Лекция №16. Автоматизация абсорбционных и выпарных установок

На примере процесса ректификации была рассмотрена общая методика анализа массообменных установок как объектов автоматизации и последовательность выбора систем регулирования. Другие массообменные процессы, отличаясь кинетикой, конструкцией аппаратов и другими характерными особенностями, имеют много общего с процессом ректификации. Поэтому не будем останавливаться на анализе этих процессов, а ограничимся лишь рассмотрением примеров автоматизации некоторых из них.

Абсорбционные установки являются промежуточными стадиями в технологическом процессе, поэтому задача оптимального управления ими подчиняется общей задаче управления процессом в целом. Чаще всего —это задача минимизации технологической составляющей себестоимости готового продукта, характеризующей стадию абсорбции. В зависимости от конкретных условий работы абсорбционной установки такая задача сводится либо к максимизации степени абсорбции, либо к минимизации энергозатрат на разделение смеси.

Основные источники возмущений в процессе абсорбции — расход, состав и температура газа, поступающего на абсорбцию, а также в некоторых случаях температура и состав абсорбента. Основными управлениями служат расход абсорбента, подаваемого на орошение колонны, и расход кубового продукта, отводимого из колонны.

Рис. 7. Примеры систем автоматизации абсорбционной колонны:

а — на основе одноконтурных АСР; б — регулирование соотношения расходов абсорбента и газовой смеси с коррекцией по составу кубового продукта; в — каскадная АСР состава кубового продукта; 1, 1' — регуляторы уровня; 2 —регулятор давления; 3 — регулятор состава.

Для поддержания материального баланса по газовой и жидкой фазам в колоннах предусматривается стабилизация давления и уровня в кубе.

На рис. 7. показаны примеры систем автоматизации абсорбционной установки. Система автоматизации, построенная на одноконтурных АСР (рис. 7, с), обеспечивает поддержание материального и теплового балансов в установке (регуляторы уровня 1 и давления 2) и стабилизацию состава продукта (регулятор 3). Введение корректирующего сигнала при возмущениях по расходу питания через регулятор соотношения расходов 4 (рис. 7, б) позволит частично компенсировать эти возмущения и повысить качество регулирования. На рис. 7, в показан пример каскадной АСР, в которой в качестве вспомогательной регулируемой переменной выбран состав на контрольной тарелке.

Процесс выпаривания можно проводить в однокорпусной выпарной установке (простое выпаривание) или в многокорпусной установке (многократное выпаривание). В последнем случае достигается уменьшение энергозатрат в результате использования вторичных паров в качестве греющего пара во втором и последующих корпусах.

Задача регулирования процесса выпаривания состоит в стабилизации концентрации упаренного раствора на выходе из последнего выпарного аппарата. Основными источниками возмущения служат колебания расхода и концентрации исходного раствора, энтальпия греющего пара и теплопотери в окружающую среду. При этих условиях в качестве основного управляющего воздействия для процесса выпаривания выбирают изменение расхода греющего пара. Для поддержания материального и теплового балансов предусматриваются стабилизация уровня во всех аппаратах изменением расхода раствора на выходе из аппаратов (регулирование «на стоке»), а также стабилизация давления (разрежения) изменением подачи хладагента в конденсатор.

Если исходный раствор поступает на выпаривание из промежуточной емкости, в качестве регулирующего воздействия может быть выбран расход упаренного раствора, который будет устанавливаться в зависимости от выходной концентрации раствора. Регулирование уровня в этом случае должно проводиться изменением подачи раствора в каждый из аппаратов (регулирование «на притоке») или расхода греющего пара.

На рис. 8. приведены примеры систем автоматизации двухкорпусной установки: построенной на основе одноконтурных АСР (а), комбинированной .АСР (б) и каскадной АСР (в).

Рис. 8. Примеры систем автоматизации выпарной установки: а – на основе одноконтурных АСР; б – регулирование соотношения расходов греющего пара и исходного раствора с коррекцией по концентрации; в – каскадная АСР концентрации упаренного расхода.

Содержание

Лекция №1. Автоматизация технологических объектов и процессов

Лекция №2. Законы регулирования

Лекция №3. Комбинированная САР

Лекция №4. Каскадные САР

Лекция №5. Регулирование основных технологических параметров

Лекция №6. Регулирование уровня

Лекция №7 Регулирование давления

Лекция № 8. Регулирование рН

Лекция № 9. Регулирование параметров состава и качества

Лекция № 10. Регулирование тепловых процессов

Лекция № 11. Автоматизация процесса перемешивания

Лекция № 12. Регулирование кожухотрубных теплообменников

Лекция № 13. Особенности автоматизации испарителей и конденсаторов

Лекция № 14. Регулирование массообменных процессов

Лекция № 15. Автоматизация ректификационных установок

Лекция № 16. Автоматизация абсорбционных и выпарных установок