Тепловые процессы играют значительную роль в химической технологии. Химические реакции веществ, а также их физические превращения, как правило, сопровождаются тепловыми явлениями. Тепловые эффекты часто составляют основу технологических процессов. В связи с этим, вопросы автоматизации теплообменников, трубчатых печей, выпарных аппаратов и других объектов химической технологии, связанных с передачей тепла, играют существенную роль.
Для стабилизации равновесной линии в соответствии с вышеизложенным необходимо стабилизировать давление и температуру в колонне (Рис VII-19). Давление в колонне стабилизируется с помощью АСР давления на линии отвода обедненного газа. Поддержание температурного режима осуществляется подачей абсорбента определенной температуры. Для этого стабилизируем температуру абсорбента с помощью АСР температуры, установленной на холодильнике.
Стабилизация рабочей линии осуществляется следящей каскадно-комбинированной АСР.
Положение рабочей линии абсорбции (наклон отрезка и координаты его концов, что обуславливает среднюю движущую силу 
) поддерживается регулятором соотношения FL/FG двух потоков с коррекцией по концентрации извлекаемого компонента QYH во входном потоке и заданным значением QYK концентрации извлекаемого компонента в обедненном газе (выходной поток).
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.
Возможно вы искали - Статья: Синтез, структура и свойства трехблочных метилтииран-ариленимидных блок-сополимеров
Рис VII-19 Схема многоконтурного (каскадно-комбинированного) регулирования процесса абсорбции: 1 - абсорбер; 2 - холодильник.
Автоматизация процесса ректификации
Задача управления процессом ректификации состоит в получении целевого продукта заданного состава при установленной производительности установки и минимальных затратах теплоагентов.
Исходная смесь нагревается в теплообменнике 1 (рис. VII-21) водяным паром до температуры кипения и поступает в ректификационную колонну 3 на тарелку питания. Находящаяся в кубе колонны жидкость испаряется в выносном кипятильнике 2, обогреваемом паром, и в виде паровой фазы проходит вверх по колонне. Паровой поток, выходя из колонны, попадает в охлаждаемый хладоагентом, например, водой, дефлегматор 4, где пары конденсируются. Образовавшаяся жидкая фаза стекает в флегмовую емкость 5, откуда насосом 6 нагнетается в верхнюю часть колонны на орошение в виде флегмы и частично отводится с установки в виде дистиллята. Флегма стекает вниз по колонне.
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.
Похожий материал - Дипломная работа: Синхронный генератор
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.
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.
Согласно правилу фаз при разделении бинарной смеси, если; давление в колонне постоянно, состав дистиллята и температура однозначно связаны между собой. Поэтому для управления; подачей флегмы применяют регулятор температуры верхней части колонны.
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.
Очень интересно - Курсовая работа: Система автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок
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.
В настоящее время появилась возможность регулировать не температуру в колонне, т. е. косвенный показатель, а непосредственно состав целевых продуктов. В качестве анализаторов состава используют хроматографы, газоанализаторы, плотномеры, рефрактометры и другие приборы.
Для повышения чувствительности АСР состава измеряют содержание примесей в целевом продукте. Пробы продукта к анализаторам состава отбирают также на контрольной тарелке колонны, но расположенной ближе к верху (низу) колонны, чем при регулировании температуры. При использовании промышленных анализаторов состава (при их наличии для данной смеси) следует иметь в виду, что они менее надежны, чем измерители температуры.
Материальный баланс отгонной части колонны поддерживается АСР уровня в кубе, воздействующей на отвод продукта. 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.
Парообразование в кипятильнике определяет гидродинамический режим колонны. При интенсивном образовании пара может наступить «захлебывание», при котором восходящий поток пара препятствует стеканию жидкости вниз и увлекает капли жидкости вверх. При недостаточном паровом потоке снижается производительность установки.
Вам будет интересно - Реферат: Система охлаждения автомобиля
Рис. VII-22 Схема каскадного регулирования процесса ректификации
Рис. VII-23. Схемы регулирования состава дистиллята (а) и кубового остатка (б) с учетом изменения расхода исходной смеси.
На рис. VII-22 приведена одна из возможных схем регулирования процесса ректификации с использованием каскадных систем, когда целевым продуктом является дистиллят. В этом случае подачей флегмы в колонну управляет трехконтурная система регулирования, в которой регулятор состава дистиллята вырабатывает корректирующий сигнал, направляемый в качестве задания регулятору температуры на контрольной тарелке колонны, а последний корректирует работу регулятора подачи флегмы в колонну. При наличии надежного анализатора состава контур регулирования температуры из рассмотренной системы можно исключить.
Похожий материал - Курсовая работа: Система охлаждения кессонов плавки
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 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.
Если целевым продуктом является кубовый остаток, то для обеспечения его заданной чистоты применяют систему регулирования расхода греющего пара в кипятильник с корректировкой по температуре в отгонной части колонны и по составу кубового продукта на контрольной тарелке. Возможно также использование более простой системы без вспомогательного контура регулирования температуры. Так как в данном случае к дистилляту повышенных требований по чистоте не предъявляется, то для управления подачей флегмы в колонну достаточно системы регулирования расхода. Предусматривается также система регулирования расхода балансового избытка дистиллята, направляемого далее на разделение, с корректировкой его по уровню во флегмовой емкости. Кубовый продукт отводится с установки посредством регулятора уровня в кубе колонны.
По сравнению с одноконтурными каскадные системы обеспечивают лучшее регулирование основных технологических величин ректификационной установки. Однако вследствие медленного протекания в ней тепло- и массообменных процессов, они успешно компенсируют только сравнительно малые возмущения по составу исходной смеси.