способ автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны путем стабилизации перепада давления кипящего циркулирующего продукта в подогревателе с коррекцией по температуре отгонной части ректификационной колонны, отличающийся тем, что расход топлива в подогреватель регулируют в зависимости от перепада давления циркулирующего продукта в трубчатом змеевике подогревателя с дополнительной коррекцией по скорости изменения отношения расходов питания и циркулирующего продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического регулирования процесса ректификации и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны путем изменения расхода топлива в подогреватель циркулирующего нижнего продукта в зависимости от температуры отгонной части колонны (Шувалов В.В. Огаджанов Г.А. Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М. Химия, 1991. С. 439, 440).

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает стабилизацию парового потока в ректификационной колонне, т.к. на процесс парообразования влияет изменение давления и состава питания, что приводит к низкому качеству регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны путем стабилизации перепада давления циркулирующего продукта в подогревателе (А.с. СССР N 538723, опубл. Б.И. N 46 15.12.76).

Недостатком известного способа является большая инерционность системы регулирования при возмущении со стороны расхода питания, что приводит к ухудшению качества продуктов разделения.

Изобретение направлено на решение задачи стабилизации качества продуктов разделения ректификационной колонны при переменном расходе питания. Решение задачи опосредовано новым техническим результатом, который заключается в повышении точности регулирования теплового режима колонны.

Данный технический результат достигается тем, что в способе автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны путем стабилизации перепада давления кипящего циркулирующего продукта в подогревателе с коррекцией по температуре отгонной части ректификационной колонны, согласно изобретению расход топлива в подогреватель регулируют в зависимости от перепада давления циркулирующего продукта в трубчатом змеевике подогревателя с дополнительной коррекцией по скорости изменения отношения расходов питания и циркулирующего продукта. При этом происходит уменьшение величины перерегулирования и времени переходного процесса при возмущении со стороны расхода питания, что приводит к повышению точности регулирования температуры отгонной части ректификационной колонны и уменьшению дисперсии показателей качества получаемых продуктов.

Существенные признаки: стабилизация перепада давления кипящего циркулирующего продукта в подогревателе с коррекцией по температуре отгонной части ректификационной колонны.

Отличительные признаки: расход топлива в подогреватель регулируют в зависимости от перепада давления циркулирующего продукта в трубчатом змеевике подогревателя с дополнительной коррекцией по скорости изменения отношения расходов питания и циркулирующего продукта.

На чертеже изображена принципиальная схема автоматического регулирования теплового режима ректификационной колонны, реализующая предложенный способ.

Схема содержит ректификационную колонну 1, датчик 2 расхода питания, датчик 3 расхода циркулирующего продукта в подогреватель 4, датчик 5 и регулятор 6 перепада давления циркулирующего продукта, исполнительный механизм 7 на линии подачи топлива в подогреватель, датчик 8 и регулятор 9 температуры отгонной части ректификационной колонны, функциональный блок 10, сумматор 11.

Способ осуществляется следующим образом.

В реактификационную колонну 1 подают многокомпонентную углеводородную смесь, расход которой измеряют датчиком 2. Циркулирующий продукт, расход которого измеряют датчиком 3, нагревают в подогревателе 4 и подают в отгонную часть колонны 1. Перепад давления кипящего циркулирующего продукта в трубчатом змеевике подогревателя 4 измеряют датчиком 5 и регулируют изменением расхода топлива в подогреватель по сигналу с регулятора 6 исполнительным механизмом 7. Датчиком 8 измеряют температуру отгонной части ректификационной колонны 1. Сигнал регулятора 9 температуры поступает в сумматор 11, в который также поступает корректирующий сигнал функционального блока 10, соответствующий скорости изменения отношения расходов питания и циркулирующего продукта. Выходной сигнал сумматора 11 служит заданием регулятору 6 перепада давления циркулирующего продукта.

Пример конкретного выполнения.

Данный пример был осуществлен на установке АТ-5 нефтеперерабатывающего завода АООТ "ЛУКойл Пермнефтеоргсинтез".

В ректификационную колонну блока вторичной перегонки бензина К10 (поз.1) диаметром 3000 мм, оборудованную 60 тарелками S-образного типа и работающую под давлением P_k 0,09 0,15 МПа, подают многокомпонентную углеводородную смесь бензиновую фракцию 62 180^oC. Исходная фракция с расходом Q_п 70 90 м³/ч, измеряемым датчиком 2, и температурой t_п 140-150^oC поступает в колонну на 25 тарелку (счет снизу). С низа колонны выводят фракцию 105 180^oC, часть которой с расходом Q_п 50 70 м³/ч, измеряемым датчиком 3, нагревают в трубчатой печи 4 и подают в отгонную часть ректификационной колонны. Перепад давления циркулирующего продукта в трубчатом змеевике печи P 0,3 0,65 МПа измеряют датчиком 5 и регулируют изменением расхода топливного газа в печь по сигналу с регулятора 6 исполнительным механизмом 7. Регулятор 9 по сигналу с датчика 8, измеряющего температуру отгонной части ректификационной колонны t_о 150 160^oC, генерирует управляющий сигнал, поступающий в сумматор 11, где суммируется с корректирующим сигналом функционального блока 10, соответствующим скорости изменения отношения расходов питания и циркулирующего продукта. Сумматор 11 изменяет задание регулятору 6 перепада давления циркулирующего продукта.

В таблице представлены показатели технологического режима и результаты лабораторных анализов фракционного состава питания (фракции 62 180^oC) и продуктов разделения ректификационной колонны (фракций 62 105^oC и 105 - 180^oC) по ГОСТ 2177 82 при автоматическом регулировании теплового режима колонны согласно предлагаемому способу (вариант 1) и прототипу (вариант 2).

Сравнение результатов, приведенных в таблице, показывает, что при переменном расходе питания автоматическое регулирование теплового режима ректификационной колонны согласно предлагаемому способу позволяет в 1,7 раза повысить точность регулирования температуры отгонной части колонны, что приводит к уменьшению дисперсии показателей качества продуктов разделения в 1,9 раза.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа заключается в стабилизации качества продуктов разделения ректификационной колонны при переменном расходе питания. Другое преимущество заключается в уменьшении вероятности получения некондиционных продуктов, при этом появляется возможность изменения границы деления продуктов таким образом, чтобы уменьшить температуру отгонной части колонны, а следовательно, и расход энергоресурсов на нагрев циркулирующего продукта.