Готовимся к экзамену по автоматизации химических процессов

Автоматизация процесса абсорбции

Массообменные процессы широко распространены в химической технологии и применяются с целью разделения смеси веществ или получения целевого продукта заданного состава путем перевода одного или нескольких компонентов из одной фазы в другую. Основной регулируемой величиной в таких процессах является концентрация определенного компонента в получаемом продукте или содержание в этом продукте примесей, определяемых анализаторами качества. Абсорбция — это процесс поглощения определенных компонентов исходной газовой смеси при контактировании ее с жидкостью (абсорбентом) с целью разделения этой смеси или получения растворов компонентов.

Целью управления процессом абсорбции является поддержание постоянства заданной концентрации извлекаемого компонента в обедненном газе, а также соблюдение материального и теплового балансов абсорбционной установки. В ряде случаев целью процесса абсорбции является получение насыщенного абсорбента заданного состава. Концентрацию извлекаемого компонента в обедненном газе можно определить по разности количеств извлекаемого компонента, приходящего с сырьем и поглощаемого из нее абсорбентом в единицу времени. Концентрация извлекаемого компонента в обедненной смеси зависит от его начальных концентраций в газовой и жидкой фазах, расхода поступающей газовой смеси, относительного расхода абсорбента, а также от температуры и давления в абсорбере. Изменения расхода газовой смеси и начальных концентраций извлекаемого компонента в фазах представляют собой выходные величины предыдущих технологических аппаратов, а, следовательно, представляют собой основные возмущения, процесса абсорбции. Регулирующими воздействиями являются расходы свежего абсорбента, обедненного газа и насыщенного абсорбента. Повышение давления в абсорбере способствует извлечении: ценных компонентов из исходной газовой смеси. Поддержание заданного значения давления в верхней части колонны требует применения регулятора давления, действующего на клапан, установленный на трубопроводе отвода обедненного газа из абсорбера. Для предотвращения проскока газовой смеси из абсорбера в линию насыщенного абсорбента в кубе абсорбера собирают некоторое количество жидкости, уровень которой поддерживается регулятором, управляющим клапаном, установленным на линии отвода насыщенного абсорбента в десорберы. АСР уровня обеспечивает соблюдение материального баланса абсорбера. При эксплуатации установки контролю подлежат расходы и температуры всех материальных потоков, составы исходной газовой смеси и обедненного газа, уровень в кубе абсорбера, давление и перепад давления в нем.

 

Автоматизация процесса ректификации

Задача управления процессом ректификации состоит в получении целевого продукта заданного состава при установленной производительности установки и минимальных затратах теплоагентов. При многократном контакте в ректификационной колонне парового и жидкого потоков, движущихся навстречу друг другу и имеющих разные температуры, паровая фаза обогащается более легколетучими низкокипящими компонентами (НКК), а жидкая фаза — труднолетучими высококипящими компонентами (ВКК). Часть кубового продукта, называемая остатком, отводится с установки. Целевыми продуктами ректификационной установки могут быть дистиллят или кубовый остаток, что определяется технологической схемой. Основными регулируемыми технологическими величинами процесса являются составы дистиллята или кубового остатка. На чистоту этих целевых продуктов оказывают влияние ряд возмущающих воздействий процесса — состав, расход и температура исходной смеси, параметры тепло- и хладоагента, давление в колонне и другие величины. Основные управляющие воздействия — это расходы флегмы в колонну и теплоносителя в кипятильник. Причем изменение расхода флегмы относительно быстро приводит к изменению состава дистиллята и одновременно с большим запаздыванием и в значительно меньшей степени — к изменению состава кубового остатка. Изменение же расхода греющего пара приводит в основном к изменению состава кубового остатка; состав флегмы при этом изменяется намного слабее. Колебание подачи исходной смеси в колонну является одним из наиболее сильных возмущений процесса. Поэтому, если по технологической схеме, возможно, то для обеспечения постоянства подачи смеси предусматривают АСР расхода.

Воспринимающий элемент (диафрагма, ротаметр) и регулирующий клапан этой системы монтируются на трубопроводе до теплообменника; это делается для того, чтобы исходная смесь протекала через них только в жидкой фазе. Наличие АСР расхода исходной смеси существенно облегчает работу всех других АСР установки.Исходная смесь должна подаваться в колонну при температуре кипения. Температура смеси поддерживается на постоянном значении АСР, управляющей подачей греющего пара в теплообменник. Для более качественного регулирования температуры воспринимающий элемент АСР и клапан устанавливают вблизи теплообменника. Гидравлическое сопротивление колонны почти не изменяется-. Поэтому давление в колонне достаточно стабилизировать в одном месте, обычно — в верхней части. Если пары НКК полностью конденсируются, то давление регулируют изменением расхода хладоагента, подаваемого в дефлегматор. Если же часть паров не конденсируется или если в исходной смеси содержатся инертные газы, то регулятор давления воздействует на два клапана, один из которых установлен на линии отвода хладоагента из дефлегматора, а другой — на линии отдувки. В результате несконденсировавшиеся газы сбрасываются из флегмовой емкости только при больших расходах хладоагента, поступающего в дефлегматор, и продолжающемся повышении давления в колонне.

Если целевым продуктом является дистиллят, то основной; технологической величиной ректификационной установки будет состав паров в верхней части колонны. Состав дистиллята регулируют изменением подачи флегмы в колонну. При этом регулирующий орган может быть установлен как на линии подачи флегмы, так и на линии отвода дистиллята. С точки зрения статики это равноценно. Однако для повышения качества регулирования регулирующий орган АСР состава необходимо устанавливать на линии подачи флегмы в колонну, при этом для сохранения материального баланса укрепляющей части колонны-дистиллят необходимо отводить с помощью АСР уровня во флегмовой емкости. Иначе инерционные свойства емкости будут влиять на качество процесса регулирования, что может привести к нежелательным последствиям. Для повышения качества регулирования чувствительный элемент температуры следует устанавливать на так называемой контрольной тарелке укрепляющей части колонны, т. е. там, где температура значительно более чувствительна к изменению подачи флегмы и где обеспечено меньшее запаздывание при изменении состава исходной смеси. Недостатком рассмотренной выше схемы стабилизации, состоящей из отдельных одноконтурных АСР, является то, что возмущающие воздействия существенно изменяют режим работы колонны, вследствие довольно большого запаздывания протекающих в ней процессов, причем это происходит еще до того, как регуляторы основных технологических величин начнут компенсировать влияние возмущений. Для повышения качества разделения исходной смеси в АСР основных величин установки вводят стабилизирующие контуры.

Вы здесь: Home Автоматизация Готовимся к экзамену по автоматизации химических процессов