3. Автоматизація процесу випарювання

Основні принципи керування процесом випарювання розглянемо на прикладі однокорпусної випарної установки природньої циркуляції (рис. 12). Показником ефективності процесу є концентрація упареного розчину, а метою керування – підтримання певного значення цієї концентрації.

Рис. 12. Типова схема автоматизації процесу випарювання: 1 – кип’ятильник;

2 – випарний апарат; 3 – пристрій для вимірювання температурної депресії

Якщо передбачити, що мета керування досягнута, то б то концентрація на виході з апарату постійна і відповідає заданій, то між температурою і тиском в апараті буде дотримуватись певна залежність. Тому достатньо стабілізувати тільки один з цих параметрів. У більшості випадків це – тиск в апараті, який можна регулювати зміною відбору пари з апарата.

Інтенсивність підведення тепла до кип’ятильника визначається параметрами теплоносія: витратою, температурою, тиском і ентальпією.

До найбільш сильних збурюючих впливів відносяться зміни витрати теплоносія. Це збурення компенсують встановленням стабілізуючого регулятора витрати. При цілеспрямованій зміні витрати теплоносія у об’єкт можуть вноситися і регулюючі впливи. Проте при цьому може виникнути «плівкове кипіння», що неекономічно. Зі зміною інших параметрів теплоносія в об’єкті будуть мати місце інші збурення.

Аналіз збурюючих впливів в об’єкті керування показав, що частина параметрів, визначаючих концентрацію буде змінюватися. Сильним збуренням процесу випарювання, як правило, є і «засолення» граючої камери теплообмінника. Щоб при наявності збурюючи впливів мета керування була досягнута, необхідно в якості головної регулюючої величини брати концентрацію , а регулюючий вплив вносити зміною витрати свіжого розчину.

Концентрацію у певний період визначають за різницею між температурами кипіння розчину і розчинника (за температурною депресією). Про концентрацію можна судити і за іншими непрямими параметрами: щільністю, питомою електропровідністю, показником переломлення світла чи температурою замерзання упареного розчину.

Отже, для досягнення мети керування процесом необхідно регулювати температурну депресію (зміною витрати свіжого розчину); тиск у апараті (зміною витрати парів розчинника ) і витрату теплоносія.

Для підтримання матеріального балансу в апараті необхідно регулювати рівень розчину зміною витрати упареного розчину.

У процесі випарювання контролюють витрати свіжого розчину, упареного розчину, витрату парів розчинника; температури свіжого і упареного розчинів; температуру, тиск і витрату теплоносія; тиск, температуру і рівень в апараті; температурну депресію. Сигналізації належать відхилення концентрації від заданого значення і припинення подання розчину. У останньому випадку пристрій захисту повинен відключити лінію теплоносія для запобігання спування продукту і аварії.

4.Автоматизація процесу кристалізації

Основні принципи керування процесом кристалізації розглянемо на прикладі кристалізатора з виносним холодильником (рис. 13). Показником ефективності процесу є розмір отриманих кристалів. Для забезпечення текучості і злежуваності кристалічних речовин необхідно отримати кристали однакового розміру, що і є метою керування. Розмір кристалів, з однієї сторони, визначається умовами, за якими здійснюється процес (температурою в апараті, інтенсивністю охолодження і перемішування розчину), а з іншої - властивостями розчину, який надходить на кристалізацію (ступеня насичення твердою фазою, то б то початковою концентрацією, а також температурою, вмістом домішок і т.д.).

Рис. 13. Типова схема автоматизації процесу кристалізації: 1 – холодильник; 2 – кристалізатор; 3 – насос суспензії; 4 – циркулюючий насос

Температура в апараті буде постійною під час дотримання теплового балансу процесу.

Інтенсивність охолодження розчину при постійній температурі в апараті буде визначатися швидкістю проходження розчину через апарат. Для підтримання її постійною стабілізують витрату розчину.

Інтенсивність перемішування розчину в кристалізаторі під час застосування насоса з постійними характеристиками можна вважати постійною.

Концентрація твердої фази в початковому розчині, температура його і наявність домішок є початковими параметрами процесу, визначаючими попереднім технологічним процесом. Їх зміни будуть приводити до порушення технологічного режиму кристалізації.

У зв’язку з тим, що в кристалізаторі виникають різноманітні збурення, в якості регулюючої величини потрібно було б взяти розміри кристалів. Проте в даний час відсутні датчики як безпосереднього, так і непрямого вимірювання розмірів кристалів, тому обмежуються стабілізацією температури в апараті (зміною витрат холодоносія і розчину) . Для підтримання матеріального балансу кристалізатора необхідно стабілізувати рівень в апараті. Регулюючим впливом при цьому може бути зміна витрати суспензії. Маточний розчин виводиться з апаратів за рахунок переливання, тому його витрата не регулюється. Стабілізація всіх цих параметрів забезпечує, як правило, задані розміри кристалів.

Контролювати потрібно витрати розчину, що надходить, маточного розчину, суспензії і холодоносія, їх температуру, рівень і температуру в кристалізаторі. Контролюються і сигналізуються, крім цього, параметри насосів розчину і суспензії. Л-ра: [1], С.154-170.