Способ автоматического регулирования процесса ректификационной очистки смесей от низкокипящих компонентов

 

Изобретение относится к управлению ректификационными колоннами, может быть использовано при автоматизации процесса очистки смесей,содержащих незначительное количество низкокипящих примесей, и позволяет стабилизировать протекание процесса, сократить потери ценного компонента и повысить качество целевого продукта . При реализации способа -измеряют температуру и давление в дефлегматоре , плотность хладагента и его температуру на выходе и входе дефлегматора Вычисляют сумму теплоты фазового перехода и количества тепла, вьщеляемого парами низкокипящего компонента , а также фактическое значение количества тепла, отводимого хладагентом . В зависимости от соотношения указанных величин корректиргует пода-: чу хладагента в дефлегматор. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР (21) 4191202/31-26 (22) 06.02.87 (46) 15.01.89. Бюл. 9 2 (71) Отделение Ф 1 Томского политехнического института им. С.М.Кирова (72) Б.Г.Лещев и Ю.В.Трухин (53) 66.052-12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1053846, кл. В 01 D 3/42, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 251537, кл. В 01 Р 3/42, 1961. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИОНКОЙ

ОЧИСТКИ СМЕСЕЙ ОТ НИЗКОКИПЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ (57) Изобретение относится к управлению ректификационными колоннами, может быть использовано при автома„„SU„„1450838 A I (5g 4 В 01 D 3/42 С 05 D 27/00 тиэации процесса очистки смесей,содержащих незначительное количество низкокипящих примесей, и позволяет стабилизировать протекание процесса, сократить потери ценного компонента и повысить качество целевого продукта. При реализации способа -измеряют температуру и давление в дефлегматоре, плотность хладагента H его температуру на выходе и входе дефлегматора.

Вычисляют сумму теплоты фазового перехода и количества тепла, выделяемого парами низкокипящего компонента, а также фактическое значение количества тепла, отводимого хладагентом. В зависимости от соотношения О

Ж указанных величин корректирует подачу хладагента в дефлегматор, 1450838

Изобретение относится к управлению ректификационными (отпарными) колоннами и может быть использовано, в частности, при автоматизации процесса очистки смесей, содержащих незначительное количество низкокипящих примесей.

Целью изобретения является стабилизация режима работы колонны, сокра- 10 ение потерь ценного компонента и овьппение качества целевого продукта. !

На чертеже приведена блок-схема стройства для реализации способа втоматичвского регулирования. 15

Разделяемая смесь подается на таелку питания колонны 1. В нижней части колонны 1 расположен кипятильник 2, обеспечивающий подвод необхоимого количества тепла, текущее 20 ! значение которого рассчитывается по показаниям датчиков температуры 3, ,4 и расхода 5, и поддерживается на ,заданном уровне изменением расхода, теплоносителя с помощью клапана с 25 исполнительным механизмом б. Регуля тор 7, воздействуя на клапан с исполнительным механизмом 8, стабилизиру,ет расход исходной смеси, анализатор

9 Определяет ее состав . В верхней 30 части колонны расположен дефлегматор

10, обеспечивающий конденсацию паров целевого продукта и возвращение их в .колонну в виде флегмы. Датчики 11-13

I измеряют соответственно температуру .прямого и обратного потока хладаген,та, циркулирующего через дефлегматор, и его плотность. Регулятор 14 регулирует расходы хпадагента воздейст вием на клапан с исполнительным ме- 10 ханизмом 15. Регулятор 16 поддерживает расход паров низкокипящей примеси на заданном уровне с помощью клапана с исполнительным механизмом

17. Датчики 18-20 измеряют соответственно температуру и давление в дефлегматоре и температуру паров перед дефпегматором. Регулятор 21 уровня воздействием на клапан 22 стабилизирует расход. целевого продукта (кубо50 вой жидкости). Сигналы от датчиков состава, расхода давления и температуры подаются на вход .цифрового вычислительного устройства 23. Кроме того, в вычислительное устройство 23

55 вводятся данные о требуемом составе паров, удаляемых из колонны, целевого продукта, а также информация о теплофиэических свойствах теплоносителя и хладагента, необходимая для расчета текущих значений количества тепла, подводимого к кипятильнику 2 и отводимого от дефлегматора 10 колонны.

Способ осуществляют следующим Образом.

По величинам расхода и состава исходной смеси вычислительное устройство 23 рассчитывает количество продуктов разделения заданного состава.

Расчет производится по уравнению материального баланса, которое, например, по низкокипящему компоненту имеет вид:

Ь Х = RX + D „ где L — количество исходной смеси, МОЛЬ

R — - копичество кубовой жидкости, моль;

D — количество паров низкокипящего компонента (HK), моль;

Х вЂ” концентрация HK в исходной смеси, мол. доли;

Х вЂ концентрац НК в кубовой жидкости9 мол. Доли

YD — концентрация НК в удаляемых иэ колонны парах, мол.доли.

Иэ этого уравнения определяется требуемая величина расхода паров НК заданного состава. х — х

D=L Ь (2) По температуре и давлению в дефлегматоре (измеренным датчикам 18 и 19), а также составу и количеству паров (определенных при расчете процесса), вычислительное устройство

23 рассчитывает требуемое количество тепла, которое необходимо отводить от дефлегматрра, чтобы сконденсировать только пары высококипящего компонента (ВК). Эта величина складывается из теплоты фазового перехода и количества тепла, которое при этом отдают пары НК. Первая составляющая определяется уравнением КлайперонаКлаузиуса:

= (v -ч)т—

cfP к

dT (3) где r — теплота фазового перехода, На выходе вычислительного устройства 23 формируется сигнал соответствующей величины и подается на регулятор 17 в качестве уставкн.

V,V — удельный объем ВК в исходной (паровой) и конечной (жидкой) фазах соответственно

Т, P — температура и давление фазового перехода (температура и давление в дефлегматоре 10) .

Вторая составляющая определяется по формуле:

Чн = m c ДТ (4) где Ящ — количество тепла, поглощаемое парами НК при переводе

ВК иэ паровой в жидкую фазу, ш -массовый расход паров НК, с — удельная теплоемкость паров

НК, Т вЂ” разность температур паров

НК над верхней тарелкой и в дефлегматоре (10).

По расходу хладагента, его плотности, теплоемкости температурайи прямого и обратного потоков рассчитывается текущее значение количества тепла, отводимого от дефлегматора 10 циркулирующим хладагентом.

Расчет осуществляется по формуле р шк сх Тк где Q4 — текущее количество тепла, 4Р отводимого от дефлегматора

10 циркулирующим хладагентом, mz — массовый расход хладагента, с„ — теплоемкость хладагента, ьТ вЂ” разность температур хлад-. агента на выходе и входе дефлегматора 10.

Далее сравнивается значение требуемого количества тепла, которое определяется как сумма значений, полученных иэ выражений (3) и (4), и текущего яначения, полученного из выражения (1) . При неравенстве их между собой на выходе вычислительного устойства 23 формируется сигнал, коректирующий уставку регулятора 14 расхода хладагента.

При увеличении расчетного значения указанной суммы для сохранения режима работы колонны (для постоянства расхода отпариваемого НК и составов пр6дуктов разделения) необходимо увеличить величину фактического значения количества тепла, отводимого в дефлегматоре хладагентом. Для этого необходимо увеличить расход последнего, При уменьшении расчетного значения

50838

4 суммы теплот расход хладагента необходимо уменьшить.

Предположим, что температура в дефлегматоре 10 повысилась. Если, при этом расходпйров НК не увеличится, то давление в дефлегматоре возрастет. При этом согласно уравнению

l(3) Клайперона-Клаузиуса возрастет теплота фазового перехода. Кроме того, увеличивается и количество тепла, отдаваемого в дефлегматоре 10, парами НК.

Для того, чтобы фактйческое значение количества тепла, отводимого в дефлегматоре 10, привести в соответствие его расчетному значению, т.е. сделать их равными, необходимо увеличить расход хладагента.

При уменьшении температуры в дефлегматоре 10 расчетное значение количества тепла, отводимого в дефлегматоре, также уменьшается. При этом уставка регулятора 14 расхода хлад25 агента скорректирована в сторону уменьшения.

Вычислительное устройство 23 по количеству и составу исходной смеси рассчитывает требуемое количество тепла, необходимое для нагревания куба колонны 1, а по температуре греющей воды на входе и выходе кипятильника 2 колонны 1 и ее расходу определяет фактическое значение количества подводимого тепла. Сравнивая полученные значения между собой, вычислительное устройство 23 корректирует расход теплоносителя путем воздействия на клапан с исполнительным

40 механизмом 6.

Формула из обретения

Способ автоматического регулиро45 вания пРоцесса Ректификационной очистки смесей от низкокипящих компонентов путем регулирования расхода хладагента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизации режима работы колонны, сокращения потерь ценного компонента и повышения качества целевого продукта, дополнительно измеряют температуру и давление в дефлегматоре, плотность хладагента и его температуру после дефлегматора, рассчитывают фактическое значение количества тепла, отводимого в дефлегматоре, сумму теплоты фазового перехода и количества

1450838 тепла, отдаваемого низкокипящим компонентом, и при значении фактического количества тепла, меньшем этой

Составитель Б.Долотин

ТехРед Л.СеРдюкова КоРРектоР Э,Лончакова

Заказ 7007/4 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 кпк СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н.Горват

) суммы расход хладагента увеличивают а при значении, большем этой суммы, уменьшают.