Автоматизация процесса ректификации

Задача управления процессом состоит в получении целевого продукта заданного состава при установленной производительности установки и минимальных затратах теплоагентов.

Исходная смесь нагревается в теплообменнике 1 до температуры кипения и поступает в ректификационную колонну 3 на тарелку питания. Находящаяся в кубе колонны жидкость испаряется в выносном кипятильнике 2 и в виде паровой фазы проходит вверх по колонне.

Рисунок 73 - Автоматизация процесса ректификации

Паровой поток, выходя из колонны, попадает в дефлегматор 4, охлаждаемый водой. Образовавшаяся жидкая фаза стекает в флегмовую емкость 5, откуда насосом подается в верхнюю часть колонны на орошение в виде флегмы и частично отводится с установки в виде дистиллята. Часть кубового продукта, называемого остатком, отводится с установки. Целевыми продуктами установки могут быть дистиллят или кубовый остаток.

Основными регулируемыми технологическими величинами являются составы дистиллята или кубового остатка.

Возмущающими воздействиями являются: состав, расход, температура исходной смеси; параметры тепло и хладоагента; давление в колонне и другие величины.

Управляющие воздействия: расходы флегмы в колонну и теплоносителя в кипятильник. Причем расход флегмы в основном влияет на состав дистиллята, а расход греющего пара -на состав кубового остатка.

Колебания расхода исходной смеси (наиболее сильное возмущение) компенсируется АСР расхода. Исходная смесь подается при температуре кипения (поддерживается АСР температуры).

Гидравлическое сопротивление колонны почти не изменяется. Поэтому давление достаточно стабилизировать в одном месте (в верхней части колонны). Давление регулируют расходом хладоагента в дефлегматор и изменением гидравлического сопротивления на линии отдувки.

Для реализации управляющего воздействия (расход флегмы) применяют каскадную схему, в которой регулятор состава дистиллята вырабатывает корректирующий сигнал, направляемый в качестве задания регулятору расхода флегмы.

Для подачи греющего пара в кипятильник применяют систему регулирования расхода, задание которой изменяет регулятор температуры на контрольной тарелке отгонной части колонны.

При дальнейшем разделении кубового остатка необходимо одновременно обеспечить постоянство его уровня в кубе и постоянство подачи на следующую по технологической линии установку. Для этой цели используется АСР расхода со стабилизирующим регулятором, задание которому корректируется регулятором уровня продукта в кубе колонны.

В случае, когда невозможно стабилизировать расход исходной смеси, то в контуры АСР составов дистиллята (кубового остатка) вводят дополнительные контуры по возмущению, учитывающих изменение расхода исходной смеси (пунктир на схеме).

Автоматизация процесса сушки (рис. 74)

Сушка - тепловой процесс обезвоживания твердых материалов путем испарения влаги и отвода образующихся паров. Продолжительность процесса сушки определяется временем, необходимым для понижения влагосодержания материала от начального значения М_н до конечного М_к.

Цель управления заключается в обеспечении высушивания поступающего влажного твердого материала до заданного влагосодержания при определенной производительности по влажному материалу.

Основными возмущениями являются:

1.изменение расхода, начальной влажности, дисперсного состояния твердого материала,

2. изменение расхода и начальной температуры теплоносителя.

Основная регулируемая величина -остаточная влажность твердого материала. Однако, вследствие отсутствия надежных измерительных преобразователей остаточной влажности твердого материала, при автоматизации процесса в качестве регулируемых величин используют температуры или влажность сушильного агента.

Процесс сушки реализуется либо в барабанных сушилках, либо в сушилках с псевдоожиженным слоем.

Рисунок 74 - Автоматизация барабанной сушилки:

1-бункер, 2-дозатор, 3-топка, 4-смесительная камера, 5-сушильный барабан, 6-бункер сухого материала, 7-циклон, 8- вентилятор

Процесс сушки обычно регулируют по влажности теплоносителя на выходе из барабана. Вследствие большого запаздывания в объекте качественное регулирование может быть обеспечено только с помощью многоконтурных систем. Например, подачей топливного газа управляет каскадная система регулирования температуры воздуха в барабане (стабилизирующий регулятор) с корректировкой по влажности воздуха на выходе из сушилки (корректирующий регулятор). При наличии надежного измерительного преобразователя остаточной влажности высушиваемого материала возможно введение в данную систему еще одного контура с регулятором влажности твердого материала, выходной сигнал которого в качестве задания направляют на регулятор влажности сушильного агента.

Для повышения чувствительности АСР температуры воздуха датчик температуры (обычно термопара) устанавливают в пределах первой трети длины барабана (т.к. здесь температура теплоносителя изменяется более интенсивно).

Стабилизацию расхода влажного материала обеспечивает стабилизирующий регулятор расхода (FC).

Полнота сгорания топлива обеспечивается АСР соотношения расходов газа и воздуха, обеспечивающей подачу первичного воздуха в топку.

Требуемая температура воздуха на входе в барабан обеспечивается стабилизирующим регулятором температуры, воздействующим на подачу вторичного воздуха в камеру смешения.

Нагрузка объекта по сушильному агенту (воздуху) поддерживается на постоянном значении регулятором разрежения воздуха в смесительной камере, воздействующим на клапан, установленный на линии отвода воздуха после циклона.

Контролю и регистрации подлежат расходы топливного газа и вторичного воздуха, а также разряжение и температура в бункере сухого материала.

Дата добавления: 2015-04-29