книги из ГПНТБ / Автоматизация переработки каменноугольной смолы

yyw) Ау(ш)

Ниже даны значения выходной величины, определенной по фор­

На рис. 59 приведен график процесса регулирования, построен­ ный по этим данным (кривая 3 ). Для сравнения приведена времен­ ная характеристика замкнутой САР температуры фенольной фракции по одноконтурной схеме с применением ПИД-регулятора с настрой­ ками /еР.о п т = 4 ,6 град.-1 , 7Ѵопт = 18 мин (кривая 1), 7'Пр.опт = = 3,6 мин и временная характеристика замкнутой каскадной систе­

121

Рис. 59. График процесса регулирования (3) и временные ха ­ рактеристики (1 и 2} замкнутой САР температуры фенольной фракции

сы, представленные кривыми 2 или 3, что говорит о необходимости применения двухконтурной САР.

Приближенные значения параметров настроек регуляторов, вблизи которых следует отыскивать точные значения этих парамет­ ров, могут быть рекомендованы следующие: для стабилизирующего

воздействия от возмущения определяются с учетом того обстоятель­ ства, что данная система работает без остаточной неравномерности при условии некомпенсированного возмущения. Поэтому передаточ­ ную функцию устройства ввода воздействия от возмущения следует выбирать так, чтобы она обращалась в нуль при со = 0 .

Чаще всего на практике устройство ввода воздействия от возму­ щений выполняют в виде реального дифференцирующего звена, пе­

Изменяя величины k„ и Твр, добиваются выполнения условия инвариантности регулируемой величины относительно выбранного возмущающего воздействия.

Приближенно параметры настройки устройства ввода определя­ ются из условий задачи (исходных данных) и данных, полученных в результате расчета параметров настройки стабилизирующего регу­ лятора. Из условий задачи видно, что изменение расхода пара, по­ ступающего во фракционную колонну, на 1 кг/ч равноценно пере­ мещению регулирующего органа на 0,076 его полного хода, т. е.

122

в первом приближении можно считать, что передаточная функция регулируемого объекта относительно рассматриваемого возмущения W0B {р ) отличается от передаточной функции этого же объекта отно-

Рнс. 60. График процесса регулирования САР температуры смолы после I ступени трубчатой печи

Рис. 61. График процесса регулирования САР температуры смолы после II ступени трубчатой печи

сителыю регулирующего воздействия (температура фенольной фрак­ ции — количество орошения) U7o6l (р ) только постоянным множите­ лем 0,076 (кг/ч)-1

Передаточная функция устройства ввода определяется по фор­ муле

123

где W v (р ) — передаточная функция регулятора

Рис. 63, График процесса регулирования САР температу­ ры 1 антраценовой фракции

124

Т а б л и ц а 14

ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ САР

* DD — диапазон дросселирования.

125

следней графе даны параметры настройки регуляторов и функцио­ нальных блоков после наладки САР на объектах регулирования.

На рис. 60— 63 соответственно приведены графики процессов регулирования.

5. ПАРАМЕТРЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

На основании классификационного анализа техноло­ гических процессов, а также исследования статических и динамических свойств аппаратуры, окончательно выби­ рают параметры автоматического регулирования, конт­ роля и сигнализации. Ниже приведены параметры авто­ матизации двухколонных и одноколонных трубчатых аг­ регатов для переработки каменноугольной смолы.

Двухколонные агрегаты

Промежуточные хранилища. Автоматическое регули­ рование температуры смолы в хранилищах; автоматиче­ ский контроль общего уровня жидкой массы; границы раздела сред смола — надсмольная вода.

Трубчатая печь. Автоматическое регулирование тем­ пературы смолы после I ступени, расхода смолы на I сту­ пень, уровня обезвоженной смолы в сборнике испарите­ ля I ступени, температуры смолы после II ступени, рас­ хода смолы на II ступень, давления коксового газа в общем коллекторе, температуры перегретого водяного пара; автоматический контроль давления смолы на I и II ступенях, влажности смолы на I ступень, расхода кок­ сового газа после регулятора, температуры смолы после II ступени (дублирование), давления паров в испарите­ ле I ступени; сигнализация повышения влажности смолы выше 10%, повышения температуры смолы после II сту­ пени выше 430° С, повышения уровня в сборнике обезво­ женной смолы на 150 мм.

Антраценовая колонна. Автоматическое регулирова­ ние температуры паров на выходе из колонны, темпера­ туры I антраценовой фракции, количества отбора I ан­ траценовой фракции; автоматический контроль темпера­ туры паров на выходе из колонны (дублирование), I ан­ траценовой фракции (дублирование), II антраценовой фракции, паров после испарителя II ступени, качества среднетемпературного пека, давления паров в испарите­ ле II ступени и в антраценовой колонне; сигнализация отклонения температуры паров на выходе из колонны на

126

±5% от номинального значения, повышения давления на 5% от номинального значения.

Фракционная колонна. Автоматическое регулирова­ ние температуры паров легкого масла, температуры фе­ нольной фракции, количества отбора фенольной фракции, содержания нафталина в нафталиновой фракции, коли­ чества отбора нафталиновой фракции, содержания наф­ талина в поглотительной фракции, температуры поглоти­ тельной фракции, уровня донного продукта; автоматиче­ ский контроль температуры паров легкого масла (дублирование), температуры фенольной фракции (дуб­ лирование); температуры нафталиновой фракции, темпе­ ратуры поглотительной фракции (дублирование) давле­ ния в верхней части колонны, расхода перегретого водя­ ного пара, подаваемого в нижнюю часть колонны; сигнализация отклонения температуры фенольной фрак­ ции на ±3% от номинального значения, повышения уров­ ня в колонне на 25% от номинального зачения.

Сепараторы легкого масла. Автоматическое регули­ рование границы раздела сред легкое масло — вода.

Холодильники и мерники фракций. Автоматический контроль температуры фракций после холодильников, уровня фракций в мерниках; сигнализация понижения температуры нафталиновой фракции до 80° С.

6. ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

СТАНДАРТНЫ Е СРЕД СТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

С учетом специфики процессов фракционирования ка­ менноугольной смолы для построения схем автоматиче­ ского регулирования применены приборы и функцио­ нальные блоки промышленной пневматической системы «Старт».

Температуры замеряют в основном хромель-копеле- выми термопарами в комплекте с преобразователями системы «ЭАУС» ПТ-ТП и ЭПП, а также многоточечны­ ми приборами общепромышленного назначения. Для измерения давлений и расходов применяют датчики си­ стемы ГСП. В качестве исполнительных механизмов ис­ пользуют регулирующие клапаны с мембранными пнев­ матическими приводами.

Серийно выпускаемые приборыдля измерения дав­ ления, температуры, расхода, уровня и других парамет­

127

ров достаточно подробно описаны в специальной и спра­ вочной литературе [22—24], поэтому в данном разделе кратко изложены принципы и конструктивные решения новых приборов общепромышленного назначения и спе­ циальных, разработанных и внедренных в смолоперера­ батывающих цехах.

Н О ВЫ Е СРЕД СТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Автоматический прибор определения концентрации нафталиновой фракции АПК.Н-1

Прибор АПКН-1 предназначен для циклического оп­ ределения процентного содержания нафталина в нафта­ линовой фракции концентрацией не менее 65%. Датчик прибора устанавливают на технологических трубопрово­ дах промышленных уста­

угольных маслах и тепло­ вого эффекта переохлаждения жидкостей.

Как известно [25], при медленном охлаждении жид­ костей образование зародышей (центров кристалли­ зации) начинается при температуре на несколько граду­ сов ниже температуры плавления (кристаллизации), что приводит к метаетабильному (неустойчивому) состоянию окружающей фазы по отношению к появившимся кри­ сталлам. Вследствие/этого количество частиц и их раз­ меры быстро увеличиваются и переохлажденное вещест-

128

во переходит в устойчивую форму (кристаллическое состояние). Этот переход, согласно принципу смещения равновесия, называемому иначе принципом Ле-Шателье, сопровождается выделением тепла, которое повышает температуру вещества до температуры его кристаллиза­ ции. На рис. 64 приведена температурная кривая кри­ сталлизации нафталиновой фракции при медленном ох­ лаждении. Участок кривой AB соответствует переохлаж­ денному состоянию, точка С — температуре кристалли­ зации.

Температура кристаллизации растворов (в данном случае растворов нафталина в каменноугольных маслах) прямо пропорциональна концентрации растворенного ве­ щества [26] и связана с ней следующим уравнением:

В табл. 15 приведены расчетные и экспериментальные данные, характеризующие зависимость температуры кри­ сталлизации растворов нафталина от его концентрации.

Таким образом, зная температуру кристаллизации нафталиновой фракции, можно легко и с достаточной точностью определить ее концентрацию.

Работа прибора поясняется блок-схемой, приведенной на рис. 65.

Т а б л и ц а 15

ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НАФТАЛИНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ СОДЕРЖАНИЯ В НЕЙ НАФТАЛИНА

Анализируемый продукт (нафталиновая фракция) поступает в датчик температуры кристаллизации ДТК-1 через клапан 1 и по трубке 2 в емкость 5, отделенную от корпуса теплоизоляционными прокладками 3. Продукт

из емкости выходит через трубку 4, соединенную с выход­ ной линией нафталинового холодильника.

Такая конструкция входа и выхода сделана для того, чтобы при закрытии клапана 1 емкость для кристаллиза­ ции 5 оставалась доверху заполненной нафталиновой фракцией. По оси емкости 5 вмонтирован термометр со­ противления.

Прибор работает циклически. В начале цикла кла­ пан 1 открыт, включен нагреватель калорифера 7, через который продувается сжатый воздух. Нагреваясь в кало­ рифере до температуры порядка 200°С, горячий воздух через отверстия в кожухе 6 подается на обдув емкости 5. Под действием горячего воздуха нафталиновая фракция, заключенная в емкости, расплавляется и через датчик возобновляется поток анализируемого продукта. Карет­ ка регистратора, измеряющего температуру внутри ем­

130