Способ автоматического управления процессом абсорбции

Изобретение относится к области повышения эффективности функционирования процессов и аппаратов и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, нефтяной, газоперерабатывающей, металлургической и пищевой промышленности. Способ автоматического управления процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента в зависимости от степени его насыщения в ходе процесса абсорбции и коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, посредством измерения расхода абсорбента и вычисления степени насыщения абсорбента, сравнения с заданным значением степени насыщения абсорбента и корректировки расхода абсорбента, при этом направление изменения расхода абсорбента корректируют в соответствии со знаком производной зависимости степени насыщения от расхода абсорбента, вычисляемым по уравнению

где - текущие центрированные значения расхода тощего абсорбента, - текущие центрированные значения степени насыщения, N - длина массива накапливаемой информации, TS - период опроса датчиков, j - порядковый номер измерения, - время идентификации, k - порядковый номер интервала идентификации. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса абсорбции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области повышения эффективности функционирования процессов и аппаратов и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, нефтяной, газоперерабатывающей, металлургической и пищевой промышленности.

Известен способ управления процессом абсорбции (Авт. св. SU 689711, МПК B01D 53/14, G05D 27/00, 1979), заключающийся в корректировке расхода абсорбента по разности между концентрацией абсорбируемого компонента в газе после абсорбции и концентрацией этого компонента в газовой фазе, равновесной с абсорбентом, при температуре абсорбции, путем сравнения этой разности с заданной величиной.

Недостатком данного способа является необходимость измерения большого количества параметров, что приводит к усложнению системы регулирования и, как следствие, к снижению качества процессов управления и уменьшению надежности системы мониторинга.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ управления процессом абсорбции (патент RU №2393912, МПК B01D 53/14, 2010 г. ), заключающийся в управлении процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента с коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, для чего измеряют расход абсорбента, вычисляют степень насыщения абсорбента ϕ по формуле:

где Xвых(t) - концентрация абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, F(t) - расход абсорбента, X* - максимально возможная концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте при температуре абсорбции, hx(i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «концентрация абсорбируемого компонента на входе в абсорбер - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, hр(i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «расход абсорбента - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, τ - период дискретизации, t=n⋅τ - текущий момент времени, вычисленное значение степени насыщения абсорбента ϕ сравнивают с заданным значением ϕзад, определяя разность Δϕ=ϕ-ϕзад, после чего расход абсорбента корректируют по пропорционально-интегральному закону регулирования, используя в качестве сигнала рассогласования величину Δϕ.

Недостатком прототипа является то, что он не учитывает эффективность работы процесса абсорбции, в результате чего может случиться ситуация, когда разность Δϕ=ϕ-ϕзад, приводит к неопределенности в выборе управляющего воздействия.

Задачей изобретения является разработка способа автоматического управления процессом абсорбции, при котором осуществляется текущая идентификация положения рабочей точки и корректировка расхода абсорбента в соответствии с результатом текущей идентификации знака производной.

Техническим результатом, получаемым при реализации изобретения, является повышение эффективности процесса абсорбции.

Технический результат достигается в способе автоматического управления процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента в зависимости от степени его насыщения в ходе процесса абсорбции и коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, посредством измерения расхода абсорбента и вычисления степени насыщения абсорбента ϕ по формуле:

где xвх(t) - концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте на входе в абсорбер, F(i⋅τ) - расход абсорбента, х* - максимально возможная концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте при температуре абсорбции, hx(n⋅τ-i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «концентрация абсорбируемого компонента на входе в абсорбер - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, hF(n⋅τ-i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «расход абсорбента - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, τ - период дискретизации, t=(j⋅τ) t - текущий момент времени, j - порядковый номер текущего времени, n - порядковый номер дискретно-весовой функции, i - порядковый номер измерения, сравнения с заданным значением степени насыщения абсорбента ϕзад, определения разности Δϕ=ϕ-ϕзад, и корректировки расхода абсорбента по пропорционально-интегральному закону регулирования с использованием в качестве сигнала рассогласования величину Δϕ, при этом направление изменения расхода абсорбента корректируют в соответствии со знаком производной зависимости степени насыщения от расхода абсорбента, вычисляемым по уравнению:

где ΔF(j⋅Ts) - текущие центрированные значения расхода тощего абсорбента, Δϕ(j⋅Ts) - текущие центрированные значения степени насыщения, N - длина массива накапливаемой информации, TS - период опроса датчиков, j - порядковый номер измерения, ТИ=N⋅TS - время идентификации, k - порядковый номер интервала идентификации.

Сущность изобретения иллюстрируется графиком свойств критерия управления ϕ(t)=ƒ[F(t)] абсорбера (см. фиг.).

Обеспечение более продолжительного времени нахождения технологического процесса в рабочей точке А, то есть в максимуме степени насыщения абсорбента, достигается путем прогноза скорости дрейфа и прогноза направления перемещения точки А (положения рабочей точки на критерии управления). При этом достигается максимум степени насыщения абсорбента и как следствие обеспечивается минимум потерь сырья и более эффективное использование тощего абсорбента.

Текущая идентификация положения рабочей точки на критерии управления проводится по показаниям вторичного прибора для определения степени насыщения абсорбента, ϕ(j⋅TS) и по показаниям расходомера, F(j⋅TS) установленного на линии подачи тощего абсорбента. Из графика видно, что одному значению ϕ(j⋅TS) соответствуют две рабочие точки на критерии управления. Одна рабочая точка соответствует нисходящей ветви критерия < 0, а вторая рабочая точка соответствует восходящей ветви критерия > 0. Таким образом, для того, чтобы следить за перемещениями максимума степени насыщения достаточно знать знак производной .

Идентификация знака производной проводится следующим образом. Производится накопление текущих значений степени насыщения абсорбента, ϕ(j⋅TS) и текущих значений расхода тощего абсорбента, F(j⋅TS), по показаниям расходомера-регулятора, установленного на линии подачи тощего абсорбента. Собранные, таким образом, статистические данные о степени насыщения и расходе тощего абсорбента обрабатываются, вычислительным устройством, следующим образом.

По накопленным текущим значениям степени насыщения абсорбента, ϕ(j⋅TS) и текущим значениям расхода тощего абсорбента, F(j⋅TS), вычисляются оценки математического ожидания степени насыщения абсорбента, Mϕ и расхода тощего абсорбента, MF, на интервале идентификации длинной N точек измерения.

Вычисленные значения оценок математического ожидания вычитаются из статистических выборок текущих значений степени насыщения абсорбента, ϕ(j⋅TS) и текущих значений расхода тощего абсорбента, F(j⋅TS) с целью получения центрированных значений текущих значений степени насыщения абсорбента:

Δϕ(j⋅TS)=ϕ(j⋅TS) - Мϕ

и центрированных значений расхода тощего абсорбента:

ΔF(j⋅TS)=F(j⋅TS) - МF

По центрированным значениям степени насыщения абсорбента, Δϕ(j⋅TS) и расхода тощего абсорбента, ΔF(j⋅TS) вычисляются коэффициент корреляции между степенью насыщения и расходом тощего абсорбента по соотношению:

где TS - период опроса датчиков (время между соседними измерениями одной и той же физической величины), N - длина массива накапливаемой информации.

По центрированным значениям расхода тощего абсорбента, ΔF(j⋅TS)) вычисляется оценка дисперсии расхода тощего абсорбента по длине реализации:

Согласно метода наименьших квадратов, отношение коэффициента корреляции, KϕF, к дисперсии определяет оценку величины производной в рабочей точке технологического процесса:

где ΔF(j⋅TS) - текущие центрированные значения расхода тощего абсорбента; Δϕ(j⋅TS) - текущие центрированные значения степени насыщения; N - длина массива накапливаемой информации; TS - период опроса датчиков; j - порядковый номер измерения; ТИ - время идентификации, час; k - порядковый номер интервала идентификации.

Знак производной, полученный по накопленным текущим центрированным значениям расхода тощего абсорбента и текущим центрированным значениям степени насыщения, используется для корректировки направления изменения управляющего воздействия (расхода абсорбента) в сторону достижения максимума степени насыщения абсорбента.

Как показано на графике (см. фиг.) предложенный способ позволяет найти оптимальное значение расхода абсорбента при котором достигается максимум степени насыщения абсорбента, а следовательно обеспечивается повышение эффективности процесса абсорбции.

Таким образом, способ автоматического управления процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента в зависимости от степени его насыщения в ходе процесса абсорбции и коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, посредством измерения расхода абсорбента и вычисления степени насыщения абсорбента, сравнения с заданным значением степени насыщения абсорбента и корректировки расхода абсорбента, при котором направление изменения расхода абсорбента корректируют в соответствии со знаком производной зависимости степени насыщения от расхода абсорбента, обеспечивает повышение эффективности процесса абсорбции.

Способ автоматического управления процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента в зависимости от степени его насыщения в ходе процесса абсорбции и коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, посредством измерения расхода абсорбента и вычисления степени насыщения абсорбента ϕ по формуле

где xвх(t) - концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте на входе в абсорбер, F(i⋅τ) - расход абсорбента, х* - максимально возможная концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте при температуре абсорбции, hx(n⋅τ-i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «концентрация абсорбируемого компонента на входе в абсорбер - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, hF(n⋅τ-i⋅τ) - весовая функция абсорбера по каналу «расход абсорбента - концентрация абсорбируемого компонента на выходе из абсорбера» без учета времени запаздывания, τ - период дискретизации, t=(j⋅τ) - текущий момент времени, j - порядковый номер текущего времени, n - порядковый номер дискретно-весовой функции, i - порядковый номер измерения, сравнения с заданным значением степени насыщения абсорбента ϕзад, определения разности Δϕ=ϕ-ϕзад и корректировки расхода абсорбента по пропорционально-интегральному закону регулирования с использованием в качестве сигнала рассогласования величину Δϕ, отличающийся тем, что направление изменения расхода абсорбента корректируют в соответствии со знаком производной зависимости степени насыщения от расхода абсорбента, вычисляемым по уравнению

где ΔF(j⋅Ts) - текущие центрированные значения расхода тощего абсорбента, Δϕ(j⋅Ts) - текущие центрированные значения степени насыщения, N - длина массива накапливаемой информации, TS - период опроса датчиков, j - порядковый номер измерения, ТИ=N⋅TS - время идентификации, k - порядковый номер интервала идентификации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений. Описан способ проведения каталитической экзотермической реакции полимеризации в изотермическом режиме в газожидкостном полунепрерывном реакторе смешения с рубашкой и автоматическим регулированием температуры, изменением расхода теплоносителя и хладагента по отклонению температуры в реакторе от заданной.

Настоящее изобретение относится к способу гидроформилирования олефинов, в котором осуществляют контакт СО, Н2 и, по меньшей мере, одного олефина в присутствии катализатора гидроформилирования в текучей реакционной среде в, по меньшей мере, одном реакторе в условиях гидроформилирования, достаточных для образования, по меньшей мере, одного альдегидного продукта, удаляют поток текучей реакционной среды из, по меньшей мере, одного реактора и пропускают данный поток в теплообменник, удаляют некоторое количество тепла из данного потока с образованием охлажденного потока и возвращают охлажденный поток в реактор.

Настоящее изобретение относится к области автоматизации работы реакторов-полимеризаторов, в частности к способу управления реактором суспензионной полимеризации путем регулирования температурного режима в зоне реакции с помощью изменения подачи хладагента в рубашку реактора-полимеризатора и изменения скорости вращения мешалки.

Изобретения относятся к области изотермической кристаллизации солей из растворов, а точнее к способам и устройствам систем управления процессами кристаллизации в выпарных установках.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ автоматизации отделения карбонизации в производстве кальцинированной соды аммиачным способом включает использование дросселя 1, регулирующего уровень жидкости в колонне, дросселя 2, регулирующего выход суспензии из колонны в зависимости от температуры верха колонны, клапанов 3 и 4, регулирующих объемы на вводах 2-го и 1-го газов соответственно, дросселя 5, регулирующего температуру суспензии на выходе из колонны.

Изобретение относится к области добычи природного газа и может быть применено для предупреждения гидратообразования и разрушения гидратов в газосборных шлейфах (ГСШ), расположенных в районах Крайнего Севера.

Изобретение относится к способу контроля степени превращения изопрена в полимер. Контроль степени превращения изопрена в полимер в каталитическом процессе синтеза полиизопрена полимеризации изопрена в массе в реакторе периодического действия с охлаждаемой рубашкой осуществляют путем оценки косвенных характеристик процесса.

Изобретение относится к устройствам очистки промышленных стоков и может быть использовано на предприятиях электронной, приборостроительной промышленности, а также на производствах, имеющих в гальванические цеха и участки.

Изобретение может быть использовано при утилизации сероводорода в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности и цветной металлургии. Управление процессом получения элементарной серы по методу Клауса, включающим термическую стадию и, по меньшей мере, одну стадию каталитической конверсии, осуществляют путем регулирования в режиме реального времени стехиометрического соотношения объема воздуха горения к объему кислого газа, поступающих на термическую стадию.

Изобретение относится к области автоматического измерения физико-химических параметров жидкостей. Устройство содержит блок регистрации и управления, состоящий из вычислителя с программным обеспечением, включающего в себя алгоритм вычисления численных значений степени засоленности ДЭГ, который соединен передающими кабелями с терминалом ввода и отображения информации, дискретного модуля для управления установкой абсорбционной осушки газа и аналогового модуля для преобразования сигнала, полученного от кондуктометрического датчика, соединенных с вычислителем и блоком питания, измерительный модуль, состоящий из преобразователя сигналов и кондуктометрического датчика, соединенный с преобразователем сигналов специальным кабелем.

Предложенное изобретение относится к композиции для удаления серосодержащего соединения из углеводорода, где серосодержащее соединение представляет собой сероводород, соединение, содержащее группу -SH, или их смесь.

Изобретение относится к способу удаления оксигенатов из выходящего из реактора бутадиенового потока, включающему пропускание выходящего из реактора бутадиенового потока (12) в башню (30) гашения; охлаждение и гашение выходящего из реактора бутадиенового потока с образованием головного потока (32), содержащего углеводороды С4, и кубового потока (34), содержащего растворитель и оксигенаты; пропускание кубового потока (34) в отпарную колонну (60) оксигенатов; пропускание головного потока (32) в скруббер (50) оксигенатов для образования очищенного потока (52) С4 и кубового потока (54) скруббера; пропускание очищенного потока (52) С4 в абсорбер (70) С4 для образования головного потока (72) абсорбера, содержащего инертный газ, и кубового потока (74) абсорбера, содержащего соединения C4 и растворитель, причем указанный головной поток (72) абсорбера обеспечивает инертный газ для использования в отпарной колонне (60) оксигенатов; и пропускание инертного газа (72) в отпарную колонну (60) оксигенатов, и образование головного потока (62) отпарной колонны, содержащего оксигенаты и инертный газ, и кубового потока (64) отпарной колонны, содержащего растворитель.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Очистку технологических конденсатов от сероводорода и аммиака осуществляют в двух последовательно подключенных колоннах, снабженных массообменными устройствами: колонне выделения сероводорода 1 и колонне получения очищенной сточной воды 2, с выводом из этой системы очищенной сточной воды 13, газообразного сероводорода 18 и газовой смеси аммиака с остаточным сероводородом и водой 20.

Изобретение относится к способам очистки отходящих газов (пиролизного газа, дымовых газов от сжигания его или других углеводородов) от оксидов серы в теплоэнергетике, в металлургии и в других отраслях народного хозяйства с аналогичным составом отходящих газов.

Изобретение относится к гидрообработке потоков углеводородов, в частности к извлечению водорода и сжиженного нефтяного газа (СНГ) из подвергнутых гидрообработке потоков углеводородов.

Изобретение относится к устройству очистки отработавшего газа и устройству извлечения диоксида углерода. Устройство очистки отработавшего газа содержит блок абсорбции оксидов азота, выполненный с возможностью абсорбции и удаления оксидов азота из отработавшего газа с помощью жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем введения отработавшего газа, который выпущен из устройства системы сжигания топлива и содержит оксиды азота и диоксид углерода, линию выпуска отработавшего газа для выпуска очищенного отработавшего газа, линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая соединяет нижнюю часть и верхнюю часть блока абсорбции оксидов азота, линию отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая ответвляется от линии циркуляции жидкости, блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, выполненный с возможностью производства высвобожденного газа, содержащего монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем подогрева и регенерационной обработки отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию высвобожденного газа для ввода высвобожденного газа из блока подогрева/регенерации жидкости в линию выпуска отработавшего газа и линию выпуска регенерированной жидкости для ввода регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, из блока подогрева/регенерации жидкости в линию циркуляции жидкости.

Настоящее изобретение относится к жидкому абсорбенту для CO2 и/или H2S, а также устройству и способу с его использованием. Предложен жидкий абсорбент, который абсорбирует CO2 и/или H2S, содержащиеся в газе.

Группа изобретений относится к нефтегазовой и химической промышленности, а именно к установкам и способам очистки от H2S и CO2 природных, попутных, нефтезаводских и других промышленных высокосернистых углеводородных газов под давлением с использованием в качестве абсорбента водного раствора амина, например диэтаноламина.

Изобретение относится к технологии сжижения газов. Система 1 сжижения природного газа включает в себя установку 2 понижения давления сырьевого газа, первый теплообменник 14 для нагревания с помощью теплообмена с хладагентом сырьевого газа, давление которого было понижено, нагревательное устройство 8 для нагревания сырьевого газа, который подается из первого теплообменника.

Изобретение относится к способу окончательной обработки мочевины. Способ включает: (а) удаление воды из водного раствора мочевины путем выпаривания и конденсации в первой секции выпаривания и конденсации до получения расплава мочевины; (б) окончательную обработку по меньшей мере первой части указанного расплава мочевины, включающую стадию гранулирования, причем в результате указанной окончательной обработки получают твердую мочевину и загрязненный воздух, содержащий пылевидную мочевину и аммиак; (в) очистку по меньшей мере части указанного загрязненного воздуха по меньшей мере в одном очистном устройстве, причем указанная очистка включает очистку путем промывки кислотой с использованием воды и кислоты и очистку от пыли, причем в результате указанной очистки путем промывки кислотой получают водный раствор, содержащий мочевину и соли аммония; (г) выпаривание по меньшей мере части указанного водного раствора, содержащего мочевину и соли аммония, во второй секции выпаривания до получения жидкого потока, содержащего мочевину и соли аммония, и газового потока; (д) конденсацию указанного газового потока во второй секции конденсации до получения рециклового водного потока; е) использование по меньшей мере части указанного рециклового водного потока для промывки загрязненного воздуха, указанного выше в пункте (в); (ж) превращение по меньшей мере части указанного жидкого потока, содержащего мочевину и соли аммония, в твердые частицы и (з) использование указанных твердых частиц в качестве зародышей на указанной стадии гранулирования.

Изобретение относится к области повышения эффективности функционирования процессов и аппаратов и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, нефтяной, газоперерабатывающей, металлургической и пищевой промышленности. Способ автоматического управления процессом абсорбции путем изменения расхода абсорбента в зависимости от степени его насыщения в ходе процесса абсорбции и коррекцией по концентрации абсорбируемого компонента в абсорбере на входе в абсорбер, посредством измерения расхода абсорбента и вычисления степени насыщения абсорбента, сравнения с заданным значением степени насыщения абсорбента и корректировки расхода абсорбента, при этом направление изменения расхода абсорбента корректируют в соответствии со знаком производной зависимости степени насыщения от расхода абсорбента, вычисляемым по уравнению где - текущие центрированные значения расхода тощего абсорбента, - текущие центрированные значения степени насыщения, N - длина массива накапливаемой информации, TS - период опроса датчиков, j - порядковый номер измерения, - время идентификации, k - порядковый номер интервала идентификации. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса абсорбции. 1 ил.

Наверх