SU1353456A1 - Apparatus for automatic regulation of operation of rectifying tower - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройству дл  автоматического регулировани  работы ректификационной колонны, может быть использовано в нефтехимической промышленности и позвол ет минимизировать суммарные энергозатраты на процесс, а также повысить производительность колонны за счет улучшени  качества регулировани . Устройство содержит контур регулировани  температуры на выходе из печи: датчик температуры (Д) 7, регул тор (Р) 6, исполнительный механизм (ИМ) 8 на линии подачи топлива в печь; контур регулировани  расхода вод ного пара в колонну: Д 13 расхода, Р 12, ИМ 14 на линии подачи вод ного пара. К камере задани  Р 12 подключен ограничитель 11, вход которого св зан с последовательно соединенными Д расхода сырь  блок 2 извлечени  квадратного корн , блок 9 умножени  на посто нный коэффициент и сумматор 10. Выход блока 2 через последовательно соединенные блок 3 умножени , сумматор 4 и ограничитель 5 подключен к камере задани  Р 6 температуры. 1 ил. i (Л ОО СП СО 4 сд 05The invention relates to a device for automatic control of the operation of a distillation column, can be used in the petrochemical industry and allows minimizing the total energy consumption for the process, as well as increasing the productivity of the column by improving the quality of regulation. The device contains a circuit for controlling the temperature at the outlet of the furnace: a temperature sensor (D) 7, a controller (P) 6, an actuator (IM) 8 on the fuel supply line to the furnace; water vapor flow control loop: D 13 flow rate, P 12, IM 14 on the steam supply line. A limiter 11 is connected to the task chamber P 12, the input of which is connected with series-connected raw material consumption units of a square root extraction unit 2, a constant multiplication unit 9 and an adder 10. The output of a unit 2 through a serially connected multiplication unit 3, an adder 4 and a limiter 5 is connected to the temperature setting chamber P 6. 1 il. i (L OO JV CO 4 cd 05

Description

10ten

Если Рзб Рлд1сс5, Т.е. задание регул тору температуры выхода из печи превышает максимальное допустимое значение температуры по услови м технической эксплуатации , усталовленного с помощью ограничител  5, последний не пропускает н-а регул тор 6 сигнал ft е, а передает в качестве задани  регул тору б сигнал Рма1и:5, что Не позвол ет подн тьс  температуре на выходе из печи выше допустимого значени .If Rzb Rldd1ss5, Ie setting the temperature of the furnace out of the furnace exceeds the maximum allowable temperature value according to the technical conditions of operation, laid down with limiter 5, the latter does not let the controller 6 pass the signal, but sends the signal Rmay: 5 as a task to the controller, which prevents the temperature at the exit of the furnace from rising above the permissible value.

Задание регул тору расхода вод ного пара в колонну 12 формируют датчик 1 расхода сырь , блок 2 извлечени  квадратного корн , блок 9 умножени  на посто нИзобретение относитс  к устройствам дл  автоматического регулировани  ввода тепла Б ректификационную колонну и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности .Setting the steam flow rate controller to column 12 forms the raw material consumption sensor 1, square root extraction unit 2, stationary multiplication unit 9 The invention relates to devices for automatically controlling heat input to the distillation column and can be used in the oil refining and petrochemical industry.

Цель изобретени  - минимизаци  суммарных энергозатрат на процесс и повышение производительности колонны за счет улучшени  качества регулировани .The purpose of the invention is to minimize the total energy consumption per process and increase the productivity of the column by improving the quality of regulation.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства дл  автоматического регулировани  работы ректификационной ко- лоннььThe drawing shows a schematic diagram of an apparatus for automatic control of the operation of a distillation column.

Устройство содержит датчик 1 расхода сырь , св занный с блоком 2 извлечени  15 коэффициент и сумматор 10 квадратного корн , первый выходной сигналRs 12 Кз-К4р,The device comprises a raw material consumption sensor 1 associated with an extraction unit 2 15 coefficient and an adder 10 square root, a first output signal Rs 12 Cs-K4p,

которого соединен с блоком 3 умножени  на посто нный коэффициент,св занным с сумматором 4, выход которого через ограничитель 5 соединен с первым входом регул тора 6 температуры, св занный вторым входом с датчиком 7 температуры сырь  на выходе из печи, а выходом - с исполнительным механизмом 8 на линии топлива в печь. Второй выходной сигнал блока 2 извлечени  квадратного корн  св зан с блоком 9 умножени  на посто нный коэффициент, соединенный с сумматором 10, выходной сигнал которого через ограничитель 11 поступает на первый вход регул тора 12, соединенный вторым входом с выходом дат20which is connected to a constant multiplication unit 3 connected with an adder 4, the output of which is connected through a limiter 5 to the first input of the temperature controller 6, connected by a second input to the sensor 7 of the raw temperature at the exit of the furnace, and the output from the executive mechanism 8 on the fuel line to the furnace. The second output signal of the square root extraction unit 2 is connected to the constant multiplication unit 9 connected to the adder 10, the output of which through the limiter 11 is fed to the first input of the regulator 12 connected to the second input with the output of dat20

2525

где РЗ 12 - задание регул тору расхода вод ного пара в колонну;where РЗ 12 is the task of regulating the flow rate of water vapor in the column;

Кз - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывани  в колонне;Cs is the coefficient taking into account the position of the region of the flooding mode in the column;

К4 - коэффициент, определ ющий зависимость расхода вод ного пара от расхода сырь .К4 is the coefficient determining the dependence of the steam consumption on the raw material consumption.

Если Рз12 Рнам11, т.е. если задание регул тору расхода вод ного пара в колонну выше максимально допустимого значени , установленного на ограничителе 11, последний не пропускает на регул тор 12 сигнал F 12, а передает в качестве задани  регул тору 12 сигнал Рткоп, что не позвол етIf Rz12 Rnam 11, i.e. if the setting of the steam flow rate regulator in the column is higher than the maximum allowable value set on limiter 11, the latter does not transmit the F 12 signal to the regulator 12, but sends the Rtkop signal as a task to the regulator 12, which does not allow

чика 13 расхода вод ного пара -в колонну, зО Увеличить расход вод ного пара вышеChika 13 water consumption - in the column, ZO Increase the consumption of water vapor above

максимально допустимого значени .maximum permissible value.

а выходом - с исполнительным механизмом 14 на линии вод ного пара в колонну .and the output is with an actuator 14 on the water vapor line to the column.

Устройство дл  автоматического регулировани  ввода тепла в ректификационную колонну имеет два св занных контура регулировани : контур регулировани  температуры сырь  на выходе из печи путем изменени  расхода топлива, подаваемого в печь, в зависимости от расхода сырь  и текущего значени  температуры и контурThe device for automatic control of heat input to the distillation column has two associated control circuits: a circuit for controlling the temperature of the raw material at the outlet of the furnace by varying the consumption of fuel supplied to the furnace, depending on the consumption of the raw material and the current temperature and circuit

3535

максимально допустимого значени .maximum permissible value.

В установивщемс  состо нии регул торы 6 и 12 с помощью исполнительных механизмов 8 и 14 поддерживают минимальные суммарные энергозатраты, обеспечива  работу колонны в режиме «пред- захлебывани .In the steady state, the controllers 6 and 12 with the help of the actuators 8 and 14 support the minimum total energy consumption, ensuring the operation of the column in the “pre-choking” mode.

Например, в колонну поступает 796 т/ч сырь , температура сырь  на выходе из печи 357°С, расход топлива 9,79 т ут/ч (тонна условного топлива в час), расходFor example, the column receives 796 t / h of raw materials, the temperature of the raw material at the exit of the furnace is 357 ° C, the fuel consumption is 9.79 tons of u / h (ton of equivalent fuel per hour), the consumption

регулировани  расхода вод ного пара в. ко- 40 вод ного пара 14465 кг/ч, паровой потокcontrolling the flow rate of water vapor c. co-40 water vapor 14465 kg / h, steam flow

в колонне (сумма потоков углеводородных паров и вод ного пара) 72920 , паровой поток режима «захлебывани  72925 , суммарные удельные энергозатраты 14,45 Кг ут/т сырь .in the column (the sum of hydrocarbon vapor and water vapor streams) is 72920, the vapor flow of the flooding mode is 72925, the total specific energy consumption is 14.45 Kg ut / t of raw material.

45 При изменении расхода сырь  (снижении до 717 т/ч) измен етс  выходной сигнал датчика 1 расхода сырь , что измен ет (уменьшает) выходной сигнал блока 2 извлечени  квадратного корн  и приводит к последовательному изменению (уменьшению ) выходных сигналов блока 3 умножени  на посто нный коэффициент и сумматора 4, определ ющих задание регул тору 6 температуры (температура на выходе из печи должна быть понижена до 35ГС). Изсс мененный выходной сигнал сумматора 4, поступа  через ограничитель 5 на регул тор 6, нарущает в нем равновесие (текущее значение температуры, измеренное45 When the raw material consumption changes (decrease to 717 t / h), the output signal of the raw material consumption sensor 1 changes, which changes (reduces) the output signal of the square root extractor 2 and leads to a sequential change (decrease) in the output signals of the multiplier 3 constant This coefficient and the adder 4, which determine the task of the temperature controller 6 (the temperature at the exit of the furnace must be lowered to 35 ° C). The modified output signal of the adder 4, coming through the limiter 5 to the regulator 6, violates its equilibrium (the current temperature value, measured

лонну в зависимости от расхода сырь  и текущего значени  расхода вод ного пара.depending on the consumption of raw materials and the current value of the consumption of water vapor.

Задание регул тору 6 температуры сырь  на выходе из печи формируют датчик 1 расхода сырь , блок 2 извлечени  квадратного корн , блок 3 умножени  на посто нный коэффициент и сумматор 4Setting the raw material temperature controller 6 at the exit of the furnace forms the raw material consumption sensor 1, the square root extracting unit 2, the constant multiplication unit 3 and the adder 4

R,,F+K2. где Рае - задание регул тору температурыR ,, F + K2. where Paradise is the task of controlling the temperature controller

сырь  на выходе из печи; F - текущее значение расхода сырь raw materials at the exit from the furnace; F - current value of raw materials consumption

в колонну;in the column;

Ki - коэффициент, определ ющий зависимость температуры нагрева сырь  на выходе из печи от расхода сырь ;Ki is the coefficient determining the dependence of the heating temperature of the raw material at the exit of the furnace on the consumption of the raw material;

К2 - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывани  в колонне.K2 is the coefficient taking into account the position of the region of the flooding mode in the column.

5050

00

Если Рзб Рлд1сс5, Т.е. задание регул тору температуры выхода из печи превышает максимальное допустимое значение температуры по услови м технической эксплуатации , усталовленного с помощью ограничител  5, последний не пропускает н-а регул тор 6 сигнал ft е, а передает в качестве задани  регул тору б сигнал Рма1и:5, что Не позвол ет подн тьс  температуре на выходе из печи выше допустимого значени .If Rzb Rldd1ss5, Ie setting the temperature of the furnace out of the furnace exceeds the maximum allowable temperature value according to the technical conditions of operation, laid down with limiter 5, the latter does not let the controller 6 pass the signal, but sends the signal Rmay: 5 as a task to the controller, which prevents the temperature at the exit of the furnace from rising above the permissible value.

Задание регул тору расхода вод ного пара в колонну 12 формируют датчик 1 расхода сырь , блок 2 извлечени  квадратного корн , блок 9 умножени  на посто н5 коэффициент и сумматор 10 Rs 12 Кз-К4р,The task of controlling the flow rate of water vapor in the column 12 is formed by the raw material consumption sensor 1, the square root extraction unit 2, the multiplication unit by the constant h5 coefficient 9 and the adder 10 Rs 12 Кз-К4р,

коэффициент и сумматор 10 Rs 12 Кз-К4р, coefficient and adder 10 Rs 12 Кз-К4р,

где РЗ 12 - задание регул тору расхода вод ного пара в колонну;where РЗ 12 is the task of regulating the flow rate of water vapor in the column;

Кз - коэффициент, учитывающий положение области режима «захлебывани  в колонне;Cs is the coefficient taking into account the position of the region of the flooding mode in the column;

К4 - коэффициент, определ ющий зависимость расхода вод ного пара от расхода сырь .К4 is the coefficient determining the dependence of the steam consumption on the raw material consumption.

Если Рз12 Рнам11, т.е. если задание регул тору расхода вод ного пара в колонну выше максимально допустимого значени , установленного на ограничителе 11, последний не пропускает на регул тор 12 сигнал F 12, а передает в качестве задани  регул тору 12 сигнал Рткоп, что не позвол етIf Rz12 Rnam 11, i.e. if the setting of the steam flow rate regulator in the column is higher than the maximum allowable value set on limiter 11, the latter does not transmit the F 12 signal to the regulator 12, but sends the Rtkop signal as a task to the regulator 12, which does not allow

Увеличить расход вод ного пара вышеIncrease steam consumption above

максимально допустимого значени .maximum permissible value.

В установивщемс  состо нии регул торы 6 и 12 с помощью исполнительных механизмов 8 и 14 поддерживают минимальные суммарные энергозатраты, обеспечива  работу колонны в режиме «пред- захлебывани .In the steady state, the controllers 6 and 12 with the help of the actuators 8 and 14 support the minimum total energy consumption, ensuring the operation of the column in the “pre-choking” mode.

Например, в колонну поступает 796 т/ч сырь , температура сырь  на выходе из печи 357°С, расход топлива 9,79 т ут/ч (тонна условного топлива в час), расходFor example, the column receives 796 t / h of raw materials, the temperature of the raw material at the exit of the furnace is 357 ° C, the fuel consumption is 9.79 tons of u / h (ton of equivalent fuel per hour), the consumption

датчиком 7, равно 357°С, а должно быть 351°С), что приводит к изменению (уменьшению ) выходного сигнала регул тора 6, вызывающего изменение положени  исполнительного механизма 8, обеспечивающего изменение (сокращение) расхода топлива в печь, которое продолжаетс  до тех пор, пока температура на выходе из печи достигает заданного значени , что приводит к восстановлению равновеси  в регул торе 6. Ограничитель 5 настроен по максимуму, т.е., если задание регул тору 6 температуры, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырь , блоком 2 извлечени  квадратного корн , блоко.м 3 умножени  на посто нный коэффициент и сумматором 4, выше максимально допустимой по правилам технической эксплуатации, ограничитель 5 передает регул тору 6 задание на уровне .максимально допустимой температуры.sensor 7, equal to 357 ° C, and should be 351 ° C), which leads to a change (decrease) in the output signal of the regulator 6, causing a change in position of the actuator 8, which provides a change (reduction) in fuel consumption in the furnace, which lasts until pores until the furnace exit temperature reaches a predetermined value, which leads to the restoration of equilibrium in controller 6. Limiter 5 is set to the maximum, i.e., if the task for controller 6 is temperature, produced by sensor 1 for raw material consumption, the square extraction unit 2 about the root, block.m 3 multiplied by a constant factor and the adder 4, above the maximum permissible according to the rules of technical operation, the limiter 5 transmits to the controller 6 a task at the level of the maximum permissible temperature.

Одновременно измененный (уменьшенный ) выходной сигнал блока 2 извлечени  квадратного корн  вызывает изменение (уменьшение) выходного сигнала блока 9 умножени  на посто нный коэффициент и изменение (увеличение) выходного сигнала сумматора 10, определ ющих задание регул тору 12 расхода вод ного пара (расход вод ного пара должен быть повышен до 18475 кг/ч). Измененный выходной сигнал сумматора 10, поступа  через ограничитель 11 в регул тор 12, нарушает в нем равновесие (текущее значение расхода вод ного пара, замер емое датчиком 13, равно 14465 кг/ч, а должно быть 18475 кг/ч), что приводит к изменению (увеличению) выходного сигнала регул тора 12, вызывающего изменение положени  исполнительного механизма 14, обеспечивающего изменение (повышение) расхода вод ного пара в колонну, которое продолжаетс  до тех пор, пока расход вод ного пара достигает заданного значени , что приводит к восстановлению равновеси  в регул торе 12. Ограничитель 11 настроен по максимуму, т.е., если задание на расход вод ного пара, вырабатываемое датчиком 1 расхода сырь , блоком 2 извлечени  квадратного корн , блоком 9 умножени  на посто нный коэффициент и сумматором 10, превышает мак0At the same time, the changed (reduced) output signal of the square root extraction unit 2 causes a change (decrease) in the output signal of the constant multiplication unit 9 and a change (increase) in the output signal of the adder 10, which determine the task for the water vapor flow controller 12 (water flow the pair should be raised to 18,475 kg / h). The modified output signal of the adder 10, entering through the limiter 11 into the regulator 12, disrupts its equilibrium (the current value of the flow of water vapor measured by the sensor 13 is equal to 14465 kg / h, and should be 18475 kg / h), which leads to a change (increase) in the output signal of the controller 12, which causes a change in the position of the actuator 14, which causes a change (increase) in the flow rate of water vapor in the column, which continues until the flow rate of water vapor reaches a predetermined value, which leads to recovery The controller 11 is set to maximum, i.e., if the task for the consumption of water vapor produced by the raw material consumption sensor 1, the square root extraction unit 2, the constant multiplication unit 9 and the adder 10 exceeds max.

5five

00

симально допустимое значение, ограничитель 11 передаст регул тору 12 задание на уровне максимально допустимого значени .the maximum allowable value, the limiter 11 will transmit to the controller 12 the task at the level of the maximum allowable value.

В новом установившемс  состо нии при расходе сырь  717 т/ч температура на выходе из печи равна 351°С (на 6°С ниже), расход топлива 8,01 т ут/ч (на 1,78 т ут/ч меньше), расход вод ного пара 18475 кг/ч (на 4010 кг/ч выше), паровой поток в колонне 72714 , паровой поток режима «захлебывани  72925 , суммарные удельные энергозатраты на процесс 10,30 кг ут/т сырь , снижение удельных энергозатрат на 4,15 кг ут/т сырь , экономи  топлива 1,78 т ут/ч.In the new steady state, when the raw material consumption is 717 t / h, the temperature at the exit of the furnace is 351 ° С (6 ° С lower), the fuel consumption is 8.01 t ut / h (1.78 t ut / h less) steam flow rate 18475 kg / h (4010 kg / h higher), steam flow in the column 72714, steam flow of the flooding mode 72925, total specific energy consumption for the process 10.30 kg u / t of raw material, reduction of specific energy consumption by 4, 15 kg u / t of raw materials, fuel economy 1.78 tons of u / h.

При увеличении расхода сырь  устройство обеспечивает повышение температуры сырь  на выходе из печи и сокращение расхода вод ного пара, не допуска  работы колонны в режиме «захлебывани  и сокраща  суммарные энергозатраты на процесс.With an increase in the consumption of raw materials, the device provides an increase in the temperature of the raw material at the exit from the furnace and a reduction in the consumption of water vapor, preventing the column from operating in the “flooding” mode and reducing the total energy consumption for the process.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  автоматического регулировани  работы ректификационной колонны,The device for automatic control of the operation of the distillation column, 5 содержащее датчики расхода и температуры нагрева сырь , датчик расхода вод ного пара, соединенный через регул тор с исполнительным механизмом на линии подачи вод ного пара в колонну, сумматоры, блоки умножени , ограничители, отличающеес  тем5 containing flow sensors and heating temperatures of the raw material, a steam flow sensor connected through a controller to an actuator on the water supply line to the column, adders, multipliers, limiters, characterized by 0 что, с целью минимизации суммарных энергозатрат на процесс и повышени  производительности колонны за счет улучшени  качества регулировани , оно дополнительно содержит блок извлечени  квадратного корн , регул тор расхода топлива в печь с0 that, in order to minimize the total energy consumption for the process and increase the productivity of the column by improving the quality of regulation, it additionally contains a square root extraction unit, a fuel consumption regulator in the furnace with 5 исполнительным механизмом, при этом датчик расхода сырь  св зан с входом блока извлечени  квадратного корн , первый выход которого через первые блок умножени , сумматор и ограничитель св зан с первым входом регул тора температуры,5 by an actuator, wherein the raw material consumption sensor is connected to the input of the square root extraction unit, the first output of which through the first multiplication unit, the adder and the limiter are connected to the first input of the temperature regulator, 0 соединенного вторым входом с датчиком температуры, а второй выход блока извлечени  квадратного корн  соединен через вторые блок умножени , сумматор и ограничитель с вторым входом регул тора расхода вод ного пара.0 connected by a second input to a temperature sensor, and the second output of the square root extraction unit is connected via a second multiplication unit, an adder and a limiter to a second input of a water vapor flow regulator.