ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование работы ректификационной колонны из "Проектирование химико-технологических процессов методами системотехники" Если бы МЫ могли каждую из перечисленных шести независимых переменных принять за постоянную, то можно было бы проводить любой процесс разделения, на который рассчитана эта колонна, без дальнейшего вмешательства однако поскольку это, очевидно, невозможно, возникает необходимость в системе регулирования. [c.83] Приборное оснащение, соответствующее каждой из систем регулирования, требует выбора определенных внутренних независимых переменных. В табл. 3 эти системы расположены в порядке увеличения гибкости регулирования для того, чтобы иллюстрировать усложнение систем и расширение их возможностей. [c.84] Простейшим примером является представленная на рис. УП-1 схема, требующая поддержания постоянного состава питания. Вследствие этого указанная схема в большинстве производственных ситуаций оказывается нереальной. Такой метод управления считается низкокачественным и сильно зависит от внешних возмущений он может быть рекомендован лишь тогда, когда есть возможность предотвратить воздействие на колонну всех возмущений, порождаемых внешними источниками. В данном случае для поддержания устойчивой работы достаточно иметь одни лишь регуляторы расхода, поскольку необходимо поддерживать постоянными только расход теплоносителя и отбор дистиллята. [c.84] В случае, изображенном на рис. УИ-2, необходима постоянная скорость питания. Это можно обеспечить, если между колонной и предыдущим агрегатом установить емкость достаточного объема или же если колонна будет расположена первой по ходу процесса. [c.84] И теплоносителя. Это дает воз.можность путем поддержания необходимой скорости отбора дистиллята сохранять нужную степень разделения, компенсируя мгновенные изменения состава питания. Скорость питания и состав могут быть независимы и в той мере, в какой это позволяют физические возможности колонны, в частности скорость захлебывания. [c.85] Если в качестве внутренних независимых переменных выбрать отношение расхода теплоносителя к расходу сырья и состав верхнего продукта, то можно варьировать агрегатное состояние питания колонны в зависимости от его состава. Незначительные изменения скорости отбора дистиллята автоматически компенсируются изменением потока, обусловленным изменением агрегатного состояния питания. [c.85] В отличие от схемы, показанной на рис. VII-3, схема, изображенная на рис. VII-4, позволяет учитывать вариации атмосферного давления. Кроме того, она упрошает регулирование расхода охлаждающей воды, но зато исключает использование для определения состава одной лишь температуры. В таком случае мы вынуждены применить устройство, непосредственно определяющее состав или другой показатель, являющийся функцией состава и не зависящий от температуры, так как последняя сильно изменяется в зависимости от давления. [c.86] Любая другая схема привела бы к колебаниям уровня и соответствующим колебаниям поверхности теплопередачи в кубе колонны. Расход греющего пара и его давление (или обе величины одновременно) нужно было бы изменять по сложному закону, чтобы поддерживать заданную скорость парового потока на входе в колонну. [c.87] Состав кубового остатка можно рассматривать как независимую переменную. Но поскольку объем куба обычно более чем в 10 раз превышает количество жидкости на тарелке, состав кубового остатка может изменяться только с соответственно меньшей скоростью, чем состав на тарелке. Значительно большая чувствительность может быть достигнута, если в качестве независимой переменной принять состав дистиллята, даже когда целевым продуктом является кубовый остаток. [c.87] Вероятно, наиболее важной из полунезависимых переменных при работе колонны является положение (номер) тарелки питания. Если состав питания колеблется не очень значительно, достаточно одного положения тарелки питания. Однако при возможных широких колебаниях состава питания может произойти нарушение режима и соответствующее понижение разделяющей способности колонны за те пределы, в которых она может быть скорректирована системой регулирования. Тогда положение тарелки питания желательно каким-либо образом автоматически изменить. [c.88] Во всех случаях, за исключением изображенного на рис. VI1-1, приняты меры по регулированию количества флегмы, направляемой обратно в колонну, вместо того, чтобы регулировать непосредственно количество отводимого дистиллята. Дело в том, что в схеме, изображенной на рис. УИ-1, при любом колебании скорости паров в конденсаторе расход флегмы, поддерживаемый регулятором уровня жидкости в аккумуляторе, изменяется. Этого по возможности необходимо избегать, так как было показано, что подобные возмущения могут распространяться самопроизвольно и, если в колонне используется холодная флегма, могут привести к раскачке регулятора. [c.89] Сравним теперь эти рекомендации с окончательной системой автоматического регулирования, предлагаемой группой системотехники для ректификационной колонны нашего производства. Питание колонны имеет по существу постоянную температуру потому, что температура жидкости до отстойника регулируется холодильником реакционной массы. Даже если питание поступает в колонну несколько переохлажденным, само постоянство его температуры фактически устраняет необходимость в установке подогревателя питания. По такой схеме колонну можно легко спроектировать так, чтобы система регулирования отрабатывала возмущения по подаче питания в нижнюю часть колонны. [c.90] При работе колонны возможны заметные изменения скорости подачи питания. Введение в систему регулирования расхода пара дополнительного импульса по возмущению питания позволяет регулировать состав дистиллята в случае высокой чистоты отбираемого продукта, когда температура не может быть использована в качестве параметра для оценки его состава. [c.90] Поскольку наша колонна по существу является отпарной и имеет очень большое число тарелок при данной относительной летучести, было решено, что нет необходимости предусматривать возможность автоматического изменения положения тарелки питания для обеспечения эффективности разделения в верхней части колонны. Этот прием не получил отражения в рекомендациях, выданных Дж. X. Смирку. [c.90] Управление работой реактора идеального смешения — следующее важное изменение, внесенное в систему управления работой установки, — также нуждается в том, чтобы его прокомментировать. Разработку улучшенной системы управления реактором, необходимой для устранения обнаруженных при обследовании установки возмущений в подаче реагента А в реактор, можно выполнить двумя методами. [c.90] Первый метод, описанный в главе VI, заключается в сглаживании возможных колебаний в подаче реагента введением дополнительной буферной емкости. Второй метод требует применения системы регулирования по возмущению для того, чтобы обнаружить это возмущение и произвести соответствующие изменения уставок регуляторов, управляющих реактором, и тем самым исключить влияние возмущений на работу реактора. [c.90] Изменение скорости подачи реагента А при соответствующих изменениях расхода реагента В, осуществляемое системой регулирования соотнощений, в конечном итоге приводит к изменению времени пребывания реагентов в аппарате. Главным способом компенсации влияния изменения времени пребывания должно быть изменение рабочей температуры в реакторе. Сокращение времени пребывания, обусловленное увеличением расхода реагентов, требует повышения температуры, что вызывает возрастание скорости реакции, необходимое для достижения определенной производительности установки. [c.91] Наоборот, при уменьшении расхода реагентов нужно снизить температуру в реакторе. [c.91] Предполагая, что опасность повышения скорости образования смолы не особенно серьезна, выбор между описанной системой регулирования и другой, уже существующей и рекомендуемой группой системотехники, сводится к сравнению относительных капитальных затрат со стоимостью специального регулятора и анализатора состава. Для данного случая, когда реагент стоит так дешево, выбор вполне ясен во многих других случаях это не столь очевидно, и второй метод может оказаться предпочтительнее. О каждом из этих методов нужно судить по их достоинствам. [c.92] Другое соображение, которое следует здесь высказать, заключается в том, что возможность поломки прибора всегда заставляет при прочих равных условиях выбирать более простую систему. Итак, поскольку обе системы предназначены для одной цели, выбирают более простую из них — буферную емкость. [c.92] Вернуться к основной статье