книги из ГПНТБ / Стабников В.Н. Перегонка и ректификация спирта

2)'изменении состава исходной смеси (питания);

3)изменении температуры питания;

4)изменении давления водяного пара, поступающего для

обогрева колонны;

. 5) изменении количества отходящей воды, поступающей на дефлегматор. Это изменение связано с колебаниями давления

вподающей воду системе;

6)изменении температуры воды, поступающей на дефлег-'

матор.

Если каждый из указанных параметров остается постоянным при оптимальном режиме работы колонны, то она работает вполне стабильно и дает постоянный поток дистиллята необхо­ димого состава при оптимальном флегмовом числе и оптималь­ ных потоках пара и флегмы.

Если же какой-либо из потоков изменяется в количественном или качественном отношении, то регулирующие органы должны гак изменить соотношение потоков, чтобы устранить влияние возмущающего фактора.

§ 3. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕКТИФИКАЦИОННОГО ПРОЦЕССА

То или иное возмущение вызывает изменение качественных показателей ректификационного процесса, которые носят назва­ ние регулируемых параметров.

Такими регулируемыми параметрами в процессе ректифика­ ции являются температура и давление пара в определенных точках колонны, разница давлений в различных точках колон­ ны, что связано со скоростью пара и ‘конструктивными факто­

Влияние того или иного возмущающего фактора сказывает­ ся на величинах регулируемых параметров. Поддержание этих параметров на определенном уровне и есть задача регулирую­ щего устройства. В практике ректификации спиртового произ­ водства в настоящее время в качестве регулируемых парамет­ ров чаще всего выбирают температуру и давление (или перепад давления).

Качественные показатели, связанные с составом продуктов или полупродуктов, употребляются в качествве регулируемых параметров редко, так как это связано со сложностью и пока еще малой надежностью такого рода устройств. Чаще всего- в качестве регулируемых параметров выбирают пока температуру в определенных точках аппарата [6].

Установление таких точек — существенный фактор правиль­ ной организации регулирования процесса.

438 Автоматизация контроля и управления аппаратами

Желательно выбрать такие места (тарелки), на которых наиболее чувствительно отражается изменение в режиме 'рабо­ ты аппарата.

Для нахождения такой точки рекомендуется поставить экс­ перимент при .неизменном составе и количестве питания. Изме­ няя флегмовое число, наблюдают за изменением температуры на тарелках. Та тарелка, на которой изменение в температуре пара или жидкости будет максимальным, будет наиболее «чувствительной» к изменению режима.

Регулируемый параметр, в данном случае температура, дол­ жен замеряться именно на этой тарелке. Здедь должен быть установлен датчик регулятора.

§ 4. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗОЛИРОВАННЫХ КОЛОНН

Рассмотрим вначале схемы 'регулирования отдельных ко­ лонн ректификационных аппаратов.

Схемы раздельного (независимого) регулирования

Независимым регулированием нескольких связанных взаим­ но величин называют такое регулирование, при котором на каж­ дый регулирующий орган воздействует отдельный регулятор, реагирующий на изменение только одной из регулируемых вели­ чин.

Таким образом, при раздельном регулировании параметров процесс стабилизируется путем устранения возмущающего фак­ тора при помощи отдельного для каждого фактора регулятора. Это приводит к необходимости установки большого количест­ ва регуляторов сравнительно простой конструкции. Нельзя, ко­ нечно, считать эти регуляторы вполне изолированными друг от друга, так как они связаны между собой через процесс, иду­ щий в аппарате, но эта связь косвенная.

Таким образом, при раздельном регулировании каждый мате­ риальный поток снабжается соответствующим регулятором.

На рис. 188 представлены схемы изолированного управления

На рис. 188 приведены двё схемы регулирования питания колонны, применяемые в спиртовой промышленности.

На рис. 188,/ показана схема питания, при которой стабиль­ ность достигается при помощи установки на трубопроводе, питающем колонну, регулятора расхода. Датчик — дифферен­ циальный манометр, диафрагма которого установлена на питаю-

щем трубопроводе, управляет диафрагмовым вентилем. Однако

такая система питания ори годиа только для чистых жидкостей, не забивающих диафрагму.

Для питания колонны браж­ кой при подаче ее паровым насосом применяются схемы рис. 188, 2. В этой схеме регу­ лируемым параметром являет­ ся температура паров на выхо-

1

Рис. 188. Схемы регулирования подачи питания:

де из бражкой колонны. Регулятор температуры управляет вен­ тилем на паровой коммуннкацин, подающим пар на паровой на­ сос.

На рис. 188,5 изображена схема регулировки подачи пита­ ния паровым насосом, когда датчик установлен в трубе, ее-

440 Автоматизация контроля и управления аппаратами

дущей из дефлегматора в холодильник. Термопатрон регулятора может быть установлен и на одной из тарелок колонны.

На рис. 188,4 приведена схема, в которой питание регули­ руется, не только по количеству, но и по температуре.

Подогревается питание в теплообменнике. Греющий пар в теплообменник подается при помощи терморегулятора.

Термоиатрои регулятора устанавливается на трубопроводе, идущем из теплообменника на колонну.

Р е г у л и р о в а н и е п о д а ч и п а р а

Для стабильной работы аппарата очень важно сохранение постоянства давления в паропроводе, снабжающем аппарат греющим и энергетическим паром.

Пар из котла

а

Пар из котла

бвентиль: Б: а—манометр; б—ре­ гулятор; а—регулирующий вен­

тиль.

Б

На рис. 189 даиы схемы автоматического регулирования по­ стоянства давления пара, .поступающего в аппарат. Аналогич­ ные устройства применяются также и для регулировки давле­ ния пара, поступающего на насос..

Количество пара, подаваемого на аппарат, неразрывно свя­ зано с потоком пара в колонне, а следовательно, и с давлени­

ем в отдельных ее точках. Поэтому датчиком для паровых ре­ гуляторов, как травило, служит давление в определенных точ­ ках колонны или перепад давления в двух ее точках. На рис.

схему регулировки подачи тара три наличии регулятора пря­ мого действия манометрического типа. Этот регулятор поддер­ живает постоянное давление в кубовой части аппарата.

На рис. 190,// представлена схема регулирования подачи пара при помощи диафрагмового вентиля, осуществленная на Московском ликеро-водочном заводе.

При использовании пневматических регуляторов непрямого действия схема для регулирования подачи пара строится сле­ дующим образом (рис. 190, II).

442 Автоматизация контроля и управления аппаратами

Регулятором служит дифманометр, измеряющий разницу давления между атмосферой и давлением в определенной точ­ ке колонны.

В брагаперегокных аппаратах за такую точку принимают паровое пространство между питающей тарелкой и спиртовой колонной. Регулятор воздействует на диафрагмовый паровой вентиль, установленный на трубе, подводящей пар в аппарат. Имеются также, схемы, в которых патрон датчика помещается

внижней части колонны, как это показано на схеме пунктиром.

Вряде случаев предпочитают измерять не давление, а пе­

репад давлений в определенных точках колонны, устанавливая в качестве регулятора дифференциальный манометр, как это

перепад давления, является своеобразной «диафрагмой», изме­ ряющей скорость пара в колонне. Таким образом, эта система, как и ранее описанная, регулирует производительность колон­ ны.

Наряду с давлением в качестве регулируемого параметра при регулировании подачи пара применяется также температу­

пр о д у к т а

Вспиртовой промышленности для этой цели широко приме­ няется поплавковый регулятор прямого действия — бардорегу-

Рис. 191. Схема регулирования спуска хвостового продукта:

1—поплавковый бардорегулятор прямого действия; 2—регулятор не­ прямого действия.

лятор (рис. 191,/). Для той же цели в других отраслях про­ мышленности применяют регулятор непрямого действия, как это показано на схеме (dhc. 191,2).

Р е г у л и р об а н и е я о д а ч и о х л а ж д а ю щ е й ж и д к о с т и и а д е ф л е г м а т о р

Флегмшое число играет громадную роль в технике ректи­ фикации. Как это изложено ® гл. III, оно в значительной мере определяет эффективность работы аппарата. Так как дефлег­ матор охлаждается водой более или менее определенной тем-

Рис. 192. Регулирование подачи охлаждающей воды на дефлегматор:

о—колонна; б—дефлегматор; в—конденсатор; г—холодильник; б—регулирующий вен­ тиль; е—термопатрон.

пературы, то естественно в качестве фактора, определяющего величину флегмового числа, принять количество тепла, отнимавмое от пара водой, которое будет определяться температурой уходящей воды л ее количеством [7].

В качестве регулируемого параметра, определяющего вели­ чину потока воды на дефлегматоре, выбирают:

поступающей воды постоянна, а коэффициент теплопередачи не меняется;

444Автоматизация контроля и управления аппаратами

2)расход пара, идущего из дефлегматора на конденсатор

(рис. 192,2);

3)температуру парой, поступающих из колонны в дефлег­ матор (рис. 192,3);

4)температуру паров на чувствительной тарелке верхней

части колонны (рис. 192,4);

5)температуру паров на выходе из конденсатора;

6)давление паров в дефлегматоре. Этот принцип осуществ­ ляется при помощи регуляторов прямого действия системы Гильома (см. рис. 151).

Р е г у л и р о в а н и е к о л и ч е с т в а ф л е г м ы

Наряду с регулировкой флегмового числа при помощи из­ менения количества охлаждающей воды применяется также ме­ тод регулировки при помощи деления конденсата, образовавше­ гося в дефлегматоре. Этот спо­ соб широко применяется в неф­

тяной промышленности.

На рис. 193 приведена одна из схем регулирования этого вида.

Связанное регулирование

Описанные ранее методы регулирования принципиально отличаются от методов связан­ ного регулирования. Связан­ ным регулированием называют такое автоматическое регули­ рование, при котором на один регулирующий орган воздейст­ вуют импульсы, получаемые в зависимости от изменения не­ скольких регулируемых вели­ чин. При этом способе регули­ рования применяются взаимо­

связанные регуляторы или же несколько приборов приключают­ ся к одному регулятору.

На рис. 194,А представлена схема связанного регулирования

количества флегмы, применяемая в нефтяной промышленно­ сти.

На этой схеме изображено регулирование количества флег­ мы, перекачиваемой из сборника флегмы насосом. Регулирую­ щий прибор д получает два пневматических импульса: один от

446 Автоматизация контроля и управления аппаратами

прибора, измеряющего расход флегмы, другой — от прибора, контролирующего температуру на 'верхней или «а контрольной тарелке колонны.

Регулятор д воспринимает, таким образом, одновременно два импульса. Если количество флегмы обеспечивает необходи­ мые температурные условия наверху колонны, то оба импульса взаимно уравновешиваются и положение регулирующего клапа­ на не изменяется. При изменении одного из импульсов равнове­ сие нарушается и регулятор изменяет положение регулирующего вентиля, восстанавливая нормальное состояние системы.

Более сложная система связанного регулирования изобра­

колонны, от прибора, контролирующего расход питания, и от прибора, контролирующего расход флегмы. Последние два при­ бора измеряют соотношение количества питания и количества флегмы.

На рис. 194, В представлена схема связанного регулирования для колонны укрепления. Здесь регулируется крепость спиртаректификата с учетом температуры на контрольной тарелке и количества исходной смеси. При отсутствии в колонне возму­ щений регулятор поддерживает постоянный расход дистиллята и его постоянную крепость.

Многоимпульоные приборы связанного регулирования не по­ лущили пока применения в спиртовой промышленности, так как

•они сложны в обслуживании и дороги.

§ 5. СХЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПО КАЧЕСТВЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ ПРОЦЕССА

Описанные выше схемы регулирования относились к про­ цессам регулирования по косвенным показателям (температура, давление, расход).

При регулировании стремятся стабилизировать эти парамет­ ры, что связано со стабилизацией качества получаемых продук­ тов ректификации. Такое регулирование по косвенным парамет­ рам, хотя и может обеспечить необходимое качество продукта, однако менее совершенно, чем регулирование величин, непосред­ ственно характеризующих процесс. К таким величинам могут быть отнесены: упругость пара продукта, коэффициент его теплопроводности, удельный вес и другие.

Для того' чтобы использовать эти параметры, необходимо иметь соответствующие датчики. Разумеется, было бы еще бо­ лее целесообразно выбрать в качестве регулирующего парамет­ ра химический состав спирта-ректификата или же его вкус, од­ нако датчики для этих параметров пока не разработаны.