Схема автоматического связанного и многоимпульсного регулирования ректификационной колонны

На рис. 24-7 изображена схема автоматического связанного и многоимпульсного регулирования ректификационной колонны. Регулятор 11, управляющий подачей флегмы на орошение изменением подачи пара на привод насоса, получает импульс по расходу флегмы и дополнительный импульс от измерительного прибора 7, который суммирует импульсы по температуре верха колонны от прибора 8 и импульсы по составу исходной смеси путем измерения соотношения расхода исходной смеси и паров, выходящих из верха колонны. При изменении состава исходной смеси, например при увеличении содержания низкокипящего компонента, увеличивается количество паров, выходящих из верха колонны. Прибор 7 без запаздывания реагирует на изменение соотношения измеряемых потоков и подает импульс на регулятор 11, который уменьшает подачу флегмы и восстанавливает нарушенное соотношение потоков исходной смеси и выходящих из колонны паров. Если в результате возмущения процесса температура верха колонны отклонится от заданной величины, то по истечении времени запаздывания прибор 8 подает корректирующий импульс на прибор 7, а последний— на регулятор 11 и подача флегмы изменяется в количестве достаточном для восстановления равновесия процесса. Способ измерения состава двухкомпонентной исходной смеси путем измерения соотношения потоков является универсальным для продуктов с различными физическими свойствами, что позволяет пользоваться типовыми приборами. Но количества паров низкокипящего компонента на выходе из верха колонны и продукта, выходящего из низа колонны, изменяются только после того как произойдет изменение состава во всей колонне, т. е.  регулятор 11 получает импульс со значительным запозданием. Поэтому такое решение нельзя считать удачным. Уровень в емкости З для флегмы стабилизируется регулятором 13, который воздействует на трехходовой регулирующий  клапан. При понижении уровня жидкости регулятор увеличивает поступление паров в дефлегматор 2 и уменьшает количество паров, уходящих в газовую сеть. В случае увеличения уровня жидкости регулятор 13 перемещает трехходовой регулирующий клапан в обратном направлении, в результате чего уменьшается количество паров, поступающих в дефлегматор. Регулируемый участок включает в себя дефлегматор, который увеличивает время запаздывания процесса регулирования уровня. Однако это обстоятельство не вызывает затруднений, так как флегма подается в колонну насосом. Поэтому допустимо значительное изменение уровня в емкости для флегмы, позволяющее увеличить предел пропорциональности регулятора 13 до величины, нужной для предотвращения колебательного режима работы.

Рис.1. Схема автоматического связанного и многоимпульсного регулирования ректификационной колонны:

1-ректификационная колонна; 2-дефлегматор; 3-ёмкость для флегмы; 4-кипятильник; 5-подогреватель исходной смеси; 6-насосс паровым приводом; 7-измерительный прибор (импульсы-температура и соотношение расхода исходной смеси и паров низкокипящего компонента); 8-прибор для измерения температуры верха колонны; 9-регулятор уровня, воздействующий на подачу пара в кипятильник; 10-регулятор температуры, воздействующий на выход продукта; 11-регулятор подачи флегмы на орошение (импульсы- результирующий импульс прибора 7 и количество флегмы); 12-регулятор давления; 13- регулятор уровня; 14,15,16,17-трубопроводы исходной смеси, кубового продукта, флегмы и дистиллята соответственно; 18-газопровод; 19-водопровод; 20-паропровод.

Давление в колоннеподдерживается постоянным при помощи регулятора 12, сбрасывающего избыток паров в газовую сеть. Для регулирования процесса внизу колонны использована схема так называемого «перекрёстного» регулирования температуры и уровня жидкости. Перекрёстное  регулирование применяется в случае значительной связи между регуляторами двух параметров. Регулятор температуры 10 получает импульс от датчика, помещённого внизу колонны и воздействует на выход продукта из колонны . Регулятор уровня 9 управляет клапаном подачи пара в кипятильник 4.

При изменении расхода исходной смеси или флегмы уровень жидкости внизу колонны также изменяется, например возрастает. Вэтом случае регулятор 9 почти без запаздывания увеличивает подачу пара в кипятильник в соответствии с новой нагрузкой колонны. Испарение жидкости в кипятильнике усиливается и уровень ее постепенно снижается до заданной величины. Изменения уровня жидкости в довольно широких пределах не оказывают существенного влияния на  процесс ректификации, поэтомурегулятор 9можно настроить на больший предел пропорциональности и получить апериодический режим регулирования вместо неприемлемых колебательного и неустойчивого режимов. Это, всвою очередь, улучшает работу других регуляторов. Регулятор температуры 10, обладающий большой инерционностью, воздействует на выход продукта из низа колонны. Запаздываниев его действии не оказывает большого влияния па качество продукта. Если содержание низкокипящего компонента внизу колонны увеличивается, то температура кипения снижается и регулятор температуры 10 уменьшает выход продукта. При этом уровень жидкости начинает повышаться и регулятор уровня