Автоматизация процесса выпаривания

Основные схемы ав­томатизации рассмотрим на примере двухкорпусной выпарной установки. Цель управления выпарной установки состоит в получении раствора заданной концентрации Q_y, а также в поддержании материального и теплового балансов. Концентрация упаренного раствора зависит от расхода, концентрации и тем­пературы исходного раствора, расхода и давления греющего пара, давления в выпарных аппаратах. В соответствии с целью управления схемой автоматизации предусматривают регулиро­вание концентрации упаренного раствора (рис.20). Концентрацию Q_y можно измерить кондуктометрическим методом, по плотности раствора, по показателю преломления света или по величине температурной депрессии раствора, т. е. по разности температур кипения ∆T раствора и растворителя. Послед­ний метод вследствие простоты и наличия однозначной зависи­мости между величинами Q_y и ∆T при постоянном давлении применяют довольно часто. При этом первичный измерительный преобразователь температуры кипения раствора устанавливают на трубопроводе кипящего раствора после кипятильника, а из­мерительный преобразователь температуры кипения раствори­теля — на трубопроводе отвода паров растворителя. Эти приборы комплектуют передающим преобразователем, сигнал на вы­ходе которого пропорционален разности температур ∆T. Регу­лятор концентрации Q_y воздействует на клапан, установленный на линии отвода упаренного раствора из последнего выпарного аппарата. При возрастании, например, текущей концентрации относительно заданного значения регулятор увеличивает расход упаренного раствора, что уменьшает время пребывания его в аппарате и вызывает понижение концентрации раствора до за­данного значения.

При отводе упаренного раствора из последнего аппарата по его концентрации материальный баланс установки поддержива­ют, сохраняя равенство между количеством растворенного веще­ства, уходящим из установки и количеством вещества, поступа­ющего с исходным раствором. Это обеспечивается поддержани­ем постоянства уровня раствора в выпарных аппаратах путем воздействия на клапаны, установленные на трубопроводах по­дачи раствора в соответствующий аппарат. При возрастании расхода упаренного раствора уровень в аппарате понижается, что вызывает увеличение подачи раствора в аппарат. В каче­стве измерительных преобразователей АСР уровня раствора в выпарных аппаратах 1 обычно используют гидростатические уровнемеры.

Тепловой баланс процесса выпаривания при небольших ко­лебаниях расхода исходного раствора обеспечивают регулято­ром расхода на трубопроводе подачи греющего пара в кипя­тильник 2 первого корпуса установки. Нормальный тепловой режим работы выпарной установки возможен только при подаче исходного раствора с постоянной температурой Г_н близкой к температуре кипения раствора. Для достижения этого устанав­ливают регулятор температуры исходного раствора, выходной сигнал которого воздействует на клапан, изменяющий подачу греющего пара в теплообменник — подогреватель исходного раствора 3.

Если весь вторичный пар из предыдущего корпуса направля­ют в кипятильник 2 последующего, то давление (разрежение) стабилизируют только в последнем корпусе, изменяя с помощью регулятора количество отводимых из него паров растворителя. Последнее обычно достигают путем изменения подачи охлажда­ющей воды в барометрический конденсатор 4. При такой схеме регулирования в корпусах устанавливаются все меньшие давле­ния по ходу раствора и обеспечивается разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в последующем корпусе, т. е. обеспечивается движу­щая сила процесса выпаривания.

Концентрацию упаренного раствора Q_y можно также регу­лировать изменением расхода раствора, подаваемого на послед­ний корпус из предыдущего. Упаренный раствор из последнего корпуса в этом случае отводят по команде регулятора по уров­ню. При таких схемах регулирования материального баланса выпарной установки количество поступающего на нее исходно­го раствора определяется условиями ее работы. Это требует установки дополнительной технологической емкости исходного раствора.

Не рекомендуется стабилизировать концентрацию упаренного раствора в последнем корпусе воздействием на подачу све­жего раствора на установку. Вследствие большого запаздывания объекта такая схема не обеспечит высокого качества регу­лирования.

Если расход исходного раствора зависит от работы пред­шествующих технологических установок, но колебания его не­значительны, то концентрацию упаренного раствора можно ре­гулировать изменением подачи греющего пара на установку. При этом с помощью регуляторов уровня в выпарных аппаратах изменяют количество отводимого из них раствора.

При больших колебаниях расхода исходного раствора, а так­же при изменении концентрации в нем растворенного вещества, качественное регулирование процесса обеспечивается примене­нием более сложных схем, например, схемы многоконтурного ре­гулирования (рис. 21).

В этом случае греющий пар подают на установку в опреде­ленном соотношении с расходом исходного раствора, применяя регулятор соотношения, воздействующий на подачу пара. Это соотношение корректируют регулятором концентрации раство­ренного вещества в исходном растворе. Для стабилизации рабо­ты второго выпарного аппарата частично упаренный раствор, направляемый в него, регулируется по каскадной схеме регу­лирования расхода с корректировкой по уровню раствора в первом выпарном аппарате. Упаренный раствор отводят с установки по уровню в последнем аппарате, регулятором, зада­ние которому изменяет регулятор концентрации растворенного вещества в упаренном растворе. Давление в системе поддержи­вается на заданном значении посредством регулирования рас­хода паров растворителя с коррекцией по давлению в послед­нем выпарном аппарате.

Рис. 21. Схема многоконтурного регулирования выпарной установки:1- выпарной аппарат; 2- кипятильник; 3 - теплообменник; 4 - барометрический конденсатор.

Поиск по сайту: