Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола

 

Союз Соеетсккк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЬВтОЕСКОМЬ СВИДДПЛЬСтВЬ р»977450 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 11. 06. 81 (21) 3298815/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30;1182, Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30.1182 (51) М. Кл.З

С 07 С 31/04

G 05 0 27/00

Государственный комитет ссср по деиам изобретений и открытий

РИ НФ 66. 012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Баженов, А.A.Ãîâîðîâ, В.В.Подсевалов и В.И.Саловщков .-!

i

Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Щекинское производственное объединейие "Азов-"...» им.50-летия СССР (71) Заявители (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

PEiKHNA B K0 OHHE CHHTE3A NETAHOJIA

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических процессов, в частности процесса синтеза метанола, и может быть использовано в химической промыаленности.

Известно устройство для автоматического регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола, содержащее основной и вспомогательный (дополнительный автономный) регулятор, входы которых подключены к сумматору, первый вход которого связан с датчиком температуры горячей точки колонны, а также дифференциатор, вход которого соединен с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метано ла, содержащее основной и вспомогательный регуляторы, входы которых параллельно подключены к выходу первого сумматора, первый вход которого связан с датчиком температуры горячей точки колонны, дифференциатор, первый вход которого соединен с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления, выход основного регулятора параллельно подключен к клапану подачи воды в систему охлаждения и к второму входу вспомогательного регулятора, выход которого через второй, третий и четвертый сумматоры параллельно соединен с соответствующими клапанами подачи воды в змеевики ох1О лаждения (2).

Во всех известных устройствах основной регулятор (различной конструк- ции ) осуществляет стабилизацию температурного-режима в колонне синтеза метанола, воздействуя на общий исполнительный механизм, который изменяет расходохлаждающей водыиз сосуда высокого давления через змеевики системы охлаждения. Имеется также дополнительный вспомогательный регулятор различной конструкции), воздействующий каким-либо образом (в зависимости от конструкции ) на остальные исполнительные механизмы систеж охлаждения.

Кроме того, в устройствах выходной сигнал основного регулятора дополнительно корректируют по скорости измекения уровня в сосуде высокого давле- имя. Для этого в .схемах устройств регулирования установлен дифференциа,977450 тор, связанный с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления.

Однако известные устройства имеют следующие недостатки: незначительные по величине высокочастотные помехи на

10 выходе датчика уровня воды в сосуде высокого давления усиливаются дифференциатором, а затем, поступая на входы регуляторов, усиливаются дополнительно и регуляторами, что затрудняет работу элементов системы регулирования., система регулирования плохо отрабатывает изменения заданного значения температурного режима вследствие больших значений сигналов стабилизации по дополнительному каналу коррекции (по уровню воды); при различных отказах (неполадках) в схеме измерения уровня воды, например ненормальная работа датчика уровня, f5 устройство регулирования температуры по сути дела выходит из строя, если, конечно, вовремя не отключить канал коррекции по уровню воды, что воэможно только при запланированных работах нию качества регулирования температуры, что в свою очередь уменьшает производительность колонны синтеза метанола.

Цель изобретения — повышение производительности колонны за счет повышения качества регулирования температурного режима.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержи нелинейное звено и блок переключения, при этом выход дифференциатора параллельно подключен ко

40 входам нелинейного звена и блока переключения, выход которого связан со вторым входом дифференциатора, а вы- ход нелинейного звена соединен со вторым входом первого сумматора.

На чертеже показана структурная схема устройства для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола.

Устройство состоит из объекта регулирования, где свежий синтез-гаэ через смеситель 1 подают в колонну

2 синтеза метанола, зона реакции которой состоит иэ четырех катализаторных корзин (KK-1 — KK-4) разделенных чмеевиками 3-5 системы охлажде60 ния. Система охлаждения состоит из котла-утилизатора б, сосуда 7 высокого давления и циркуляционного насоса 8.

Прореагировавший газ из колонны синтеза проходит затем через конден65 с датчиком УРовня. В остальных случаях отключение канала коррекции .(вручную) происходит тогда, когда по вине канала коррекции произошли большие отклонения температурного режима от. заданного, Это снижает надежность всей системы управления.

Все эти недостатки приводят к снижесатор 9, сепаратор 10 и резервуар 11 готового продукта — метанола. Оставшаяся часть газа всасывается турбоциркуляционным (дожимающиМ) компрессором 12 и через смеситель 1 рециркулируется в колонну синтеза. Для предотвращения значительного накопления в системе инертных примесей часть циркуляционного газа отводится в виде продувочных газов.

Устройство регулирования содержит датчик 13 температуры горячей точки

KQJIoHRhl первый сумматор 14, вспомогательный и основной регуляторы 15 и 16, датчик 17 уровня воды в сосуде высокого давления, дифференциатор 18, нелинейное звено 19, блок 20 переключения, клапан 21 подачи воды в систему охлаждения, клапаны 22-24 подачи воды в змеевики охлаждения, второй, третий, и четвертый сумматоры

25-27 каналов коррекции расхода воды.

Сигнал от датчика 13 температуры поступает на сумматор 14, куда поступает также через нелинейное звено

19 сигнал с дифференциатора 18, связанного с датчиком 17 уровня воды в сосуде высокого давления. Переключающий вход дифференциатора 18 соединен с блоком 20 переключения, вход которого связан с выходом этого же дифференци атора. Выход сумматора 14 подключен к основному регулятору 16, воздействующему на общий клапан 21 в системе охлаждения. Выход основного регулятора поступает также на контрольную точку вспомогательного регулятора 15, вход которого соединен с выходом сумматора 14. Выходной сигнал регулятора

15 поступает на один из входов каждого из сумматоров 25-27, другие входы которых подключены к каналам коррек- ции расхода воды через змеевики охлаждения. Выходные сигналы сумматора поступают на клапаны 22-24. Нелинейное звено 19 имеет характеристику типа настраиваемой эоны нечувствительности.

Устройство работает следующим образом.

При постоянном (стабилизированном) температурном режиме колонны синтеза наблюдаются высокочастотные колебания уровня воды в сосуде высокого давления, а следовательно, и колебания на выходе дифференциатора 18. Эти колебания (помехи) происходят с не,большой амплитудой и генерируются, повидимому, датчиком уровня, а также самим дифференциатором, который, кроме того, и усиливает колебания (почти незаметные) с датчика уровня. Минимальная величина зоны нечувствительности нелинейного звена 19 выбирается таким образом, чтобы в этом режиме выходной сигнал звена был равен нулю.

977450

Уровень воды в сосуде высокого давления быстрее реагирует на изменения температурного !режима, чем сигнал с термопары (датчик 13), измеряющей температуру в колонне синтеза. Это объясняется малой инерционностью змеевиков системы охлаждения. В этом случае сигнал с выхода дифференциатора 18 превышает величину зоны нечувствительности звена 19, на выходе которого появляется сигнал 10 коррекции по уровню воды, который поступает через сумматор 14 на входы регуляторов 16 и 15.

При больших по величине сигналах с выхода дифференциатора 18 (больше 15 заданных) на выходе блока 20 переключения параметров появляется управляющий сигнал, который устанавливает в дифференциаторе очень маленькое значение постоянной времени дифференци- 20 рования. В результате выходной сигнал дифференциатора уменьшается и быстро входит в заданные пределы. На выходе блока 20 появляется нулевой управляющий сигнал, который устанавливает в дифференциаторе прежнее (заданное) значение постоянной времени.

В дальнейшем этот процесс повторяется, если выход дифференциатора вновь выйдет за заданные пределы изменения.

Дифференциатор 18 с ограничением выходного сигнала (блок 20) построен на базе пневматического устройства прямого предварения, в котором в качестве ограничиваемого параметра принят сигнал разности входного и выходного давления (сигнал производной), Такая схема обеспечивает повышенную точность работы устройства при наличии ограничений выходного сигнала.

Таким образом, нелинейное звено 40

19 с настраиваемой зоной нечувствительности позволяет отстроиться от высокочастотных помех, возникающих по каким-либо причинам в канале коррекции по уровню воды. A блок 20 поз- 45 воляет ограничить сигнал коррекции (по абсолютной величине) на уровне, не превышающем значение д — настройка блока 20 переключения параметров дифференциатора. Теперь при больших «О изменениях уровня воды в сосуде высокого давления, точнее при резких изменениях выходного сигнала с датчика уровня, сигнал коррекции находит ся в пределах от -д до +д . При внезапных отказах схемы измерения уровня воды сигнал коррекции также не выходит за эти пределы. Система регулирования быстрее отрабатывает изменения заданного значения температурного режима вследствие ограничения сигналов стабилизации по дополнительному каналу коррекции по уровню воды.

Применение предлагаемого устройства регулирования с коррекцией по уровню воды позволяет повысить качество регулирования температурного режима, увеличить надежность системы управления, что в конечном счете повышает производительность колонны синтеза метанола.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола, содержащее основной и вспомогательный регуляторы, входы которых .-параллельно подключены к выходу первого сумматора, первый вход которого связан с датчиком температуры горячей точки колонны, дифференциатор, первый вход которого соединен с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления, выход основного регулятора параллельно подключен к клапану подачи воды в систему охлаждения и к второму входу вспомогательного регулятора, выход которого через второй, третий и четвертый сумматоры параллельно соединен с соответствующими клапанами подачи воды в змеевики охлаждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности колонны за счет повышения качества регулирования температурного режима, оно дополнительно содержит нелинейное звено и блок переключения, при этом выход,дифференциатора параллельно подключен к входам нелинейного звена и блока переключения, выход которого связан с вторым входом дифференциатора, а выход нелинейного звена соединен с вторым входом первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 532598, кл. С 07 С 31/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2896820/23-26, кл. С 07 С 31/06, 1980.

Составитель Г.Огаджанов

Редактор С.Юско Техред И.Гайду Корректор Г 0rap

Заказ 9109/30 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4