Автоматизация процесса адсорбция, десорбции.

Автоматизация процесса адсорбция, десорбции.

Управление производственным процессом требует решения многообразных и сложных задач. Вследствие этого до недавнего времени основные функции систем управления (то есть анализ информации о состоянии объекта и принятие решения о воздействии на него) выполнял человек. Однако развитие теории и техники автоматического управления постепенно привело к созданию автоматических управляющих устройств. По мере их совершенствования им передают все более сложные функции управления, в результате чего достигается более высокий уровень автоматизации производственных процессов.

В курсовом проекте рассматривается автоматизация разработки узла тарельчатой колонны. Дается описание и принцип действия приборов: давления, уровня, температуры, качества продукта, расхода.

В расчетной части рассчитывается материальный и конструктивный расчет тарельчатой колонны.

Адсорбция

ТИПОВОЕ РЕШЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ

Типовое решение автоматизации процесса адсорбции

Типовое решение автоматизации (рис.1).

Рис. 1 Типовая схема автоматизации процесса адсорбции:
1 - адсорбционная колонна; 2 - тарелки; 3 - дозатор.

В качестве объекта управления возьмем противоточный непрерывнодействующий аппарат 1 с кипящим слоем мелкозернистого адсорбента на тарелках 2. На верхнюю тарелку такого аппарата подается адсорбент с помощью дозатора 3. Под действием силы тяжести адсорбент 'проваливается с тарелки на тарелку и выводится из нижней части адсорбера; газ же движется снизу ;вверх и выводится из верхней части аппарата. Показатель эффективности, цель управления и закономерности такого процесса адсорбции аналогичны процессу абсорбции, поэтому типовые решения автоматизации этих процессов одни и те же. Основным .контуром регулирования является регулятор концентрации адсорбируемого компонента в отходящем газе, а регулирующее воздействие осуществляется изменением расхода адсорбента (корректировкой работы дозатора 3). Для устранения возмущения по каналу расхода газовой смеси этот расход стабилизируется. Контролю подлежат расход газовой смеси, конечная концентрация адсорбируемого компонента, температуры газовой смеси и адсорбента, температуры по высоте адсорбера, давление в верхней и нижней частях колонны, перепад давления между ними. Сигнализации подлежат концентрация адсорбируемого компонента в отходящем газе и давление в колонне; при резком возрастании последнего должно сработать устройство защиты.
Регулирование гидравлического сопротивления колонны. Одним из важных параметров процесса адсорбции в кипящем слое является перепад давлений в верхней и нижней частях колонны. При постоянном расходе газовой смеси этот параметр определяется массой адсорбента на тарелках, поэтому регулирующее воздействие при стабилизации перепада давления осуществляется корректировкой работы дозирующего устройства. При использовании такой схемы обычно отпадает необходимость в регулировании конечной концентрации адсорбируемого компонента. Можно использовать двухконтурную систему, основным параметром которой будет конечная концентрация, а вспомогательным - перепад давлений.
Перепад давления по всей колонне в конечном счете определяется количеством адсорбента, поступающего на верхнюю тарелку, т. е. перепадом давления на ней. Б связи с этим можно идти по пути стабилизации этого параметра, так как он значительно менее инерционен, чем перепад по всей колонне.

Регулирование аппаратов с провальными тарелками переменного сечения.

Если конструкция тарелок позволяет изменять их проходное сечение, появляется еще один канал регулирующего воздействия. Обычно поперечное сечение тарелок поддерживают на таком значении, чтобы перепад давления на отдельных тарелках был постоянным.
Работа тарелок такой конструкции может быть настроена и на дискретный режим, когда порция адсорбента единовременно подается на верхнюю тарелку и остается там в течение заданного времени; затем проходное сечение тарелки открывается, адсорбент проваливается на нижележащую тарелку и т. д. Для управления такими тарелками устанавливается программное устройство, которое в соответствии с жесткой временной программой открывает и закрывает проходные сечения тарелок. Это же устройство при сбрасывании адсорбента с верхней тарелки выдает сигнал дозатору на начало загрузки ее свежим адсорбентом. Загрузка продолжается до того момента, когда перепад давления на верхней тарелке становится равным заданному.

Регулирование десорберов с кипящим слоем.

Выделение из адсорбента поглощенного вещества проводится в кипящем слое противоточных тарельчатых сорбционных аппаратов. 

Рис. 2 Схема регулирования процесса десорбции в кипящем слое:
1 - калорифер; 2 - десорбцнонпая колонна; 3 - тарелки: 4 - дозатор.

Адсорбент после адсорбера (рис. 4.46) подается на верхнюю тарелку, а в нижнюю часть после калорифера поступает нагретый воздух. Как и для процесса адсорбции, система регулирования десорбера включает узлы регулирования перепада давления в колонне и расхода воздуха. Кроме того, для лучшего выделения поглощенного вещества стабилизируют температуру воздуха после калорифера изменением расхода теплоносителя.

Регулирование адсорберов с неподвижным слоем адсорбента

(рис. 3). Адсорберы этого типа относятся к периодически действующим аппаратам. Для управления ими устанавливается программное устройство, которое ио жесткой временной программе осуществляет следующие операции: открывает кла¬паны 1 и 2 « закрывает клапаны 3-8 (операция адсорбции); открывает клапаны 3 и 6 и закрывает клапаны 1, 2, 4, 5, 7, 8 (операция десорбции); открывает клапаны 4 к 7 к закрывает клапаны 1-3, 5, 6, 8 (операция сушки адсорбента), открывает клапаны 5 и 7 и закрывает клапаны 1-4, 6, 8 (операция охлаждения адсорбента); открывает клапан 8 и закрывает клапаны 1-7 (операция слива конденсата).

Рис. 3. Схема регулирования адсорбера с неподвижным слоем адсорбента.