Автоматизация процесса абсорбции

1,2- холодильники; 3 - абсорбционная насадочная колонна.

Рисунок 1- Схема абсорбционной установки

Работа схемы.

Исходная газовая смесь G_r и абсорбент G_a в холодильниках 1 и 2 охлаж­даются до заданных температур θ_r⁰ и θ_a⁰ и противотоком подаются в колонну 3.

В колонне 3 происходит извлечение целевого (распределяемого) компо­нента из исходной газовой смеси с помощью жидкого абсорбента.

В результате массообменного процесса между газовой и жидкой фазами получают:

· в низу колонны - насыщенный абсорбент G_нa с концентрацией целевого (распределяемого) компонента с_на;

· в верху колонны - обедненную газовую смесь G_or с концентрацией целе­вого (распределяемого) компонента с_ог.

Показатель эффективности процесса - концентрация распределяемого ком­понента в обедненной газовой смеси с_ог.

Цель управления - обеспечение с_ог = с_ог^зд на минимально возможном для дан­ной установки значении.

Типовая схема автоматизации процесса абсорбции

Регулирование.

· Регулирование с_ог по подаче абсорбента G_a - как показателя эффективности про­цесса абсорбции.

· Регулирование давления верха колонны Р_в = Р_ог по отбору обедненной газовой смеси G_or - для обеспечения материального баланса по газовой фазе.

· Регулирование уровня h_нa по отбору насыщенного абсорбента G_нa - для обеспече­ния материального баланса по жидкой фазе.

· Регулирование температуры исходных материальных потоков газа абсорбен­та Q_а° по подаче хладоагентов G_хл1 и G_хл2 соответственно - для обеспечения теп­лового баланса установки.

· Стабилизация расхода исходной газовой смеси G_г - для обеспечения заданной производительности установки.

Контроль.

- расходы - G_r, G_a, G_or, G_нa, G_хл1, G _хл2;

_- температуры- Q_г, Q^х_ог, Q_а,. Q_на, Q_хл1, Q_хл2, Q⁰_г, Q⁰_а, Q_апп

- давление - Р_в, Р_н, DР;

- уровень насыщенного абсорбента - h_нa;

- концентрация - с_ог.

3. Сигнализация.

- существенные отклонения с_ог, от с_ог^зд;

- значительное повышение P_B­ > Р_пред, при этом формируется сигнал «В схему за­щиты».

4. Система защиты.

По сигналу «В схему защиты» - открывается магистраль G_or, закрываются все остальные магистрали.

Автоматизация процесса ректификации

Обозначения параметров процесса:

- G_f, G_фЛ, Gд, G_к - расходы питания, флегмы, дистиллята, куба;

- x_f, х_д, х_к - молярные составы соответствующих потоков;

- R=G_фл/G_д - флегмовое число.

Схема ректификационной установки.

1 - ректификационная колонна; 2 - подогреватель потока питания;3 - кипятильник; 4 - конденсатор (дефлегматор); 5 - флегмовая емкость.

Рисунок 2

Описание установки.

Объект управления - ректификационная установка для выделения из исходной жидкой смеси целевого компонента в составе дистиллята.

Процесс массопередачи происходит на тарелках укрепляющей (верхней) и исчерпывающей (нижней) частей колонны в результате взаимодействия жидкой и паровой фаз, движущихся в колонне противотоком.

Движущая сила - разность между равновесной и рабочей концентрациями целевого компонента в жидкой или паровой фазе: D^х =х-х* и D^у =у* -у* соответственно.

Работа установки.

Исходная смесь G_n (G_xf) нагревается в подогревателе потока питания 2 до температуры кипения Q_п°и подается в колонну 1 на тарелку питания (i=f). Исходная смесь стекает по тарелкам нижней части колонны в виде жидкостного потока G_x в куб колонны, участвуя в массообменном процессе с паровым потоком G_y.

Из куба колонны выводится кубовый продукт G_куб. Часть кубового продукта подается в кипятильник 3, где испаряется с образованием парового потока G_y0, который подается в низ колонны.

Паровой поток поднимается вверх колонны, контактируя с жидким потоком и обогащаясь целевым компонентом.

Обогащенный целевым компонентом паровой поток G_yn выводится из верха колонны и подается в дефлегматор 4, где конденсируется.

Конденсат собирается во флегмовой емкости 5. Из сборника флегмы отбирается два потока:

- поток дистиллята G_R - целевой продукт;

- поток флегмы С_фЛ - жидкая фаза, используемая для орошения верха колонны.

Показатель эффективности процесса с_д - концентрация дистиллята. Цель управления процессом - обеспечение с_д.=с_д^зд

Типовая схема автоматизации процесса ректификации.

Типовое решение автоматизации процесса ректификации.

Регулирование.

§ Регулирование Q_B=f(c_д) по подаче флегмы » косвенное регулирование показателя эффективности процесса с_д.

§ Регулирование Р_в по подаче хладоагента G_хл - обеспечивает материальный баланс по паровой фазе.

§ Регулирование h_фл по отбору флегмы G_фл - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе верха колонны.

§ Регулирование h_K по отбору кубового продукта G_K - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе низа колонны.

§ Стабилизация расхода питания G_n - обеспечивает:

* материальный баланс по всему веществу,

* снятие наиболее существенных возмущений,

* заданное положение рабочей области колонны;

- стабилизацию производительности установки.

§ Стабилизация расхода греющего пара G_rp - обеспечивает:

* тепловой баланс установки;

* стабилизацию G_y0.

§ Регулирование Q_п⁰ по подаче G_T обеспечивает:

- заданное положение рабочей линии;

- эффективность процесса разделения;

- тепловой баланс

Контроль.

§ Температуры и расходы всех исходных потоков.

§ Температуры - Q_В, Q_Н, Q_КВ, Q_КН, Q_п0.

§ Давление - Р_В,Р_Н.

§ Уровень - h_фЛ, h_K.

§ Концентрации - с_д или с_к .

Сигнализация.

§ существенные отклонения h_фл, h_K, Q_B от заданий:

§ повышение ­P > Р_пред;

резкое снижение или прекращение подачи потока питания ¯G_n.

СОДЕРЖАНИЕ