактор, преобразователь 14, датчик расхода аммиака 15, установленный на линии подачи его в реактор, вторичный прибор 16, преобразователь 17, датчик температуры 18, установленный в реакторе, преобразователь 19, УВМ - управл юща  вычислительна  машина, преобразователи электрического сигнала в пневматический 20-23, -датчик давлени  аммиака 24, установленный на линии подачи его в реактор, вторичный прибор 25, датчик октанового числа алкилата 26 с выходом кислотного отстойника, преобразователь 27, устройство состо щее из Интегрального блока, содержащего злемент сравнени  28, реле 29, переменные дроссели 30 и 31, емкость 32; пропорицонального блока , содержащего злемент сравнени  33, реле 34, переменные дроссели 35 и 36,- злемент умножени  на посто нный коэффициент 37; блока вычислени  ошибки , содержащего злементы 38 и 39, элемент ИЛИ 40, посто нный дроссель 41, переменный дроссель 42; блока предварени , содержащего переменный дроссель 43, емкость 44, элемент сравнени  45; первый сумматор 46, компенсатор давлени , содержащий элемент сравнени  47, емкость 48, переменный дроссель 49; компенсатор концентрации, содержащий элемент сравнени  50, задатчик 51, посто нный дроссель 52, переменный дроссель 53;.второй сумматор 54; усилитель мощности 55; исполнительный механизм 56, установленный на линии подачи аммиака в реактор. Сигнал от датчика расхода серной кислоты 1 через вторичный прибор 2 поступает на регул тор 3. Регул тор расхода серной кислоты 3, на вход которого поступает корректирующий сигнап с выхода УВМ , при помощи исполнительного механизма 4 измен ет расход серной кислоты. Сигнал от датчика расхода сырь  6 поступает через вторичный прибор 7 в регул тор 8. Регул тор расхода сырь  8, на вход которого поступает корректирующий сигнап с выхода УВМ, при помощи исполнительного механизма 9 измен ет расход сырь . Сигналы от датчиков расхода серной кислоты 1, расхода сырь  6, состава сырь  12, температуры 18, расхода аммиака 15, октанового числа алкилата 26 через соответствующие преобразователи 5, 10, 17, 19 и 27 поступают на УВМ.Корректирующие сигналы с выхода УВМ поступают на входы регул тора температуры (28-45J, регул тора расхода кислоты 3, регул тора сырь  8. Сигнал от дат чика давлени  24 через вторичный прибор 23, компенсатор давлени  (47-49} поступает га первый сумматор 46. Сигнал от датчика концентрации серной кислоты 11 через вторичный прибор 12, компенсатор концентрации (50-53J поступает ко входу вторичного сумматора 54.. Выход вторичного сумматора 53 через усилитель мощности 55 при помощи исполнительного механизма 56 измен ет расход аммиака, тем самым стабилизируетс  температура в реакторе. УВМ, получа  информацию ( данные ) о процессе,осуществл ет вычислени  октанового числа алкилата, сравнивает эту величину с заданной величиной и затем осуществл ет настройку по необходимости температуры процесса . УВМ св зана с процессом через преобразователи, которые перевод т сигналы аналоговых измерений из датчиков процесса в дис1 ретную форг и передает команды на регул торы дл  настройки контрольных; точек. Если изменитс  один из переменных (приведенный в формуле 3 , то УВМ повли ет на тепловую нагрузку реактора , это приводит к изменению реактора , что повли ет на процесс и, естественно, изменит октановые i исла алкилата и т.д. : До упор дочени  любых изменений в переменных процесса УВМ вычисл ет, какой будет нова  теплова  нагрузка. Все эти вычисленные изменени  сравниваиотс  и выбираетс  один оптимум. Дл  установлени  этого оптимума температуры УВМ корректирует задани  регул тора температуры, а он, в свою очередь, так измен ет расход аммиака , чтобы получилась заданна  температура . Чтобы быстро установить и стабилизировать заданную температуру,устройство учитывает основные возмущени  концентрации серной кислоты и давлени  аммиака. Эти возмущакицие воздействи  действуют на температуру процесса. Исход  из этого, устройство так выполнено, чтобы учитываь возмущающие параметры концентии серной кислоты, давлени  амка . Принцип действи  системы следую . На входы устройства подаютс  сигы ,Пропорциональные заданному Р рекущему значени м температутекущему значению давлени  амка Ррр и текущему значению контрации серной кислоты Р ройство отрабатывает следующий оритм управлени : . 4 Х J X к.ом.бЬ1Х.л«в: ком.вых.к.сж.) Г.,при , рги ПРИ , -K™S. Г.-{т„;„р„5 0, M.T , ом.йЬ1Х.Ааб gbix лГ МЖ ПА КОМ. бык. 1.СЛ.661Х 52 ПС.Г о) Pgjjix 54 управл ющие воздействи ,РХ- сигнал рассогласовани , РХ РПГ - РЭГ;. Р„1 - текущее значение давлени  аммиака -текущее значение концентрации серной кислоты; -компенсирующее воздейKOW .BblX А ствие компенсатора давлений дл  контура температуры; KOMfewXitts компенсирующее воздействие компенсатора концентрации дл  контура температуры; К . - коэффициент усилени  устройства (регул тора температуры по каналу температуры; Тц - посто нна  времени интегрировани  по каналу температуры; S - функци  переключени  по каналу температуры; Т - посто нна  времени блоков формировани  функции переключени ; eL - коэффициент усилени  блока фop - иpoвaни  модул  ощибки; Ч - коэффициент усилени  устройства по каналу концентрации серной кислоты. Устройство работает следующим об разом. Сигнал от датчика температуры 1 преобразу сь в пневматический сигна с помощью преобразовател  19, посту пает ко входу пропорционально-интегрального регул тора с переменной структурой температуры (28-45). Этот регул тор работает следующи образом. На входы регул тора подаютс  сиг налы, пропорциональные заданному Pj,- от УВМ (соответствующие оптимал ные значени  температуры дл  данног состо ни  процесса, текущему.7 , значени м температуры реактора. Регул тор отрабатывает следующий алгоритм управлени  pftb,457-- tWHT llV 3T) ГК npw S70, ПРИ , Параметры регул тора К, Tj{ выбйраютс  в зависимости от состо ни  системы регулировани . Выходной сигнал элемента сравнени  33 ЬЫХ.ЬЬ РИ-РПТ- проход  через проточные камеры реле 34, переменные дроссели 35, 36 пост пает в минусовую.камеру элемента сравнени  37, на выходе которого отрабатываетс  регулирующее воздействие вида ъш.г1- К (V V; РЗТ) , где получает одно из двух значени  К, K(j в зависимости от уровн  сигна ла, формируемого при помощи блока формировани  функции переключени  О . .45 . dt При этом с помощью блока формировани  модул  ошибки (38-42) вычисл етс  модуль опшбки 4l4.40 ilVP3Tb Интегральный блок, состо щий из эле ментов 28-32, реализует следующий алгоритм ) , ,tf у поступает к плюсово камере первого сумматора 46, к минусовой камере которого поступает сигнал от датчика давлени  аммиака, и к другой плюсовой камере - сигнал компенсирующего воздействи  компенсатора давлени  Рцок &B.Acte Bbix 4Т т, На выходе первого сумматора отрабатываетс  регулирующее воздействие л ,. P««v л.«Р.,,..а7V i ПА em.4b- bbix.S7V i- ПА ,),-VJ t Далее этот сигнал поступает к плюсовой камере второго сумматора 54, к минусовой камере которого поступает сигнал компенсирующего воздей .стви  компенсатора концентрации кислоты , ОМ.еыКЛ.О..(Рпс. где PQ - начальное значение концентрации серной кислоты; 4 устанавливаетс  при помощи элементов 52 и 53. Таким образом, предложенное уст ройство позвол ет компенсировать нозмущени  по контуру концентрации серной кислоты и давлени  аммиака,так как в одноконтурной системе регул тор температуры непосредственно воздействует на аммиак. При таком регулировании колебани  давлени  на линии расхода аммиака измен ют теплообмен между температурой и хладагентом. Применег; ние компенсирующего воздействи  по контуру давлени  аммиака 24,25, 47, 48, 49) полностью исключает возмущени , св занные с колебани ми давлени , которые могли бы о противном случае вызвать нежелательные изменени  температуры. Возмущени  по контуру концентрации серной кислоты учитываютс  при помощи элементов (11, 12, 50, 51, 52). Переходные процессы при изменени х давлени  аммиака (в этом случае аммиак бывает в жидком или испаренном виде) и концентрации серной кислоты при таком регулировании существенно улучшаютс , отклонени  давлени  аммиака мгновенно компенсируютс  внутренним контуром (24, 25 и 47-49J, а изменени  концентрации серной кислоты - контуром (11,.12 и 50 - 52), и переходные процессы продолжаютс  не более 2-3 с. Такие отклонени  оказывают столь малое вли ние на температуру в реакторе, что регул тор темпе ратуры не реагирует на них. Устройство позвол ет улучшить качество переходных процессов. Формула изобретени  1. Устройство дл  управлени  процессом каталитического алкилировани , содержащее регул торы расходов серной кислоты, сырь  и регул тор температуры, каждый из которых состо ит из.пропорционально-интегрального блока, последовательно соединенных блока формировани  ошибки, включающего первый и второй элементы сравнени  и элемент ИЛИ, и блока предварени , при этом входы регул т-оров подключены соответственно к датчикам расхода серной кислоты, сырь , темпе ратуры, а выходы регул торов расхода серной кислоты и сырь  - к соответствующим исполнительным механизмам, управл ющую вычислительную мав(ину, входы которой подключены через преобразователи к датчикам расходов сер ной кислоты, сырь , аммиака, датчика температуры, состава сырь , октаново го числа алкилата, а выход соединен через преобразователи с задатчиками регул торов расходов сырь , серной кислоты и температуры, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  и повышени  точности устройства, в нем установлены первый и второй сумматоры, датчик давлени  аммиака, компенсатор давлеии  аммиака и компенсатор концентрации серной кислоты, выполненный в виде элемента сравнени , приче минусова  и перва  плюсова  камеры первого сумматора соединены соответственно непосредственно и через компенсатор давлени  с датчиком давлени  аммиака, втора  плюсова  камера соединена с выходом регул тора температуры, соединенным с исполнительным механизмом расхода аммиака, плюсова  камера элемента сравнени  компенсатора концентрации серной кислоты соединена с датчиком концентрации серной кислоты, его минусова  камера - с каналом опорного давлени , а йыход через элемент умножени  - с минусовой камерой второго сумматора, плюсова  камера которого соединена с первым сумматором, а выход - с выходом регул тора температуры . 2. Устройство по п.I, о т л и чающеес  тем, что блок формировани  ошибки содержит делитель состо щий из посто нного и переменного дросселей, а выход элемента ИЛИ соединен через делитель с минусовыми камерами первого и второго элементов сравнени . Источиики информации, прин тые во внимание при экспертизе . Абдуллаев А.А и др. Принципы построени  автоматизированных -систем управпени  промьшшенными предпри ти ми . Энерги , 1975, с. 249-254.
2. 2.Патент США 3778603, кл. G 06 F 15/46, опублик. 1974. 3.За вка Великобритании № 1417613 кл. В IX, опублик. 1975. 4.Джафаров
3. 3.Mi и др. Синтез САР с переменной структурой реактора сернокислого алкилиролани . - Автоматизаци  и контрольно-измерительные приборы, 1977, № 10 (прототип). п.