Спосіб регулювання процесу розділення суміші

Союз Советских Социалистических Республик К П А Т Е Н Т У (61) Дополнительный к п а т е н т у (22} Заявлено 2 9 . 0 2 . 8 0 ( 2 1 ) 2 8 9 2 7 5 2 / 2 3 - 2 6 (23) Приоритет і 3/42 (33) ФРГ Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий Опубликовано 0 7 . 0 8. 8 2 . Бюллетень № 29 Д а т а опубликований описания (72) Авторы изобретения В 01 Е (32) 2 1 . 0 4 . 7 9 (31) ї> 2 9 1 6 1 7 5 . 9 ( 5 1 ) М Кл (53) УДК 6 6 . 0 1 2 -52(088,8) 10.08.82 Иностранцы Герхард Пройссер, Клаус Рихтер и Мартин Шульце (ФРГ) Иностранная фирма "Крупп-Копперс ГмбХ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ 1 Изобретение относится к способам регулирования процессов разделения смесей в экстракционных перегонных колоннах и может быть применено в процессах получения ароматических углеводородов. Известен способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционной колонне путем изменения расІО хода теплоносителя в кипятильник в зависимости от его расхода и регулирования соотношения расходов исход ной смеси и растворителя [і]. Наиболее близким по технической 15 сущности к изобретению является способ регулирования процесса разделения смеси в экстракционной колонне путем изменения потока теплоносителя в кипятильник колонны в зависимости от расхода и качества исходной сме- 20 си, температуры и давления низа колонны, состава продукта в колонне [z] Недостатком указанных способов является то, что они не обеспечивают 25 максимальную производительность и высокое качество разделения смеси. Цель изобретения - повышение качества разделения смеси за счет увеличения точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что поток теплоносителя байпасируют, при этом расход основного потока теплоносителя регулируют в зависимости от расхода исходной смеси, а расход байпасного потока - в зависимости от параметра, характеризующего состояние продукта в колонне. В качестве параметра, характеризующего состояние продукта в колонне, используют температуру, разность температур или состав продукта, з аі меренных в верхней части колонны. Кроме того, основной поток теплоносителя составляет 80-90%, преимущественно 90%, а байпасный поток 10-20%, преимущественно 10%, от общего потока теплоносителя. На фиг.1 представлена схема регулирования экстракционной перегонной колонны; на фиг.2 - график зависимости содержания углеводородов экстракта (толуола) в рафинате в зависимости от температуры жидкости, имеющейся на измерительной тарелке. Способ осуществляется следующим образом. Экстрагент подводится к головной части экстракционной колонны 1 через 950182 охладитель 2 и трубопровод 3. Охгулятор 23 расхода с клапаном 24. лаждающее средство, необходимое для Регулятор 23 расхода посредством охлаждения экстрагента, например импульсного провода 25 связан с вода, подводится к охладителю 2 расходомером 26, который встраиваетчерез трубопровод 4 и вновь отводится в трубопровод 11. Количество ся через трубопровод 5. При этом смеси веществ { исходного продукта,) в трубопроводе 3 может быть установпротекающей через этот провод к экст лен измеритель б температуры, который ракционной перегонной колонне 1, определяет температуру экстрагента, в данном случае определяется распротекающего через экстракционную ходомером 26 и является регулируеколонну 1, причем полученное измерен-10 моп величиной регулятора 23 расхода, который воздействует на клапан ное значение может передаваться че24, причем количество исходного прорез импульсный провод 7 на регулятор дукта может устанавливаться посредст 8 расхода, который посредством венвом. клапана 27. Диапазон регулиротиля 9 регулирует расход охлаждаю15 вания регулятора 23 расхода согласщего средства, протекающего через но изобретению устанавливается татрубопровод 4. в некоторых случаях ким образом, что приблизительно 80охлаждение экстрагента может осу90% общего количества тепла, подществляться также посредством воздуш1 водимого через трубопровод 28 в форного радиатора. В таком случае измери тель 6 температуры регулирует охлаж- ^Q мо соответствующего теплоносителя, подводится через трубопровод 22 дающее воздействие соответствующего и клапан 24 к рибойлеру 18. Остальвентилятора, так что экстрагент поное количество тепла достигает обдается в экстракционную колонну 1 водного трубопровода 29 в форме истакже с требуемой температурой. Разделяемая смесь веществ (ис25 пользуемого теплоносителя. В обводходный продукт) вводится в среднюю ной трубопровод 29 встраивается речасть экстракционной перегонной когулятор 30 расхода с клапаном 31. Релонны 1 через нагреватель 10 и тругулятор 30 расхода посредством им бопровод 11. Теплоноситель, требуемый пульсного провода 32 связан с измедля подогрева смеси веществ, подводит- рительным прибором 33. При этом точся к нагревателю 10 через трубопро- з и К а измерения 34 расположена на одной вод 12 и вновь отводится через труиз верхних тарелок экстракционной бопровод 13. Аналогично системе регуперегонной колонны 1. Как видно лирования экстрагента в данном слуиз сказанного, в качестве иэмеричае в трубопровод 11 также встраивает тельного прибора 33 может испольэося измеритель 14 температуры, иэме- 35 ваться прибор, измеряющий темпераренное значение которой передается туру, или газовый хроматограф. Темчерез импульсный трубопровод 15 на пература жидкости, измеренная на регулятор 16 расхода. Последний посконтрольной тарелке 35, или при редством клапана 17 управляет подвоиспользовании хроматографа концентдом тепла в трубопроводе 12. 40 рация экстрагируемого вещества переДля обогрева экстракционной передается на регулятор 30 расхода погонной колонны 1 в ее нижней части средством импульсного провода 32 как предусмотрен рибойлер 18, который регулируемая величина.Регулятор 30 может включаться как прямоточный расхода посредством клапана 31 регурд рд а рег рибойлер и/или как циркулирующий ри- 45 пирует поток теплоносителя, прохоб й Э бсллер нижней части колонны. Экстрадящий через обводной трубопровод гент, содержащий экстрагируемое ве29 к рибойлеру 18, таким образом щество, отводится при этом, например, осуществляется управление меньшей от крайней нижней тарелки или от частью общего количества тепла, пододной из нижних тарелок экстракцион- CQ водимого к экстракционной колонне 1. ной колонны 1, причем отвод осущестДополнительно регулятор 30 расвляется через трубопровод 19, и отвохода и регулятор 2 3 расхода могут димое вещество подается в шланг 20 быть соединены между собой посредстрибойлера 18, в котором оно подвервом импульсного провода 36. Благодагается требуемому нагреванию. После ес ря этому создается дополнительная этого нагретый продукт через трубовозможность регулирования, при копровод 21 возвращается назад в экстторой регулирующее воздействие регуракционную перегонную колонну 1, прилятора 30 расхода посредством имчем продукт вводится вновь под глупульсного провода 36 смещается прохой тарелкой. порционально (в сильно ослабленной "Подвод теплоносителя к рибойлеру 60 форме) заданному значению регулято18 экстракционной перегонной колонны ра 23 расхода. Благодаря этому тон1 регулируется следующим образом. кое регулирование осуществляется В трубопроводе 22, через который всегда в оптимальном диапазоне регук рибойлрру 18 подводится требуемый лирования . Например, регулятор 3 0 теплоноситель, устанавливается ре65 расхода может настраиваться таким 950182 образом, что включается регулирующий импульс, когда количество тепла, определяемое регулятором 30 расхода, превысит определенное предельное значение, например 20% суммарного количества тепла. В таком случае этот регулирующий импульс передается на регулятор 23 расхода через импульсный провод 36 и обусловливает там соответствующее повышение подвода тепла к рибойлеру 18 через трубо- 10 провод 22. При необходимости регулирование такого вида можно осуществлять и в обратном направлении. В таком случае при превышении определенного предельного значения в ре- 15 гуляторе 23 расхода соответствующий регулирующий импульс передается на регулятор 30 расхода. Кроме того, для обеспечения постоянного соотношения количеств экст- 20 рагента и исходного продукта посредством измерителя 26 расхода можно управлять подводом экстрагента к экстракционной колонне 1 через трубопровод 3. При этом значение, из25 меряемое посредством расходомера 26, дополнительно передается на регулятор расхода 37 через импульсный провод 38, причем регулятор расхода воздействует на клапан 39. В данном случае рафинат отводится 30 из экстракционной колонны 1 через трубопровод 40, а экстракт -'через трубопровод 41. Их дальнейшая переработка осуществляется по известным 35 методам. Количество тепла, подводимое через трубопровод 2 2, может быть настроено на определенное нерегулируемое значение, так что в этом случае может отсутствовать регулирова- 40 ние , осуществляемое в зависимости от значения, измеренного расходомером 26. Это возможно, в частности, при пуске установки или в том случае , когда разделяемая смесь веществ 45 не имеет значительных колебаний подводимых количеств, температур и химического состава. Кроме того, количество тепла, подводимое через обводной трубопровод 29, может подавать- 50 ся в специаль ный рибойлер, причем этот трубопровод и этот специальный рибойлер могут работать с другим теплоносителем, отличным от теплоносителя рибойлера 18. На практике в обычном случае вместо одного един- 55 ственного рибойлера может быть расположено Несколько на нижней части экстракционной колонны, причем они могут регулироваться аналогичным 60 способом. Измерение температуры может осуществляться на двух различных контрольных тарелках вместо измерения на одной измерительной тарелке 35, причем определяемая 65 разность температур используется в качестве регулируемой величины, которая передается на регулятор 30 расхода. График, представленный на фиг.2 показывает, какое влияние оказывает температура экстракционной колонны на состав рафината. При этом толуол должен отделяться от неароматических составляющих в виде экстракта, в то время как последние должны обогащаться в рафинате. Эффективность экстракционной перегонки тем больше, чем меньше содержание толуола в рафил нате. В этом случае экстракционная перегонка осуществляется в колонне, имеющей 60 тарелок, причем экстрагент (формилморфин -М) вводится в головной части, а исходный продукт вводится в колонну на 33-й тарелке сверху. Чтобы исследовать связь между температурой жидкости, имеющейся на верх.ней тарелке колонны, и соответствую щим содержанием толуола в рафинате постепенно увеличивается количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны. Одновременно каждый раз измеряется температура жидкости на восьмой тарелке сверху и соответствующее содержание толуола в жидкости (в фазе рафината). Кривая показывает, что при увеличении температуры жидкости очень круто возрастает содержание толуола в жидкости (в фазе рафината,). В диапазоне температур 145-15.2,5°С содержание толуола в рафинате увеличивается только приблизительно с 2 вес.% приблизительно до 4 вес.%. В диапазоне 1б4-165°С содержание толуола увеличивается, напротив с приблизительно 17 вес.% приблизительно до 26 вес.%. На основании этого можно сделать вывод о том, что на успешное проведение экстракционной перегонки решающее влияние оказывает точное регулирование подводимого количества тепла, способствующее поддержанию температур в верхней части экстракционной перегонной колонны в таком диапазоне, в котором температурный градиент имеет наибольшее значение, т.е. велико изменение температуры, необходимое для изменения содержания толуола в рафинате на 1% Напротив, если будет превышено определенное значение температуры, то температурный градиент уменьшается настолько, что содержание толуола в рафинате едва ли может изменяться вследствие изменения температуры на контрольной тарелке. Применительно к данному примеру это означает, что для максимизации выхода содержание толуола в рафинате должно поддерживаться в диапазоне 2-4 вес.%, вследствие чего количество тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной колонны, a 950182 должно регулироваться таким образом, чтобы температура жидкости на контрольной тарелке поддерживалась в диапазоне 145-152,5°С. Для получения сравнительных данннх температура жидкости, измеренная 5 на контрольной тарелке (восьмая т а релка сверху?, использовалась в качестве регулируемой величины общего количества тепла, подводимого к нижней части экстракционной перегонной 10 колонны. Несмотря на использование обычных регуляторов и оптимальной настройки системы регулирования не удалось, однако, поддерживать темпе-* ратуру жидкости на контрольной тарел-( 5 ке внутри указанного диапазона. Больше того, появились синусоидальные колебания температуры, в результате котс-эых содержание толуола в рафинате колебалось в диапазоне 2-9 вес.% гз J L 950182 I ft І "і—і—і—г т Редактор 0. Персиянцева Составитель Техред м.Тепер Корректор С. Шекмар, Заказ 5774/50 Тираж 734 Подписное ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4