книги из ГПНТБ / Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов

фоли:

растворителя, наоборот, подается больше в первый и меньше в шестой экстрактор. Вследствие этого в первом экстракторе не про­ исходит экстракции смолистых, а отгоняется вода (сушка). По­ лучающийся раствор последовательно перетекает из одного экс­ трактора в другой и постепенно обогащается смолистыми ве­

тракторы батареи, что ускоряет последующую отгонку раствори­ теля на щепы. Тяжелые фракции бензина, обладающие лучшей экстрагирующей способностью, подают на орошение в первые три экстрактора, что улучшает извлечение смолистых веществ и спо­ собствует отгонке воды, поскольку температура в этих экстракто­ рах получается выше, чем при подаче в них легкой фракции.

ков в соответствующие коллекторы; расход легкой или тяжелой фракций бензина, поступающего из коллектора через подогрева­ тель в верхнюю часть экстрактора (поз. 5); расход паров бензина, поступающих в нижнюю часть экстрактора (поз. 6).

Температура является важным фактором процесса экстрагиро­ вания, так как с ее повышением снижается вязкость диффунди­ рующих из щепы веществ, а также растворителя. Вместе с тем с повышением температуры ухудшается качество получаемых ка­ нифоли и скипидара из-за следующих причин: улучшается раство­ римость окисленных веществ (оксикислоты, колофеновые кислоты), а также резенов и загрязняющих веществ (некоторые углеводы, белки, танниды и пр.); усиливается окисление и разложение смо­ листых веществ и разных примесей с образованием тем неокра­ шенных веществ.

ПИ-регуляторы стабилизируют температуру легкой фракции бензина (поз. 7, 19, 20) на выходе из конденсаторов 8 паров от­ дувки и температуру тяжелой фракции бензина (поз. <5, 21, 22) на выходе из конденсаторов 9 паров сушки (исполнительные устрой­ ства которых устанавливаются на линиях ввода охлаждающей воды в конденсаторы).

Пропорциональным регулятором прямого действия регулиру­ ется температура раствора (поз. 9) за теплообменником 3. Кроме того, манометрическими термометрами измеряется: температура паров бензина, поступающих в нижнюю часть экстрактора, и бен­ зина, поступающего в верхнюю часть экстрактора 10 (поз. 10);

298

за конденсаторами, температура воды за конденсаторами и т. д.

(на схеме не показано).

Давление растворителя ускоряет пропитывание щепы раствори­ телем, что способствует процессу экстрагирования. Однако при давлении выше 400—500 кПа выход смолистых веществ из щепы ухудшается.

ПИ-регуляторами стабилизируется низкое (поз. 15) и высокое (поз. 16) давление водяного пара в трубопроводах поступления пара в цех. Техническими манометрами общего назначения изме­ ряется давление водяного пара на линиях подачи пара в экстрак­ торы, давление бензина после насосов и в коллекторе орошения экстракторов, давление мисцеллы перед и за фильтрами 13, за на­ сосами, давление конденсата и бутанольной воды за насосами и

вдругих точках (на схеме не показано).

Всборниках легкой и тяжелой фракций бензина П-регулято- рами (поплавковыми, фланцевыми) с измерительными показываю­ щими приборами измеряется высота уровней границы раздела фаз «бензин—вода» (поз. 17, 18). Буйковыми уровнемерами измеря­ ется высота уровня в бензоловушке 1, в сборнике 5 бутанольной воды, в сборнике 14 для мисцеллы, в сборнике 15 конденсата (на

схеме не показаны).

Поскольку экстракционное отделение является взрывоопасным, все приборы и регуляторы применяются пневматического действия. Кроме того, для сигнализации превышения допустимой концентра­ ции паров бензина устанавливаются сигнализаторы горючих газов в воздухе: в коридоре управления отделения экстракции, в насос­ ной коридора управления, в отделении экстракции и в других ме­ стах.

Автоматизация процесса упаривания мисцеллы и уваривания канифоли. На рис. 106 приведена упрощенная функциональная схема автоматизации процесса упаривания мисцеллы и уварива­ ния канифоли.

В канифолеуваривательной колонне 9 при температуре 170° С от канифоли отгоняются скипидар-сырец, масла и тяжелая фрак­ ция бензина. Для более полной отгонки этих веществ в нижнюю часть колонны подается острый перегретый пар с температурой 200—220° С под давлением 1000 кПа; повышение температуры пара сверх 220° С вызывает частичное разложение канифоли, в резуль­ тате чего снижается температура ее размягчения; понижение температуры пара до 170° С приводит к тем же последствиям вследствие неполной отгонки тяжелых канифольных масел. При по­ нижении температуры пара недостаток тепла восполняется увеличе­ нием расхода пара, что вызывает возрастание скорости паров, приводящее к излишним потерям скипидара и масел в образую­ щейся при этом эмульсии, сбрасываемой со сточными водами в канализацию.

Для стабилизации температуры увариваемой канифоли уста­ навливаются следующие регуляторы: ПИ-регулятор температуры канифоли и скипидара в трубопроводе после испарителя на входе

2 9 9

в верхнюю часть канифолеуваривательной колонны 9 (поз. 4) с ус­ тановкой исполнительного устройства на линии подачи греющего пара в подогреватель-испаритель 8\ ПИ-регулятор температуры ка­ нифоли в нижней части канифолеуваривательной колонны (поз. 5), исполнительное устройство которого устанавливается на линии острого перегретого пара.

ПИ-регуляторами стабилизируются также температура паров бензина на выходе из испарителей 2 и 4 (поз. 1 и 27) с установ­ кой исполнительных устройств на линии подачи греющего пара в испарители, температура паров бензина и бутанола в верхней части ректификационной колонны 5 (поз. 2) с установкой испол­ нительного устройства на линии подачи охлаждающей воды в кон­ денсатор-дефлегматор 6, температура паров мисцеллы в нижней части исчерпывающей ректификационной колонны 15 (поз. 3) с ус­ тановкой исполнительного устройства на линии подачи водяного пара в испаритель (каландрию) 7.

Манометрическими термометрами контролируются температуры мисцеллы на выходе из подогревателя 1 (поз. 6) и бензина на вы­ ходе из сепаратора 3 (поз. 7). Ртутными стеклянными термомет­ рами контролируется температура: воды в общей линии из кон­ денсатора-дефлегматора 6, канифоли и скипидара на выходе из ректификационной колонны 5, скипидара в верхней части кани­ фолеуваривательной колонны 9, скипидара на выходе из конденса­ тора-холодильника 11, воды на выходе из конденсатора-холодиль­ ника 11 и др.

Хорошая стабильность температуры процессов упаривания мис­ целлы и уваривания канифоли зависит от постоянства параметров греющего водяного пара и от постоянства расходов мисцеллы и канифоли в соответствующих аппаратах. Расход этих веществ кон­ тролируется либо непосредственно расходомерами, либо косвенно уровнемерами.

Для стабилизации расхода мисцеллы на входе в подогреватель 1 используется ПИ-регулятор (поз. 8), первичным измерительным преобразователем которого служит нормальная камерная расхо­ домерная диафрагма, промежуточным и передающим преобразо­ вателями— мембранный дифманометр с дифференциально-тран­ сформаторной дистанционной передачей показаний, первичным из­ мерительным прибором — самопишущий и регулирующий прибор пневматического действия. Исполнительное устройство этого регу­ лятора в виде регулирующего клапана с мембранным приводом устанавливается на линии подачи мисцеллы в подогреватель 1. Расходомером переменного перепада контролируется расход флегмы в ректификационную колонну 5 (поз. 9). В обоих случаях устанавливаются разделительные сосуды (на воде).

В трехкамерном вакуум-приемнике канифоли 10 пьезометриче­ скими уровнемерами с мембранными дифманометрами контроли­

301

двухпозиционными приводами на перетоках канифоли и на ваку­ умных и атмосферных линиях (поз. 22, 23, 24, 25, 26).

Высота уровня контролируется также в сборнике 14 скипидарасырца буйковым уровнемером с пневматическим передающим пре­ образователем (поз. 13). В барометрическом затворе 12 и флорен­ тине 13 для скипидара-сырца контролирующие автоматические приборы не устанавливаются.

Для предотвращения окисления смоляных кислот, содержа­ щихся в канифоли, вся система уваривания канифоли, в том числе трехкамерный приемник 10 работает под вакуумом, равным 80 кПа. Вакуум паров канифольных масел в средней (поз. 20) и в верхней (поз. 19) частях трехкамерного приемника 10 контролируется по­ средством трубчато-пружинных вакуумметров общего назначения.

Манометрами общего назначения контролируется давление во­

(поз. 16), канифолеуваривательную колонну 9 (поз. 17), подогре­ ватель мисцеллы 8 (поз. 18) и испаритель 7 (поз. 21).

Автоматизация процесса осветления канифоли и регенерации отбеливающей глины. При экстрагировании осмольной щепы орга­ ническим растворителем окисленные смоляные кислоты, содержа­ щиеся в смолистых веществах, переходят в раствор вместе с нор­ мальными смоляными кислотами, загрязняют выделяемую в даль­ нейшем канифоль, придавая ей более темный цвет, и снижают ее качественные показатели. Экстракционная канифоль в этом случае содержит до 15% окисленных смоляных кислот и других приме­ сей. Для улучшения качества такой канифоли ее осветляют, на­ пример, отбеливающими глинами, адсорбирующими окисленные смоляные кислоты.

На рис. 107 приведена упрощенная функциональная схема ав­ томатизации процесса осветления канифоли и регенерации отбе­ ливающей глины.

Из вакуум-приемника уваренная канифоль по обогреваемому трубопроводу поступает в мешалку 4. Туда же подается бензин из сборника 1. Получающаяся мисцелла перекачивается насосом 3 в мешалку-сорбер 5, где мисцелла перемешивается с отбеливаю­ щей глиной и происходит поглощение глиной окисленных смоля­ ных кислот из канифоли. Далее смесь поступает в центрифугу 6, где происходит ее разделение на глину и осветленный раствор ка­ нифоли.

Глина с адсорбированными окисленными смоляными кислотами направляется в мешалку 7, куда поступает также активный раст­ воритель из центрифуги 17. В мешалке 7 осуществляется раство­ рение окисленных смоляных кислот в активном растворителе. Пе­ ремешанная смесь перекачивается в центрифугу 8, где происходит разделение раствора окисленных смоляных кислот и глины. Да­

302

отгонка активного растворителя. Регенерация глины производится также в колонне отдувки бензина от глины 10. Регенерированная отбеливающая глина 'затем перекачивается в мешалку-сорбер 5.

Для приготовления пульпы в мешалку 12 поступает глина и бензин. Из мешалки 12 пульпа по мере надобности подается в про­ изводство.

После охлаждения паров в холодильнике 11 получается бен­ зинобутанольная смесь, которая сливается в сборник 12 (см.

рис. 109).

Регенерированная отбеливающая глина из нижней части ко­ лонны для регенерации глины 18 (см. рис. 107) насосом перека­ чивается в мешадку 14, куда также поступает мисцелла из цент­ рифуги 6. Из мешалки 14 перемешанная смесь в виде суспензии поступает в центрифугу 15, где разделяются глина и раствор ос­ ветленной канифоли. Глина с адсорбированными ею окисленными смоляными кислотами из центрифуги 15 направляется в мешалку 16, куда также поступает активный растворитель из сборника 20. Суспензия из мешалки 16 поступает в центрифугу 17, где проис­ ходит разделение глины и активного растворителя. После охлаж­ дения паров в холодильнике 19 получается бензин, поступающий затем в сборник 12 (см. рис. 109).

В процессе осветления канифоли важную роль играет разде­

очень важно стабилизировать плотность соответствующих раство­ ров, что в свою очередь определяется концентрацией этих раство­ ров. Поэтому при автоматизации процесса осветления канифоли и регенерации отбеливающей глины большое значение уделяется регулированию и контролю плотности и концентрации растворов и соответственно расходов бензина, мисцеллы и глины.

Автоматическое регулирование расхода раствора канифоли в бензине на входе в сборник 2 осуществляется ПИ-регулятором (поз. 1), состоящим из ротаметра с пневматическим передающим преобразователем, исполнительного устройства с позиционером и регулирующим клапаном, показывающего измерительного прибора и регулирующего устройства.

ПИ-регулятор стабилизирует соотношение расходов бензина и упаренной канифоли в мешалку 4 (поз. 2), причем для измерения расходов этих веществ применяются ротаметры с пневматическими передающими преобразователями и вторичными измерительными приборами, устанавливаемые на трубопроводах подачи канифоли и бензина в мешалку. Канифоли поступает 1000 кг/ч, бензина — 10000 л/ч. Исполнительное устройство регулятора в виде регули­ рующего клапана с мембранно-пружинным пневматическим при­ водом устанавливается на трубопроводе подачи бензина в ме­ шалку.

В мешалках 5, 7, 14 и 16 П-регуляторами поддерживается вы­ сота уровня суспензии (поз. 3, 4, 9, 10). При этом применяются регуляторы уровня с вертикальным цилиндрическим буйком и ре­

304

гулирующим диафрагмовым клапаном с позиционером и мем­ бранно-пружинным пневматическим приводом. Такие же регуля­ торы применяются для регулирования высоты уровня суспензии отбеливающей глины с мисцеллой в колоннах регенерации глины 9 и 18 (поз. 5, 12) и в колонне отдувки бензина от глины 10 (поз. 6). В сборнике 13 регуляторы отсутствуют.

Пьезометрическими уровнемерами с продувкой воздухом изме­ ряется высота уровня бензина в сборнике 1 (поз. 13) и активного растворителя (бутанол) в сборнике 20 (поз. 14).

Гидростатическими плотномерами в виде компенсационного дифманометра с пневматическим передающим преобразователем и вторичным измерительным показывающим прибором измеряется плотность суспензии (р = 1,07 г/см3) на выходе из мешалки 14 (поз. 18), плотность раствора осветленной канифоли (р = 0,78 г/см3) на выходе из центрифуги 15 (поз. 19), іплотность суспензии (р = = 1,08 г/см3) на выходе из мешалки 5 и плотность раствора кани­ фоли (р = 0,79 г/см3) на выходе из центрифуги 6 (на схеме не показано), плотность раствора канифоли на выходе из центрифуги

исполнительное устройство которого в виде односедельного регу­ лирующего клапана с позиционером и мембранно-пружинным при­ водом устанавливается на линии бензина, подаваемого для раз­ бавления мисцеллы с целью достижения необходимой ее плот­ ности.

Такими же регуляторами стабилизируется плотность суспензии (р = 1,1 г/см3) перед входом ее в центрифугу 8 (поз- 8) и центри­ фугу 17 (поз. 11), причем регулирующие клапаны с позиционерами и мембранно-пружинными приводами устанавливаются на трубо­ проводах активного растворителя (бутанол) на входе в мешалки

7 и 16.

Расходомерами переменного перепада измеряется расход су­ спензии на входе в центрифугу 6 (поз. 15), расход раствора кани­ фоли в бензине на входе в мешалку 14 (поз. 16), расход раствора канифоли в бензине на выходе из центрифуги 17 (поз. 17), расход суспензии на входе в центрифугу 15 (поз. 21), расход раствора ос­

(поз. 23). Во всех этих случаях устанавливаются камерные нор­ мальные диафрагмы, мембранные компенсационные дифманометры с пневматическими передающими преобразователями и измери­ тельные показывающие приборы.

Расходомером постоянного перепада (ротаметр с пневматиче­ ским передающим преобразователем и вторичным показывающим прибором), установленным на трубопроводе смолы на выходе из центрифуги 8, измеряется расход раствора смолы, подаваемого на упарку (на схеме не показано).

Стеклянными ротаметрами измеряется расход бензина, посту­ пающего в центрифуги 6, 8, 15 и 17 для разбавления суспензий с целью снижения их вязкости.

Показывающими манометрами общего назначения с латунной трубчатой пружиной измеряется давление в нагнетательных ли­ ниях насосов, перекачивающих бензин и бутанол (на схеме не по­ казано).

Химический цех, в котором расположена установка осветления экстракционной канифоли, имеет два главных паропровода: высо­ кого (1000 кПа) и низкого (500 кПа) давлений. В паропроводе высокого давления посредством И-регулятора прямого действия с мембранно-рычажным приводом стабилизируется давление, рас­ ходомером переменного перепада измеряется расход, манометри­ ческим термометром — температура, манометром с пневматическим передающим преобразователем и вторичным прибором — давление пара (на схеме не показано). В паропроводе низкого давления регулируются и контролируются такие же параметры и исполь­ зуются аналогичные приборы (на схеме не показано). В паропро­ воде подачи пара на отопление манометром общего назначения контролируется давление, а расходомером переменного перепада — расход пара (на схеме не показано) .

Техническими ртутными стеклянными термометрами контро­ лируется температура бензина в сборнике 1 и раствора уваренной канифоли в бензине в мешалке 4. Специальными шестеренчатыми счетчиками учитывается расход бензина на входе в мешалку 12-

Автоматизация процесса упаривания мисцеллы и уваривания осветленной канифоли. На рис. 108 приведена упрощенная функ­ циональная схема автоматизации процесса упаривания мисцеллы и уваривания осветленной канифоли.

Раствор осветленной канифоли поступает в сборники 1, а от­ туда в испарители 2 бензина для упаривания мисцеллы. Упарен­ ная мисцелла направляется в сепараторы 3, где происходит раз­ деление паровой и жидкой фаз. Пары бензина конденсируются в конденсаторах-холодильниках 4. Упаренная мисцелла через гид­ равлический затвор поступает в подогреватель 5 и далее в верх­ нюю сепараторную часть канифолеуваривательной колонны 6. Тяжелые фракции бензина конденсируются в конденсаторе-холо­ дильнике 7 и поступают во флорентину 8, откуда отстоявшийся бензин и флорентинная вода уходят в соответствующие сборники. Уваренная канифоль поступает в вакуум-приемник 9, а оттуда — на розлив.

Необходимый для конденсации паров бензина температурный режим в конденсаторах-холодильниках 4 поддерживается посред­ ством П-регуляторов прямого действия (поз. 1, 2), стабилизирую­ щих температуру охлаждающей воды на выходе из конденсаторовхолодильников путем изменения ее расхода.

ПИ-регуляторы стабилизируют температуру мисцеллы на вы­ ходе каждого из испарителей 2 (поз. 3, 4, 5), причем исполнитель­ ные устройства регуляторов в виде регулирующих клапанов с мем-

306