8.2. Регулювання якості продукту

Основною метою будь-якої системи регулювання, що використовується в установках для дистиляції, є створення умов отримання продукту, якість якого відповідає встановленим вимогам. Оскільки за відхилення від цих вимог стягуються штрафи, оператори зазвичай здійснюють регулювання з великим запасом в області значення параметрів, що входять до встановлених вимог. Оскільки система регулювання здатна зменшити коливання якості продукту, то процес можна проводити у вужчих межах допусків. Завдяки цьому можна отримати економію засобів за рахунок збільшення виходу високоякісного продукту або зменшення споживання енергії. Оскільки ці чинники можуть служити найпотужнішим стимулами до досконалішого регулювання процесу дистиляції, має сенс проаналізувати їх взаємозв'язки детальніше.

З багатьох причин роботу дистиляційних колон надзвичайно важко регулювати. Звичайна колона має 4-6 контурів регулювання, робота яких багато в чому залежить один від одного. Належний вибір контуру регулювання важливий для забезпечення ефективного функціонування колони -неправильне поєднання керованих і контрольованих параметрів може привести до сильних взаємодій і навіть до нестійкості роботи устави в цілому. Нормальна робота більшості колон легко порушується унаслідок зміни погодних умов, а також коливань параметрів теплоносія та середовища, що надходить для охолодження. Правильний вибір системи регулювання може понизити чутливість до таких збурень.

Ще одним чинником, що впливає на роботу установки, є характерна повільна реакція аналізаторів властивостей продукту у відповідь на зміну регульованих параметрів. І тут може допомогти вибір відповідної схеми регулювання, хоча більшість регуляторів складу продукту не можуть достатньо швидко реагувати на раптові зміни витрати і складу початкової сировини. Це особливо відноситься до спільно працюючих колон при послідовному їх з'єднанні, коли збурення нормального режиму можуть розповсюджуватися на всі тарілки, фактично підсилюючи його порушення. У подібних установках в тих випадках, коли необхідне регулювання якості продукту у вузьких межах, слід віддати перевагу регулюванню за величиною збурення.

В межах одного цього розділу неможливо розглянути всі тонкощі схем регулювання і їх взаємодії. Замість цього особливий наголос робиться на звичайні робочі режими колон і на розроблені для них системи регулювання за збуренням і за відхиленням

8.2.1. Регулювання виходу основного продукту, споживання енергії і якості кінцевого продукту

Двома основними принципами роботи дистиляційних колон є максимальний вихід продукту і мінімальне споживання енергії. Умова максимального виходу продукту зазвичай відноситься до колон, що продукують один цінний продукт і менш цінний побічний продукт. В цьому випадку експлуатаційні витрати будуть мінімальними, якщо втрати цінного продукту в потоці побічного продукту будуть зведені до мінімуму, що означає максимальний вихід цінного продукту. Ця мета може бути досягнута лише шляхом підведення максимально допустимої кількості енергії, оскільки коефіцієнт розділення продуктів повинен бути максимальним. Температура випаровування при цьому регулюється шляхом спрямування потоку гріючої пари в ребойлер⁸ при витраті, рівній деякій заданій верхній межі. Одним із способів визначення верхньої межі є вимірювання перепаду тиску в колоні. При наближенні до режиму захлинання колони перепад тиску зазвичай різко зростає. У такому випадку максимальний підвід тепла можна підтримувати шляхом регулювання перепаду тиску ледь нижче того рівня, при якому починає розвиватися режим захлинання. Цей спосіб регулювання особливо корисний при використанні, в якості середовища для теплоносія, технічних олив або гарячої води, витрата яких пов'язана не тільки з підведенням тепла.

Якщо два продукти мають схожу цінність, то підвищення виходу ціннішого продукту може привести до меншої грошової економії, ніж додаткові витрати на споживану енергію. У цій ситуації економіка процесу зажадає мінімізації споживання енергії. Для досягнення цієї мети обидва продукти повинні якомога ближче відповідати встановленим вимогам, що максимально зменшуватимуть коефіцієнт їх розділення. При такому режимі роботи потрібен контроль якості обох продуктів.

В окремих випадках зниження вартості продукту внаслідок зниженого виходу порівняно з вартістю енергії, що необхідна для підвищення цього виходу. В цьому випадку можна знайти ряд умов, які забезпечують мінімізацію експлуатаційних витрат. Зазвичай один продукт повинен просто відповідати встановленим вимогам, тоді як інший повинен мати чистоту вищу потрібної, і тоді оптимізується склад продукту при заданому об'ємі виходу. Така ситуація розглядається в роботах [ 1 (с.325 - 345), 2 ].

Р ебойлерами є теплообмінники, що, як правило, використовуються для підведення тепла в нижню частину промислової дистиляційної колони. Вони нагрівають рідину, що береться з нижньої частини дистиляційної колони, до температури кипіння для Генерації пари, що повертається в колону для продовження процесу дистиляційного розділення.

Належне функціонування ребойлера має життєво важливе значення для ефективної дистиляції. У типовій, класичної конструкції, дистиляційній колоні всі пари, що провадять процес дистиляційного розділення, надходять з ребойлера. У ребойлер подається потік рідкої фази, суміші, що розділяється, із нижньої частини колони, апарат може частково чи повністю випарувати цей потік. Пара, як правило, забезпечує процес пароутворення необхідною кількістю теплоти.