Автоматизация экстракции

Экстракция представляет собой массообменный процесс, при котором жидкий растворитель извлекает из твердых или жидких веществ составляющие их компоненты. Непременным условием проведения данного процесса является тесный контакт между жидким растворителем и твердым или жидким веществом.

Процесс экстракции в пищевой промышленности достаточно широко распространен. При производстве растительного масла его экстрагируют бензином из жмыха масличных культур; экстракция применяется при получении морсов и соков в ликерно-водочном производстве; в сахарной отрасли экстракция применяется для извлечения водой сахара из свекловичной стружки. Процесс экстракции является диффузионным процессом.

По характеру работы различают аппараты непрерывного и периодического действия.

На рис. 8.2представлена схема автоматизации наклонного диффузионного аппарата типа С -17, в котором с помощью воды диффузионным методом извлекается сахар, содержащийся в свекле.

Аппарат состоит из наклонного желоба, в котором вращаются шнеки, транспортирующие стружку, и жомовыгружающего устройства.

Основными параметрами, определяющими экономическую эффективность процесса экстракции сахара из свекловичной стружки, являются содержание сахара в диффузионном соке и в удаляемом из аппарата жоме (обессахаренной стружке).

Автоматизация процесса диффузии представляет собой одну из наиболее сложных задач в автоматизации технологических процессов свеклосахарного производства. Это объясняется наличием большого числа источников возмущений: расходы свекловичной стружки, экстрагирующей жидкости, греющего пара, качество поступающих продуктов, уровень и температура сокостружечной смеси, скорость вращения транспортирующих шнеков, удельная нагрузка аппарата, а также большого числа неконтролируемых факторов.

Основными параметрами, определяющими экономическую эффективность процесса экстракции сахара из свекловичной стружки, являются содержание сахара в диффузионном соке и в удаляемом из аппарата жоме (обессахаренной стружке).

Рис. 8.2 Схема автоматизации диффузионного аппарата С-17:

I - ленточный конвейер свекловичной стружки; II - диффузионный аппарат; III - пульполовушка; IV - ленточные весы; V -насос диффузионного сока

Главные требования, которые предъявляются к системе автоматического управления процессом диффузии, сводятся к наиболее полному извлечению сахара из свекловичной стружки, получению диффузионного сока заданной концентрации, обеспечению заданной производительности по переработке стружки и максимальной экономичности процесса.

Автоматическая система регулирования диффузионного аппарата обеспечивает автоматическое регулирование и контроль уровня в диффузионном аппарате; температуры в четырех зонах аппарата; расходов стружки, экстрагирующей воды, диффузионного сока; соотношения стружка - вода с коррекцией по процентному содержанию сухих веществ (% СВ) в жидкой фазе сокостружечной смеси; рН в жидкой фазе сокостружечной смеси и диффузионного сока.

Стабилизация уровня в аппарате осуществляется одноконтурной системой регулирования. Уровень измеряется пьезометрическим методом, в качестве датчика используется напоромер НС-ПЗ (12а), пневматический сигнал от которого поступает на вторичный прибор ПВ10.1Э (126) и изодромный регулятор ПР3.31 (12в), изменяющий откачку сока из аппарата через клапан 25ч30нж (12г).

Регулирование температуры сокостружечной смеси в зонах аппарата осуществляется автоматическим мостом с пропорционально-интегральным регулирующим устройством КСМЗ модели 1800Д (66-96). В качестве датчика использован термопреобразователь сопротивления ТСП (6а-9а), чувствительный элемент которого находится в активном пространстве аппарата. Изменение подачи пара в греющие камеры осуществляется клапаном 25ч30нж (6в-9в).

В контуре регулирования соотношения стружка - вода с коррекцией по содержанию сухих веществ в жидкой фазе сокостружечной смеси предусмотрено суммирование расходов сульфитированной и жомопрессовой воды, что связано с неравномерной подачей в аппарат жомопрессовой воды. Расход сульфитированной воды измеряется дифманометром ДМ-П (36), работающим в комплекте с диафрагмой ДК. (За). Во избежание засорения диафрагмы пульпой расход жомопрессовой воды измеряется индукционным расходомером 5-РИМ (4а, 46). Пневматический сигнал от ДМ-П (36) поступает на прибор извлечения квадратного корня ПФ1.17 (Зв); далее сигналы, пропорциональные расходам сульфитированной и жомопрессовой воды, поступают на приборы умножения на постоянный коэффициент ПФ1.3.9 (3d, 4в) для масштабирования выходных сигналов и прибор суммирования ПФ1.1 (Зе); затем выходной сигнал, пропорциональный суммарному расходу жомопрессовой и сульфитированной воды, поступает в камеру «переменная» изодром-ного регулятора ПР3.31 (2з). Для показания и записи расходов жомопрессовой и сульфитированной воды соответственно используют вторичные приборы 5-РИМ (46) и РПВ4.2Э (Зг).

Расход свекловичной стружки измеряется ленточными весами стружки ЛТМ (IV), которые оснащены вторичным прибором на базе КСДЗ (1а), снабженным пневмопреобразовате-лем ПП. Пневматический сигнал, пропорциональный расходу стружки, поступает на прибор суммирования ПФ1.1 (2д). Корректирующий сигнал, пропорциональный содержанию сухих веществ в жидкой фазе сокостружечной смеси, поступает в плюсовую камеру ПФ1.1 (2д) от пропорционального регулятора ПР2.8 (2в). Задание регулятору устанавливается с помощью панели дистанционного управления ПП 12.2 (2г). Содержание СВ измеряется автоматическим рефрактометром А1-ЕД2Р (26). В минусовую камеру ПФ1.1 (2д) поступает сигнал от задатчика ПП12.2 (2е), с помощью которого устанавливают величину откачки диффузионного сока.

Сигнал, сформированный в приборе суммирования ПФ1.1 (2д), поступает в камеру «программа» вторичного прибора ПВ10.1Э (2ж) и регулятора ПР3.31 (2з). Сигнал от регулятора поступает на регулирующий клапан 25ч30нж (2и), установленный на трубопроводе сульфитированной воды. Контроль рН в жидкой фазе сокостружечной смеси и диффузионного сока осуществляется с помощью датчиков рН ДМ-5М (5а, 14а) и промышленного преобразователя П-201.2 (56, 146).

Контроль концентрации СВ в диффузионном соке осуществляется рефрактометром А1-ЕД2Р (13а, 136).

Для контроля заполнения стружкой нижней и верхней частей аппарата предусмотрен контроль уровней сокостружечной смеси в двух точках по длине аппарата (во 2-й и 4-й зонах) датчиком-напоромером НС-П (10а, Па) и вторичным прибором РПВ4.3Э (106).

На рис. 8.3 приведена схема автоматизации экстракционной установки НД -1250. Экстрактор конструктивно состоит из вертикальных загрузочной I и экстракционной III колонн, связанных горизонтальным шнеком II..

Экстрагируемый материал, например жмых подсолнечных семян, прошедший предварительный отжим масла на форпрессовых агрегатах и специально подготовленный в виде лепестка или крупки, поступает через течку в загрузочную колонну экстрактора. После подогревателя VI в экстракционную колонну насосом X противотоком подается бензин; экстрагируемый материал движется расположенными внутри экстрактора шнеками, вращаемыми электроприводами IV и V.

В результате экстракции бензином масла из жмыха образуется раствор масла в бензине (мисцелла), поступающий из экстрактора в мисцеллосборник VII. Из него мисцелла насосом VIII откачивается на фильтрацию, а затем поступает на дистилляцию. Из экстракционной колонны обезжиренный жмых (шрот) поступает в аппарат для отгонки растворителя - тостер IX, обогреваемый паром. Из тостера шрот поступает на склад и далее на отгрузку для использования в качестве корма скоту и птице.

Целью автоматизации экстракционной установки является достижение стабильной ее работы при максимальной производительности экстрактора, обеспечении высокой концентрации мисцеллы (до 70%) и глубины съёма масла (остаточная масличность шрота менее 1 %), при минимальных затратах растворителя и энергозатратах.

Рнс. 8.3 Схема автоматизации экстракционной установки типа НД-1250

Для стабилизации расхода бензина предусмотрена одноконтурная система регулирования, состоящая из расходомера-ротаметра РП16-ЖУЗ (1а), вторичного прибора ПВ10.1Э (16) со станцией управления, изодромного регулятора ПР3.31 (1в) и регулирующего клапана 25ч32нж (1г) с пневмоприводом, установленного на линии возврата (сброса) излишка бензина перед подогревателем.

Температура бензина поддерживается на уровне, заданном регулятору температуры прямого действия РТ40 (2а), контролируется и регистрируется термопреобразователем сопротивления ТСП-5071 (За) и электронным мостом КСМ2 (36) с искробезопасным выходом и сигнальным устройством.

Аналогичной системой (4а, 46) контролируется температура экстрагируемого материала (товара).

Товар, влажность которого контролируется инфракрасным влагомером ПВИС (5а) со вторичным прибором КСМ2 (56), подаётся через течку в загрузочную колонну экстрактора. Уровень товара в загрузочной колонне экстрактора должен по условиям безопасной эксплуатации поддерживаться не ниже 500 мм над уровнем (зеркалом) мисцеллы, создавая тем самым затвор для проникновения паров растворителя в тракт загрузки.

В загрузочной колонне контролируются и сигнализируются нижний, средний и верхний уровни товара двумя изотопными взрывозащищенными двухпредельными гамма-реле ГР-7с (6а), включенными так, что при достижении нижнего аварийного уровня (500 мм над уровнем мисцеллы) в схему управления поступает сигнал для световой и звуковой сигнализации, а также с небольшой выдержкой времени обеспечивается остановка экстрактора. При достижении нижнего уровня (600 мм) подается сигнал обслуживающему персоналу для принятия мер, верхнего уровня - автоматически блокируется подача товара в экстрактор. При останове экстрактора останавливаются все предыдущие агрегаты и транспортные элементы по технологическому потоку сырья. Таким образом, исключаются случаи образования завалов и переполнения материалом технологического оборудования.

Для стабилизации уровня товара в экстракторе используется взрывозащищенный фотометрический датчик частоты вращения вала загрузочной колонны - тахометр ТФД-В (7а, 76). В зависимости от подачи и уровня товара в экстракторе потенциометром КПС2 (7в) дистанционно контролируется и регулятором 7г через ключ 7д с помощью вариатора электропривода IV изменяется частота вращения вала загрузочной колонны I..

Из экстрактора мисцелла поступает в мисцеллосборник VII, в котором поддерживается определенный уровень системой автоматизации, состоящей из уровнемера ПИГ-2 (8а), вторичного прибора ПВ10.1Э (86), изодромного регулятора ПР3.31 (8в) и регулирующего клапана 25ч30нж (8г).

В тостере IX поддерживается температурный режим по всей высоте аппарата системами, состоящими из термопреобразователей сопротивления ТСП 5071 (10а), электронных искробезо-пасных мостов КСМЗ-ПИ (106) с изодромным пневморегулятором и станцией управления и регулирующими пневмоклапанами 25ч30нж (10в), установленными на линиях подачи пара в тостер (на схеме для упрощения показан один контур регулирования).

Остаточное содержание растворителя в шроте контролируется с помощью пробоотборного устройства УПШ (Па) газоанализатора ГПБ (Пб) и регистрируется электронным потенциометром КСП2 (Пв) с сигнальным устройством для предупреждения о предельных концентрациях растворителя.

Влажность шрота контролируется системой, аналогичной используемой для контроля влажности товара, подаваемого в экстрактор.

В помещениях экстракционного цеха обеспечен контроль и сигнализация предельных концентраций растворителя в воздухе с помощью систем, состоящих из датчиков ДТХ102У4 (12а, 13а) и блоков питания и сигнализации БПС106У4 (126, 136), входящих в комплект сигнализаторов типа СТХ1У4.

Дата добавления: 2014-01-15