Автоматизация процесса ректификации
Задача управления процессом ректификации состоит в получении целевого продукта заданного состава при установленной производительности установки и минимальных затратах теплоагентов.
Рисунок 100
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 расхода греющего пара приводит в основном к изменению состава кубового остатка; состав дистиллята при этом изменяется намного слабее. На рисунке 38 осуществляется стабилизация отдельных величин с помощью локальных одноконтурных АСР. Эти АСР связаны между собой через процесс и обеспечивают соблюдение материального и теплового балансов установки.
Материальный и тепловой баланс ректификации составляют по принципиальной схеме.
Рисунок 101
При нагревании жидкой смеси состава х1 до температуры кипения t1 получим пар равновесного состава, после конденсации которого образуется жидкость состава х2, обогащенная легколетучим компонентом. В результате последующего нагревания этой жидкости до температуры кипения t2 и конденсации паров получают жидкость состава х3. Таким образом, проводя многократное испарение жидкости и конденсацию паров, можно разделить исходную смесь на чистые легколетучий и труднолетучий компоненты.
|
|
|
Колебание подачи исходной смеси в колонну является одним из наиболее сильных возмущений процесса. Поэтому, при технологической возможности, для обеспечения постоянства подачи смеси, предусматривают АСР расхода. Воспринимающий элемент (диафрагма, ротаметр) и регулирующий клапан этой системы монтируются натрубопроводе до теплообменника, так чтобы исходная смесь протекала через них только в жидкой фазе. 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. Гидравлическое сопротивление колонны почти не изменяется, следовательно, давление в колонне достаточно стабилизировать в одном месте, обычно – в верхней части. Если пары низко кипящего компонента (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, учитывая, что рабочие участки характеристик этих клапанов должны быть различны. Это приводит к тому, что несконденсировавшиеся газы сбрасываются из флегмовой емкости только при больших расходах хладоагента, поступающего в дефлегматор, и продолжающемся повышении давления 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 является нежелательным.
|
|
|
Если число тарелок в колонне велико или разность температур кипения разделяемых компонентов невелика, запаздывание в объекте достигает нескольких десятков минут и более. Поэтому измерение температуры в верху колонны приводит к большим отклонениям технологического режима от регламента, так как регулирующие воздействия будут введены в процесс с большим запаздыванием.
Для повышения качества регулирования чувствительный элемент температуры следует устанавливать на 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.
В настоящее время появилась возможность регулировать не температуру в колонне (косвенный показатель), а непосредственно состав целевых продуктов. В качестве анализаторов используют хроматографы, газоанализаторы, плотномеры, рефрактометры и другие приборы.
|
|
|
Если целевым продуктом является кубовый остаток, то к протеканию процесса в отгонной части колонны предъявляются более жесткие требования, чем к процессу в укрепляющей части. С этой целью регулируют состав кубового остатка, а точнее содержание НКК в кубовом продукте, изменяя подачу греющего пара в кипятильник. В случае бинарной смеси таким же образом регулируют температуру на контрольной тарелке нижней части колонны. Для уменьшения запаздывания сигнал температуры иногда отбирают и на линии поступления паровой фазы непосредственно в колонну, но только, если параметры теплоносителя более сильно влияют на протекание процесса, чем параметры исходной смеси. При этом подача флегмы в колонну стабилизируется АСР расхода.
Парообразование в кипятильнике определяет гидродинамический режим колонны. Для подачи греющего пара в кипятильник применяют систему регулирования расхода, задание которой изменяет регулятор на контрольной тарелке отгонной части колонны.
При дальнейшем разделении кубового остатка необходимо одновременно обеспечить постоянство его уровня в кубе колонны и постоянство подачи на следующую по технологической линии установку. Для этой цели используют систему регулирования расхода кубового остатка со стабилизирующим регулятором, задание которому корректируется регулятором уровня продукта в кубе колонны.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2215; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!