Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Анализ технологического процесса ректификации как объекта автоматического управления





 

Ректификация относится к основным процессам химической технологии. Показателем его эффективности является состав целевого продукта. В зависимо­сти от технологических особенностей целевым продуктом может быть как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание посто­янного состава целевого продукта и является целью управле­ния. В дальнейшем будем считать целевым продуктом дистил­лят.

Ректификационная установка представляет собой сложный объект управления со значительным временем запаздывания с большим числом параметров, характеризующих процесс, с мно­гочисленными взаимосвязями между ними.

В объекте возникают такие возмущения, как изменения на­чальных параметров исходной смеси, а также тепло- и хладо-носителей, изменения свойств теплопередающих поверхностей, что связано с отложением веществ на стенках.

Концентрация искомого компонента в дистилляте — по­казатель эффективности — зависит самым непосредственным образом от начальных параметров исходной смеси. Расход сырья можно стабилизировать, используя регуля­тор расхода. Диафрагма и исполнительное устройство этого ре­гулятора должны быть установлены до теплообменника.

Рассмотрим возможности регулирования режимных пара­метров верхней (укрепляющей) части ректификационной колонны, которые непосредственно определяют состав дистил­лята.

Зависимость состава паров, выходящих из укрепляющей части колонны (а значит, и состава дистиллята), определяется концентрацией целевого продукта в сырье, темпера­турой кипения жидкости и давлением паров над жидкостью. Для получения определенной концентрации в со­ответствии с правилом фаз следует поддерживать на определен­ном значении только два из перечисленных параметров.

Давление легко стабилизировать изменением расхода па­ра из колонны. Исполнительное устройство при этом устанавли­вают не на шлемовой трубе, соединяющей верхнюю часть рек­тификационной колонны с дефлегматором, а на линии хладо-носителя, поступающего в дефлегматор.

Стабилизация давления в верхней части колонны необходима не только для поддержания заданного состава целевого про­дукта, но и для обеспечения нормального гидродинамического режима колонны. Сравнительно просто регу­лировать также и концентра­цию изменением расхода флег­мы: чем выше этот расход, тем больше низкокипящего компонента будет в жидкости, и наоборот.

На практике часто регули­руют состав паров (а в от­дельных случаях и непосредственно состав дистиллята) изме­нением расхода флегмы. Регулирующий орган во всех случаях может быть установлен как на линии флегмы, так и на линии дистиллята, что равноценно. В качестве анализаторов состава в промышленности используют хроматографы и газоанализа­торы.

Итак, для достижения цели управления необходимо стабили­зировать давление и состав жидкости в верхней части колонны. Необходимость стабилизации давления паров в кубе отпада­ет, так как ректификационная колонна обладает хорошо выра­женными свойствами самовыравнивания по этому параметру. Этого нельзя сказать о температуре (составе) жидкости в ку­бе. Изменение расхода флегмы с целью регулирования второго параметра приводит к изменению параметров в кубе колонны лишь через несколько часов. В связи с этим для поддержания нормального режима в кубе возникает необходимость независи­мого регулирования одного из этих параметров. Обычно стаби­лизируют температуру. Итак, в кубе колонны следует регули­ровать температуру.

Регулирующие воздействия в нижней части колонны можно осуществлять изменением расходов кубового остатка и теплоно­сителя, подаваемого в кипятильник. Если учесть, что один из них, а именно расход остатка, следует использовать для под­держания материального баланса, то единственным регулиру­ющим воздействием при регулировании температуры является изменение расхода теплоносителя.

Таким образом, если целевым продуктом является дистил­лят, то для достижения цели управления следует регулировать расход исходной смеси, температуру исходной смеси, давление в верхней части колонны, состав жидкости в верхней части ко­лонны, температуру и уровень жидкости в кубе. Контролю подлежат: расход исходной смеси, дистиллята, флегмы, остатка, тепло- и хладоносителей; состав и температура конечных про­дуктов; температура исходной смеси, тепло- и хладоносителя; уровень в кубе колонны; температура по высоте колонны; дав­ление в верхней и нижней частях колонны, а также перепад этих, давлений.

Каскадно-связанное регулирование. Ректификационные ко­лонны являются объектами управления с большими запазды­ваниями, поэтому возмущения успевают существенно изменить режим всей колонны, прежде чем изменится состав целевых продуктов и начнется их компенсация основными регулятора­ми. Улучшения качества управления процессом можно добить­ся введением дополнительных контуров регулирования.

Каскадно-связанное регулирование почти всегда применяют при регулировании состава конечных продуктов. В качестве вспомогательного параметра при регулировании состава в верх­ней части колонны (или на контрольной тарелке) используют расход флегмы.

При регулировании соста­ва кубового остатка вспомога­тельными параметрами могут быть расход теплоносителя (либо его давление, если в качестве теплоносителя используют пар) или температура в ниж­ней части колонны, или же оба параметра.

Когда расход исходной смеси определяется предыдущим тех­нологическим процессом и сильно изменяется во времени, боль­шой эффект могут дать регуляторы соотношения расходов ис­ходной смеси и флегмы (или исходной смеси и теплоносителя, подаваемого в кипятильник) с коррекцией по составу дистилля­та (или остатка).

Регулирование при использовании экстремальных регулято­ров и вычислительных машин. При управлении процессом рек­тификации решаются такие задачи, как получение продуктов максимально возможной чистоты, достижение максимальной производительности колонны, получение минимальной себе­стоимости целевого продукта и т. п., что требует применения экстремальных регуляторов или управляющих вычислительных машин.

Экстремальный регулятор, например, позволяет изменять расход флегмы для получения максимально возможной чисто­ты дистиллята. На работу такого регулятора накладываются ограничения по расходу флегмы.

Ректификация является одним из самых сложных процессов химической технологии, поэтому большой эффект может дать применение управляющих машин, на которые возлагаются сле­дующие функции: вычисление оптимальной нагрузки колонны и установление задания регулятору расхода смеси; вычисление оптимальных соотношений расходов смеси и флегмы, смеси и теплоносителя и установление задания регуляторам расхода флегмы и теплоносителя; корректировка вычисленных соотно­шений расходов по составу целевого продукта; вычисление но­мера оптимальной тарелки питания и переключение устройств ввода питания на эту тарелку; вычисление оптимального значе­ния энтальпий исходной смеси и установление задания регуля­тору расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник для нагревания смеси; переход от одного алгоритма управления к другому при изменении цели управления, при переходе с пуско­вого режима на нормальный и с нормального режима на оста­нов (алгоритм машины включает ограничения, например, по ка­честву целевых продуктов) и т. д.

Date: 2015-09-05; view: 1610; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию