20 Типовая схема автоматизации процесса ректификации
Р
Распределенность параметров требует распределенного управляющего воздействия, т.е. одним регулирующим органом невозможно поддержать определенный температурный профиль по высоте колонны. Необходимо два управляющих воздействия, т.е. температуру верха в аппарате регулируем подачей флегмы, а температуру куба в аппарате регулируем подачей расхода пара.
Нелинейность характеристик указывает на то, что управляющее воздействие не может быть однозначными на всем диапазоне. Увеличения расхода пара в кипятильник, вначале вызывает увеличение концентрации низкокипящего компонента дистиллята (НКК), а затем уменьшение.
Показатели эффективности процесса ректификации является состав целевого продукта (дистиллята или кубового продукта), а целью управления подержание этих величин на заданном значении, целью регулирования – поддержание мат и теплого баланса. Если целевым продуктом является дистиллят, то для достижения цели управления, следует регулировать(1-6):
Контроль: расход, состав, температура исх продукта, кубового, дистиллята, флегмы, теплоносителей, хладагентов, температура по высоте колонны, перепад давления по высоте колонны, в низу и верху колонны.
Сигнализация: уровень, давление, температура в колонне, расход исх. смеси.
Основные переменные процесса: 1. Количество исходного продукта поступающего в колонну. Если исходного продукта поступает в колонну недостаточно, то содержание НКК в дистилляте и кубе уменьшается. При избытке питания количество НКК увеличивается. Задача состоит в том, чтобы в дистилляте НКК было как можно больше, а в кубовом продукте не было совсем. При избытке и недостатке сырья в колонне режим по температуре и давлению резко меняется, следовательно, чтобы ректификационная колонна работала наиболее эффективно и выдавала чистые продукты необходимо расход исходного сырья стабилизировать с помощью АСР расхода. Регулятор устанавливают до Т-1, чтобы измерять расход однофазной системы. Если колонна получает питание не со склада, а от предыдущего аппарата работающего непрерывно с переменной нагрузкой, расход стабилизировать в этом случае не возможно, его рассматривают как возмущение процесса.
2. Состав исходной смеси. При изменениях состава для обеспечения заданной четкости разделения необходимо изменить количество флегмы подаваемой на орошение или изменить отбор дистиллята, это следует из мат. баланса. Для соблюдения теплового баланса, при колебаниях состава исходной смеси, необходимо также изменить подачу пара в кипятильник колонны.
Состав исходной смеси определяется или ходом предыд-го технологического процесса или сортностью питания, поэтому стабилизировать перед входом в объект нельзя - это наиболее тяжелое возмущающее воздействие.
3. Энтальпия – теплосодержание исходной смеси. Исходная смесь поступает в колонну как правило при Ткип, если она поступает при более низкой температуре, то должна будет нагреваться до кипящего состояния в кубе колонны за счет тепла подаваемого в кипятильник, но т.к. тяжелая кипит при более высокой температуре, то тепла здесь тратится больше и экономичность процесса падает кроме того подача «холодного питания» увеличивает количество флегмы в низу колонны и ухудшается состав кубового продукта. Для поддержания заданной температуры питания используется контур регулирования температуры (2).
Возмущениями при регулировании температуры питания будут изменение: количество состава и температура исходного продукта (до или перед Т-1), а также давление теплоносителя подаваемого в Т-1.