Қоспаның бастапқы температурасы
БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
Бұл диссертацияда сәйкес анықтамалармен келесі терминдер пайдаланылады:
ҚР БҒМ - Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
АТУ - Алматы технологиялық институты
АҚ - Акционерлік қоғам
ГОСТ - Мемлекеттік стандарт
TEN - құбырлы электр жылытқышы
IVDM - өлшеудің диелкомметриялық әдісі бойынша ылғалдылық өлшегіш
SESH-3ME - кептіру шкафы
ГТО - гидротермиялық өңдеу
AWP-Автоматтандырылған жұмыс орны - маманның кәсіби жұмысын автоматтандыруға арналған және оған қажетті құжаттар мен деректерді дайындауды, өңдеуді, іздеуді және көрсетуді және басып шығаруды қамтамасыз ететін аппараттық және бағдарламалық құралдардың жеке кешені. Жұмыс станциясы операторды белгілі бір функцияларды орындауға қажетті барлық құралдармен қамтамасыз етеді.
AS-Automated жүйесі - әртүрлі процестерді автоматтандыруға арналған аппараттық, бағдарламалық қамтамасыз ету, басқа құралдар мен персонал жиынтығы.
АБЖ-Автоматтандырылған басқару жүйесі - берілген мақсатқа сәйкес күрделі объектіні немесе процесті ұтымды басқаруды қамтамасыз ететін математикалық әдістердің, техникалық құралдардың және ұйымдастыру кешендерінің жиынтығы.
APCS- кәсіпорынды басқарудың автоматтандырылған жүйесі
CAD-компьютерлік жобалау жүйелері
VIP - екіншілік өлшеуіш құрылғы
IM-P-өлшеу механизмін көрсету
IM-S - өздігінен жазатын өлшеу механизмі
DUT - өлшеу құрылғысы
МАЗМҰНЫ
БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1-ТАРАУ ӨНДІРІСІНДЕГІ РЕКТИФИКАЦИЯЛЫҚ ПРОЦЕССТЕРДІ БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІ БОЙЫНША ЗЕРТТЕУ ЖАҒДАЙЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1.1 Ректификацияның технологиялық процесі және оны автоматтандыру ... 11
1.2 Спиртті дистилляциялаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..18
1.3 Қазақстандағы этил спирті өндірісінің жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
2-ТАРАУ ЭТИЛ АЛКОГОЛЫН РЕКТИФИКАЦИЯЛАУДЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЕНГІЗУ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34
2.1 Бақылау объектісі ретінде этил спиртін дистилляциялаудың технологиялық процесін талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
2.2 Алкоголь өндірісінің дистилляциялық айдау қондырғыларын басқару жүйелерінің ағымдағы жағдайын талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38
2.3 Талғар спирт зауытында спиртті ректификациялау ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3-тарау Этил спиртін ректификациялаудың ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЖЕТІЛДІРУ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... . 46
3.1 Автоматтандырылған басқару объектісі ретінде спиртті айдау технологиялық процесінің математикалық моделін жасау және зерттеу ... . 46
3.2 Этил спиртін дистилляциялау процесін автоматтандыруды жетілдіру ...49
3.2.1 Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының автоматтандырылған технологиялық басқару жүйесінің техникалық аспектісі ... ... ... ... ... ... ... ... .49
3.2.2 Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының автоматтандырылған технологиялық басқару жүйесінің бағдарламалық аспектісі ... ... ... ... ... ... ...55
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 59
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
КІРІСПЕ
Дипломдық жобаның өзектілігі. Ел экономикасын қазіргі дағдарыстық жағдайдан шығаруда өндірісті дамыту және оның экономика құрылымындағы үлесін арттыру маңызды рөл атқара алады.
Осыған байланысты өндіріс процесінің сапасын арттыру, өнімнің өзіндік құнын төмендету, ғылыми-техникалық прогрестің қазіргі деңгейіне сәйкес келетін технологиялар мен өндірістерді дамыту мүмкіндіктеріне басымдық берілуі керек. Оған мысал ретінде автоматты өндірістік желілерді, автоматты басқару жүйелерін, өндіріс процесін реттеу мен бақылауды енгізу болып табылады.
Тәжірибе көрсеткендей, мемлекеттік басқарудың ең күрделі объектілерінің бірі этил спиртін, алкогольді және құрамында спирті бар өнімдерді (бұдан әрі - алкогольдік сусындар) өндіру және айналымы саласы болып қала береді.
Әсіресе, алкоголь өндірісінде алынатын өнімнің сапасын арттыру және энергия ресурстарын үнемдеу мәселесі өткір тұр.
Тағамдық ректификатталған алкогольді сусын өндірісі микробиологиялық және тамақ өнеркәсібіндегі ауқымды өндірістердің бірі болып табылады.
Қазіргі уақытта бұл өнім Қазақстанда 15 зауытта алынады.
Талғар спирт зауытында жүргізілген зерттеулер және әзірленген және енгізілген базалық жүйені өндірістік пайдаланудың практикалық нәтижелері жақсы өндірістік нәтижелерге күрделілігі жоғары автоматтандырылған басқару жүйелері арқылы ғана емес, сонымен қатар қарапайым, бірақ тұрақты және жоғары сенімділік арқылы қол жеткізуге болатынын көрсетті. иерархиялық жүйелер.жергілікті басқару контурларымен басқару.
Осылайша, белгілі бір өндірістің сипаттамаларын ескере отырып, спиртті айдаудың технологиялық процесін басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру әдістемесін құру өзекті болып табылады.
Мұның бәрі басқару объектісі ретінде жабдықтың ерекшеліктерін ескере отырып, түзету процесін басқарудың өзін-өзі реттеу жүйесін құру міндетін қоюдың өзектілігін анықтайды.
Мақсаты - оны автоматтандыруды жетілдіру арқылы спиртті ректификациялаудың технологиялық процесінің (ТП) өнімділігін арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттерді шешу қажет болды:
- этил спиртін ректификациялау процесіне тоқталып, ректификацияның технологиялық процесін, оның ішінде спирттерді қарастыру;
- спиртті айдаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайын ашу;
- бақылау объектісі ретінде этил спиртін ректификациялаудың технологиялық процесін талдау;
- спирт өндірісінің дистилляциялық дистилляциялық қондырғыларды басқару жүйесінің ағымдағы жағдайын талдау;
- Талғар спирт зауытындағы ректификацияның технологиялық процесінің негізгі кезеңдерін оқу;
- автоматтандырылған басқару объектісі ретінде спиртті айдау технологиялық процесінің математикалық моделін жасау және зерттеу;
- Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйесінің техникалық және бағдарламалық аспектілерін әзірлеу арқылы этил спиртін айдау процесін автоматтандыруды жетілдіру жолдарын ұсыну.
Бұл жұмыстың зерттеу объектісі спиртті айдаудың технологиялық процесі болып табылады.
Зерттеу пәні ретінде алкогольді ректификацияның технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерін құрудың тәсілдері, әдістері мен жолдары қарастырылды.
Ғылыми жаңалығы келесідей:
- басқару объектісінің басқарылатын параметрлері мен процестің технологиялық параметрлерін байланыстыратын математикалық модель әзірленді. Модель шикізаттың қасиеттері мен жабдық сипаттамаларының өзгеруіне бейімделеді;
- түсетін шикізаттың сапасы мен санына байланысты колонналардың жоғарғы жағынан алынатын өнім мөлшерін өлшеуге және тұрақтандыруға негізделген ректификация процесін бақылаудың жаңа әдісі ұсынылады;
- стандартты және интерактивті басқару циклдеріне негізделген басқару жүйесінің жаңа құрылымы және оның жұмыс істеу алгоритмдері ұсынылған.
1-тарау ӨНДІРІСІНДЕГІ РЕКТИФИКАЦИЯНЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН БАҚЫЛАУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ ЗЕРТТЕУ ЖАҒДАЙЫ
1.1 Ректификацияның технологиялық процесі және оны автоматтандыру
Ректификация процестері өнеркәсіптің әртүрлі салаларында: химия, мұнай өңдеу, фармацевтика, парфюмерия және тамақ өнеркәсібінде өте маңызды рөл атқарады. Осы технологиялық әдіспен әлемде жыл сайын 2 миллиард тоннаға жуық түрлі өнім өңделеді деген болжам бар.
Процессордың ректификациясы бірнеше булану, сұйық, конденсатор, бу пісіргіш, конденсатор, бу мен сұйықтықтың қарсы ағыны арқылы сұйық немесе көп компонентті қоспаларды бөлек құрамдас бөліктерге немесе фракцияларға бөлуге арналған. фазалары.
Түзету - жылу масса алмасу процесі, ол қарсы токпен бағаналы аппараттарда контакті элементтерімен (саптама, пластина) орындалады. Түзету процесінде сұйықтығы мен бу фазасы арасында үздіксіз алмастырғыш бар. Сұйық фазер more жоғары қайнайтын компонентімен, steam фазасы - more төмен қайнайтын компонентпен байытылған. Процессордың жылу және масса алмасуы колоннаның бүкіл биіктігі бойынша төмен ағып жатқан дистиллят, колоннаның жоғарғы жағында пайда болған (қақырық), және көтерілген бу арасында жүреді. Жылу мен масса алмасудың процесін интенсификациялау үшін фазаларының өзара әрекеттесуінің бетін арттыратын контактілі элементтері пайдаланылады. Саптама қолданылған жағдайда, кері флюкс конденсаторы дамыған бетінің үстіне жұқа қабықпен ағады. Науалар жағдайында дамыған жанасу бетін құрайтын көптеген көпіршіктер түріндегі бу науадағы сұйық қабат арқылы өтеді. Жалпы айдаудың мақсаты сұйық қоспаларды бөлек таза компоненттерге нақты бөлу болып табылады.
Түзетуді басқарудың мақсаты - ең аз шығынмен бөлінген компоненттердің сапасын қамтамасыз ету. Екілік қоспаны дистиллятқа және төменгі сұйықтыққа (қалдық) бөлуге арналған К-1 (1-сурет) дистилляциялық колонканы қарастырайық.
Колоннаға беру алдында қайнау температурасы жоғары және төмен қайнайтын компоненттері бар шикізатты қайнау температурасына дейін қыздыру керек. T-1 жылу алмастырғышы осы мақсатқа арналған. Жылыту үшін жылу тасымалдағыш ретінде қаныққан су буы немесе басқа энергияны көп қажет ететін жылу тасымалдағыш қолданылады. Колоннада жем негізінен төмен қайнайтын компоненттен тұратын бу фазасына және жоғары қайнайтын компоненті бар сұйық фазаға бөлінеді. Бағананың жоғарғы бөлігінен бу шығарылады, ол қайнайтын аз құрамдас бөлік, жоғары қайнайтын құрамдас бөлігі бар. Т-2 жылу алмастырғышта (рефлюкс конденсаторында) бу толығымен немесе жартылай конденсацияланып, дистиллят түзіледі. Т-2 аппаратынан шығатын сұйықтық екі ағынға бөлінеді: біреуі суару (қақырық) ретінде К-1 колоннасының жоғарғы пластинасына қайтарылады, ал екіншісі - дистиллят тауарлық өнім. Дистиллятты салқындату үшін өзінің мақсаты бойынша тоңазытқыш болып табылатын Т-3 жылу алмастырғышы қолданылады.
Сурет 1. Екілік түзету бағаны
Т-1 - шикізатты қыздырғыш; К-1 - дистилляциялық колонна; Т-2 - конденсатор (рефлюкс конденсаторы); Т-3 - дистилляциялық тоңазытқыш; Т-4 - тік термосифонды қазандық; Т-5 - төменгі қалдық салқындатқыш.
Т-4 жылу алмастырғышы қазандық болып табылады. Оның міндеті - К-1 бағанында бу ағынын жасау. К-1 колоннасында саңырау пластина деп аталатын тақта орнатылған, одан төмен қарай ағып жатқан қақырық Т-4 қазандығының түтік шоғырына шығарылады. Оның сақиналы кеңістігіне қаныққан су буы беріледі, ол оның сұйық конденсация жылуын береді. Сұйықтық қайнай бастайды. Нәтижесінде бу-сұйық қоспасы құбырлар арқылы көтеріледі, ол Т-4 қазандығынан шығып, K-1 колоннасының соқыр пластинасының астына оралады. Бұл бос пластина астында сұйық және бу фазаларының бөлінуі орын алады: сұйықтық бағананың түбіне дейін ағып, одан ҚҚС қалдығы ретінде жойылады, ал бу бағанға көтеріледі.
Жылу алмастырғыш Т-5 дистилляция қалдықтарының тоңазытқышы. К-1 колоннасының төменгі өнімі резервуарға айдау алдында салқындатылуы керек.
Дистилляциялық колоннаның барлық параметрлерін анықтауды және мүмкін болатын бақылау әрекеттерін орындайық.
Ректификация бағанындағы материал мен жылу ағындарының оңайлатылған диаграммасы 2-суретте көрсетілген.
2-сурет. Дистилляциялық колоннаның параметрлері
F, P, W, R - тағамды тұтыну, дистиллят, дистилляция қалдығы және рефлюкс шығыны;
Материалдық баланс: жалпы F=P+W;
F::XF =P::Xp+WXw - NDT бойынша
LB,LD - колоннаның буландырғыш текшесіндегі (төменгі бөлігі), рефлюкс резервуарындағы деңгейлер;
QF, QD, Qb - қоректендіру қыздырғышының (бөлінген бастапқы қоспасы), кері тоңазытқыштың, қазандықтың термиялық жүктемелері
Суретте. 2 өнеркәсіптік дистилляциялық қондырғының принципиалды схемасын көрсетеді.
Орнатудың негізгі элементтері 2-баған, конденсатор 3 және қазандық 4.
Ректификация процесінің өнімдері дистиллят (жоғарғы өнім) және ҚҚС қалдығы (төменгі өнім) болып табылады. Егер екі компонентті (екілік) қоспаны бөлетін болса, онда дистиллят іс жүзінде таза NCC, ал дистилляция қалдығы іс жүзінде таза VCC болады.
Дистилляциялық қондырғының мақсатты өнімдері дистиллят немесе дистилляция қалдығы болуы мүмкін, ол технологиялық схемамен анықталады.
Сурет 3 . Дистилляциялық қондырғының схемасы. 1 - шикізатты қыздырғыш; 2 - дистилляциялық колонна; 3 - конденсатор; 4 - қазандық.Блок-схема 4-суретте көрсетілген.
Қоспаның бастапқы температурасы
Сурет 4. Блок-схема
Колоннаның материалдық балансының теңдеуінде шикізаттың, дистилляттың және түпкі өнімнің шығыны, текшедегі және ағынды резервуардағы сұйықтық көлемі, пластиналардағы сұйық фазаның қоры ескеріледі.
Аспаптар колоннадағы температура мен қысымды, рефлюкс резервуарындағы дистиллят деңгейін және буландырғыш текшедегі төменгі өнімді өлшейді.
Рефлюкс резервуарындағы дистиллят деңгейінің және текше буландырғыштағы төменгі өнім деңгейінің өзгеруі материал балансының бұзылуын немесе колонна бағандарындағы сұйық фаза қорының өзгеруін көрсетеді, сондықтан материалды жылдам есептеу бағанның теңгерімін дәл шығын өлшегіштерін пайдаланумен де алу мүмкін емес.
Басқару айнымалылары: QF қоректендіру қыздырғышындағы шикізатқа берілетін жылу; қазандықтың (қайта қазандықтың) жылу жүктемесі QB; QD дефлегматорында жойылған жылу.
Бастапқы және соңғы өнімдердің температуралары маңызды рөл атқарады. Колоннадағы жұмыс қысымын реттеу жылу балансын басқару контурының функцияларына кіреді. Бағандағы материал балансын деңгей өлшегіштердің көрсеткіштері бойынша, ал қысымды - қазандықта (қайтақайда) берілетін жылу мөлшеріне сәйкес реттеу арқылы жылуды анықтайтын колоннадағы температураны реттеу схемасын жүзеге асыруға болады. бағандағы теңгерім.
Процесс өзін-өзі реттейді, өйткені тасымалданатын жылу мөлшері жылу алмастырғыштағы температура айырмашылығына байланысты. Осылайша, қоректік қыздырғыштың жылу жүктемесінің жоғарылауымен дистиллят температурасы көтеріле бастайды, бірақ температура айырмашылығының өзі азаяды, бұл жылу ағынының төмендеуіне әкеледі, яғни теріс кері байланыс пайда болады, бұл өзін-өзі реттеу әсеріне әкеледі.
Жүйенің кері байланыс өлшегішінің негізгі параметрі Рефлюкс өлшегіші рефлюкс өлшегіш болып табылады, ал рефлюкс өлшегіш қазандықтың жылу жүктемесін өлшегіш болып табылады, есептегіш есептегішке бағандағы бу фазасы серверінің шығын өлшегішін реттеуге мүмкіндік береді. Бақыланатын бұзылулар: азық температурасының өзгеруі tF, азық шығыны F, жемдегі XF ұшпа компонентінің концентрациясы (бастапқы қоспа).
Бақыланбайтын бұзылулар: қыздыру буының, салқындатқыштың, хладагенттің энтальпиясының өзгеруі; қоршаған ортаға жылу шығыны. Бақылау әрекеттері: қыздыру буының Fn, салқындатқыштың FT, салқындатқыштың Fx шығынының өзгеруі, рефлюкс R дистилляттың алынуының (ағысының) өзгеруі Р, төменгі өнім W.
Бақыланатын параметрлер (шығыс координаттары): дистилляттағы ұшпа компонент XD концентрациясы, төменгі өнімдегі ұшпа компонент XW концентрациясы, LB колоннасының түбіндегі сұйықтық деңгейі және LD ағынды резервуар, ішіндегі қысым. PK бағаны.
Екілік айдау колоннасының автоматтандыруын қарастырайық. Дистилляциялық қондырғының ең қарапайым басқару жүйесі, дистиллят құрамын тұрақтандыруды және қондырғыдағы материалды және жылулық тепе-теңдікті сақтауды қамтамасыз етеді, алты бір циклді автоматты басқару жүйесін қамтиды ( 3-сурет):
- дистилляттың құрамын тұрақтандыратын негізгі реттегіші (тұрақты қысымда бинарлық қоспаны бөлу кезінде) дистилляттың іріктелуіне (ағынына) әсер ететін колоннаның жоғарғы бөлігінің температура реттегіші болып табылады.
Температура реттегіші 2 беру температурасын тұрақтандырады.
- 3 және 4 деңгей реттегіштері сұйық фазалық жүйедегі материалдық тепе-теңдікті сақтайды.
- Ағын реттегіші 6 қазандыққа қыздыру буының берілуін тұрақтандырады.
- Егер реттеу міндеті төменгі өнімнің құрамын тұрақтандыру болса, онда қыздыру буының шығыны 6а бағанының төменгі жағындағы температура реттегішімен, ал дистилляттың шығыны 1а реттегішімен тұрақталады.
Колоннаның үстіңгі және төменгі бөлігінің композицияларын (немесе температураларын) бақылау қолданылмайды, өйткені олар өзара байланысты және олардың бір мезгілде кері байланысын бақылау басқару жүйесінің тұрақтылығының төмендеуіне әкелуі мүмкін.
3-сурет. Жеке технологиялық параметрлерді бір тізбекті автоматты басқару жүйелерін пайдаланатын айдау бағанасын басқару жүйесі. 1 - колоннаның жоғарғы жағындағы температура реттегіші; 1a - дистиллят ағынының реттегіші; 2 - беру температурасы реттегіші; 3 - колоннаның текшесіндегі деңгей реттегіші; 4 - қақырық жинағыштағы деңгейді реттегіш; 5 - колоннадағы қысым реттегіші; 6 - қыздыру буының шығынын реттегіш; 6а - колоннаның төменгі жағындағы температура реттегіші.
4-сурет. TICA дистиллятор бумен пісіргішті басқару жүйесі Автоматты қысым реттегіші бағанның үстіңгі деректемесі PI контроллері Температура реттегіші TICA дистилляторы бумен пісіргіш ағынды өзгерткіш рефлюксті бағанның үстіңгі деректемесі рұқсат етілген шектеулерінің жоғарғы және төменгі інің сер сигнализациясы бар.
Ректификациялық колоннаның реттеуіне арналған каскадты жүйелеріне көшейік.
Бір тізбекті жүйенің негізгі кемшілігі - қыздыру буының ағынын тұрақтандыру, бұл шамадан тыс буды тұтынуға әкеледі. Ағын реттегіші қыздыру буының энтальпиясының ықтимал ауытқуларын, кері флюксті өте салқындату және процестегі басқа да алаңдататын әсерлерді ескере отырып, артық есептелген тапсырмаға қойылады.
Жеткізу тарапынан бұзылуларға компенсациялаушы әсерлердің болмауы өнімнің құрамын реттеуде динамикалық қателерге әкеледі, өйткені бағанның соңында құрамның (немесе температураның) реттегіші бақыланатын координатаның нормадан ауытқуы туралы сигнал алады. бағанның бүкіл биіктігі бойынша сұйықтықтың құрамы өзгергеннен кейін ғана белгіленген мән.
Өнімнің температурасын оның құрамын бақылау үшін пайдаланудың тағы бір маңызды кемшілігі бар: температураның ауытқуы композицияның өзгеруімен оның тербелісімен колоннадағы қысымның өзгеруімен және жиі сәйкес өлшемдердің арқасында пайда болады. Қайнауға жақын құрамдас бөліктерді бөлу кезінде температураның табиғи ауытқуын колоннаның әрбір учаскесінің ортаңғы бөлігінде ғана байқауға болады. Бұл мүмкіндікті өлшеу құрылғысын таңдау кезінде, сондай-ақ температура импульсінің орналасуын (сипаттамалық тақтадағы температураны реттеу) ескеру қажет.
Бөлу үшін энергия шығынын азайтуды қамтамасыз ету үшін қыздыру буы мен қуат тұтынуының (немесе ағынды және қуат тұтынуы) қатынасының реттегіші қолданылады.
Сонымен қатар, өнімнің температурасын бақылау үшін басқару тақтасындағы температура туындысында қосымша импульсі бар каскадты АБЖ қолданылады (регуляторлар 7 және 1а), бұл басқарудың максималды қателігін азайтады.
Автоматты басқару сұлбасында (5-сурет) дистиллят пен қыздыру буының шығыны 1 және 6 реттегіштермен бақыланады, олардың тапсырмалары ағынның жылдамдығы мен құрамына және қоректендірудің энтальпиясына байланысты реттегіш 7 реттеледі. айдау колоннасының басқару арналарының динамикалық сипаттамаларын ескере отырып қыздыру буы.
5-сурет. Бағананың үстіңгі температурасы үшін қоректендіру шығыны мен каскадты АБЖ бұзылу компенсациясы бар айдау бағанасын басқару жүйесі.
Мұндай жүйені жүзеге асыру үшін процестің математикалық моделі қажет. ACS басқарылатын бұзылуларға қатысты жүйенің шамамен өзгермейтіндігін қамтамасыз етуі керек.
Қапталған айдау колонналарында реттелетін негізгі параметрлердің бірі аппаратта берілген гидродинамикалық режимді қамтамасыз ететін қысымның төмендеуі болып табылады. Әдетте қысымның төмендеуі қазандыққа қыздыру буының берілуін өзгерту арқылы бақыланады.
6-сурет. Ағын жылдамдығы мен беру құрамы мен қыздыру буының температурасы бойынша бұзылуларды өтейтін дистилляциялық колонканың басқару жүйесі: 1 - дистиллят ағынының реттегіші; 2 - салқындатқыш температурасының реттегіші; 3 - колоннаның текшесіндегі деңгей реттегіші; 4 - қақырық жинағыштағы деңгейді реттегіш; 5 - колоннадағы қысым реттегіші; 6 - қыздыру буының шығынын реттегіш; FC - контроллер.
7-сурет. Буып-түйілген айдау колоннасын автоматты басқару схемасы: 1 - құрамды реттегіш; 2,3 - деңгей реттегіштері; 4 - қысым реттегіші; 5 - дифференциалды қысым реттегіші.
1.2 Спиртті дистилляциялаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайы.
Алкоголь - халық шаруашылығында орасан зор рөл атқаратын заттардың бірі. Оны 150-ден астам әртүрлі салалар пайдаланады. Кейбір салаларда спирт негізгі шикізат ретінде, басқаларында көмекші материал ретінде қолданылады. Ол сондай-ақ әртүрлі алкогольдік сусындарды өндіруге, медицинада отын және мотор отыны ретінде қолданылады.
Өндірісті автоматтандырудың міндеттері басқару алгоритмін әзірлеуге және оны техникалық-экономикалық тиімділік көрсеткіштерінің оңтайлылығын қамтамасыз ететін автоматтандырудың техникалық құралдарымен жүзеге асыруға дейін қысқарады.
Автоматты құрылғыларды енгізу өнімнің жоғары сапасын, қалдықтар мен қалдықтарды азайтуды, шикізат пен энергия шығындарын азайтуды және ғимараттарды салуға күрделі шығындарды азайтуды, жабдықты күрделі жөндеу арасындағы кезеңді ұзартуды қамтамасыз етеді.
А.С.Гуровтың, А.В.Савчицтің еңбектерінде бутил спиртін алу процесін басқару жүйесін зерттеу және әзірлеу көрсетілген.
Бутил спирті негізінен химиялық синтез үшін еріткіш немесе көмекші өнім ретінде, сонымен қатар отын ретінде қолданылады. Еріткіш ретінде ол химия және тоқыма өнеркәсібінде қолданылады. Ол сондай-ақ гидравликалық және тежегіш сұйықтықтардың құрамдас бөлігі болып табылады немесе парфюмерия үшін негіз ретінде қызмет етеді.
Бутил спиртін алудың технологиялық процесінде оның сапасына шикізаттың химиялық және биологиялық құрамы басым әсер етеді. Мұның бәрі өндіріс процесіне жоғары технологиялық талаптарды қояды, олар жаңа технологиялық шешімдерді енгізу арқылы да, автоматтандыру құралдарын қолдану арқылы да шешіледі.
Алкоголь өнеркәсібінде қолданылатын технологиялық жабдықтардың негізгі түрлерінің бірі дистилляциялық қондырғылар болып табылады. Өндірілген бутил спиртінің сапасы мен құны негізінен ректификация процесімен анықталады.
Бутил спиртінің ректификациясы бинарлы қоспаның азеотропты ректификация әдісімен жүргізіледі: бутил спирті, колоннадағы су (67% ... 33%). Қосарланған қоспаның қайнау температурасы 90 ºС. Процесс 2 кезеңде жүреді: су фракциясын түзету және су қабатын түзету. Бірінші кезеңде күшті алкоголь сулы фракциядан бөлінеді. Екінші кезеңде бірінші реттік түзетуден кейін су қабатынан күшті спирт бөлінеді.
Ректификация сияқты күрделі технологиялық процесті басқару, оның ішінде материалды, жылулық және ақпараттық (өлшеу құрылғыларының деректері) ағындарын басқару, тіпті бір ғана айдау колоннасынан тұратын қондырғы үшін де күрделі міндет болып табылады.
Технологиялық өзара байланысты бағандар тізбегінен тұратын объектіні басқаруға ауысқан кезде басқарудың күрделілігі бірнеше реттік деңгейге артады.
Жоғары сапалы спирттерді алу үшін ректификация процесін бақылаудың осындай әдісі таңдалады, онда процестің барлық технологиялық параметрлері ректификациялық қондырғының пайдалану және технологиялық регламентіне сәйкес қатаң түрде сақталады. Осыған байланысты технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру мәселесі туындайды.
Қолданыстағы процестерді басқару жүйесі екі деңгейлі бұрынғы басқару құрылымына ие. Басқару әрекеттерін енгізу басқару сапасына да, басқару жүйесіне қызмет көрсетуге де айтарлықтай әсер ететін пневматикалық жетектерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Сондықтан, ескірген пневматикалық жетектерді жарылыстан қорғалған конструкциядағы меншікті қауіпсіз схемасы бар заманауи электрлік жетектерге ауыстыру жұмысы ұсынылады. Сондай-ақ технологиялық параметрлерді басқару контурларын қайта конфигурациялау үшін.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, регенерацияланған алкогольге арналған температураны реттеу ілмектерінің бірі үшін математикалық модель әзірленді.
Жұмыстағы математикалық модель бутил спиртін өндіретін зауытты пайдалану кезінде алынған тәжірибелік мәліметтер негізінде құрастырылды. 1-суретте көрсетілген бастапқы салқындату қисығы басқару әрекетін енгізу арқылы алынды. Алкоголь температурасын тұрақтандыру уақыты 40 секунд болды.
1-суреттен көрініп тұрғандай, салқындату қисығында температураның ауытқуы бар, әсіресе тұрақты күйде. Бұл пневматикалық реттегіштердің сапасыздығына байланысты. Әрі қарай модельдеу үшін бастапқы салқындату қисығы тегістелді. Бастапқы салқындату қисығына сәйкес (8-сурет) ең кіші квадраттар әдісін қолдану арқылы үшінші ретті тасымалдау функциясы алынды:
Сурет 8. Регенерацияланған спирттің салқындату қисығы.
Модельдеу нәтижелері 9-суретте берілген, көріп отырғаныңыздай өтпелі сипаттамалар дерлік бірдей.
Алынған беріліс функциясы негізінде регенерацияланған спиртке арналған температураны реттеу жүйесі модельденді, құрылымдық схемасы 9-суретте көрсетілген.
Сурет9. Модельдеу нәтижелері
Сурет 10. Спирт температурасын реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы.
PI контроллері бар жүйеде өтпелі процесті модельдеу нәтижелері 11-суретте көрсетілген.
Сурет 11. Өтпелі процесті модельдеу
Жабық АБЖ жұмысын модельдеу PI контроллерін пайдалану рұқсат етілген технологиялық диапазондарда (550С) ең аз асып кетумен жоғары сапалы өтпелі процесті қамтамасыз ететінін көрсетті.
Біздің еліміздің кәсіпорындары мен зауыттарында көп мөлшерде энергияны, суды және басқа ресурстарды тұтынатын ескі немесе ескірген жабдықтар бар, сонымен қатар үлкен, бұл жұмыс заманауи сенсорлар мен PLC құрылғыларын қолданатын заманауи және ықшам жабдықты ұсынады. .
Бутил спиртін өндіру процесін басқару жүйесі үшін Bghof DC2007 панелінің контроллері таңдалды. DC2007 жоғары өнімді CODESYS контроллері EC2100 мен бір корпустағы сенсорлық экран операторының панелінің тіркесімі.
Ethnet, EthCAT, CAN, RS485 және RS232 сияқты кең ауқымды байланыс интерфейстерінің арқасында панель контроллері әртүрлі жабдықты басқара алады. Графикалық оператор интерфейсі CODESYS бағдарламалау ортасында тікелей конфигурацияланады.
Бір бағдарламалық пакетті пайдаланудың арқасында жүйені іске қосу уақыты қысқарады. Кірістірілген оператор тақтасына қоса, DC2007 контроллері кез келген құрылғының веб-шолғышында визуализацияны көрсетуге мүмкіндік беретін веб-визуализация технологиясын қолдайды.
Қуатты 800 МГц ARM(R) Cortex-A9 ARM процессоры 256 МБ жедел жадымен және 256 МБ бағдарламалық жадымен біріктірілген контроллерге ең жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді.Nivelco ThmoCONT температура сенсорлары температураны бақылау үшін қолданылады.
ThmoCONT сериясының температура таратқыштары температураны үздіксіз бақылау, оның шекті мәндері асып кеткенде дабыл қағу, өлшенген мәндерді ағымдық контур бойымен әрі қарай аналогтық сигнал түрінде - өлшенетін жанбайтын және жарылғыш газдар түрінде беру үшін қолданылады. , әртүрлі бу газдары, агрессивті сұйықтықтар және қоспалар.
Датчик ретінде металл немесе қорғаныш фторопластикалық жабыны бар металл түріндегі коррозияға қарсы бағыттағышта орналасқан Pt100 сенсоры қолданылады.
Kell PA-21Y қысым датчиктері бағандардың жоғарғы жағындағы қысымды өлшеу үшін қолданылады.
Құрамында әртүрлі қоспалар, қышқылдар, сілтілер, абразивті және басқа сұйықтықтар ерітінділері бар сұйықтықтардың шығыны мен көлемін өлшеу үшін Vzlet EM шығын өлшегіші қолданылады.
Салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі 1,9 және одан жоғары сұйықтықтар мен суспензиялардың деңгейін олармен байланыссыз бақылау үшін PiloTrek деңгей өлшегіші қолданылады. Құрылғы микротолқынды импульстік радар деңгейін өлшейтін құралдар класына жатады. Микротолқынды жұмыс принципі бар құрылғыларда өлшенетін қашықтыққа ортаның физикалық параметрлері әсер етпейді. Нәтижесінде деңгей өлшегіш буға, технологиялық температураға және қысымға сезімтал емес және көбік пен басқа құбылыстарды реттеуге мүмкіндік береді. Өлшеу дәлдігі 23 м диапазон үшін +-3 мм. Құрылғы ықшам және оңай орнатылады, жоғары температура мен жарылыстан қорғалған конструкциясы бар.
Сыртқы құрылғылармен байланыс HART протоколы арқылы немесе аналогтық шығыс арқылы орнатылады. Деңгей өлшегіш қашықтағы компьютер арқылы да, сайттағы өзінің дисплейі арқылы да бағдарламаланады.
Реттеу әрекетін енгізу үшін жетек ретінде NA-NL тікелей инсультті электр жетегі таңдалды. NA-NL сериясының электр жетегі желілік клапандардың (бір және қос отыратын клапандар, осьтік клапандар) өшіру және басқару электр жетегі ретінде қолданылады. Осы сериядағы электр жетектерін кез келген жұмыс бұрышында орнатуға болады. Ықшам дизайн жұмыс кезінде жетек корпусына шаң мен ылғалдың түсуін болдырмау үшін қоршаған ортаны қорғаудың жоғары дәрежесіне ие. Олар тек жарылысқа төзімді.
Түзету процесін автоматтандырудың типтік шешімдері:
1. Ереже:
- Бағананың үстіңгі бөлігінің температурасын кері ағынның жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу - процесс тиімділігінің индексін жанама реттеу cd.
- дефлегматорға хладагенттің берілуін өзгерту арқылы колоннаның жоғарғы жағындағы бу қысымын реттеу - бу фазасындағы материал балансын қамтамасыз етеді.
- колоннаның үстіңгі бөлігінің сұйық фазасында материалдық тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін флегмді таңдау үшін қақырық деңгейін реттеу.
- Астыңғы бұйымды таңдау үшін астыңғы бұйымның деңгейін реттеу - колонна түбінің сұйық фазасындағы материалдық тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.
- Энергияны тұтынуды тұрақтандыру мыналарды қамтамасыз етеді:
бүкіл материядағы материалдық тепе-теңдік,
ең маңызды бұзылуларды жою,
бағанның жұмыс аймағының көрсетілген орны;
зауыт өнімділігін тұрақтандыру.- Жылыту буының ағынын тұрақтандыру мыналарды қамтамасыз етеді:
қондырғының жылу балансы;
текшедегі жоғары қайнайтын компоненттің буының массалық ағынын тұрақтандыру.
- Gt жабдықтау туралы Tp 0 ережесі мыналарды қарастырады:
жұмыс сызығының алдын ала белгіленген орны;
бөлу процесінің тиімділігі;
жылу балансы
2. Технологиялық бақылау:
- Барлық кіріс және шығыс ағындардың температурасы мен ағынының жылдамдығы.
- Колоннаның үстіңгі және астыңғы жағындағы қысымдар
- Баған текшесінің рефлюкс деңгейі
- дистилляттағы немесе түпкі өнімдегі төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы
3. Дабыл.
- барлық технологиялық көрсеткіштердің елеулі ауытқулары.
2-тарау. Этил спиртін ректификациялаудың ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЕНГІЗУ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ
2.1 Бақылау объектісі ретінде этил спиртін дистилляциялаудың технологиялық процесін талдау
Этил спирті (ЭС) көптеген салалар үшін маңызды өнімдер мен шикізаттың бірі болып табылады. Алкоголь негізгіден басқа, парфюмерия, медицина, фармацевтика және т. Абсолюттендірілген 100% ES өнеркәсіпте іс жүзінде кездеспейтіндіктен, қағазда ES және судың (бұдан әрі жай ғана спирт) бинарлық қоспасы қарастырылды, онда ES концентрациясы әртүрлілігіне байланысты 96,0 ... 96,6% (қайнау) құрайды. нүктесі - 78,15°С). Мұндай спиртте судан басқа микроскопиялық мөлшерде әртүрлі қоспалар (альдегидтер, эфирлер, жоғарырақ спирттер және басқа химиялық қосылыстар) бар, олар өңделген шикізат түріне байланысты спиртке тән дәм мен хош иісті құрайды.
Этил спирті - ерекше иісі және күйдіргіш дәмі бар түссіз, қозғалмалы сұйықтық. Ол өте гигроскопиялық, кез келген қатынаста сумен жақсы араласады; ал қоспаның көлемі азайып, қызады. Оны өнеркәсіпте жоғары концентрлі сулы ерітінді түрінде шығарады. Спирттің булары адамға зиянды: олардың ауадағы шекті рұқсат етілген концентрациясы 1 мгл; улы - 16 мгл. Алкогольдің иісі оның ауадағы концентрациясы 0,25 мгл болғанда сезіледі.
Этил спирті - гигроскопиялық (өсімдіктер мен жануарлар ұлпаларының ауасынан суды интенсивті сіңіреді) өзіне тән иісі бар жанғыш дәмді жанғыш түссіз сұйықтық. Алкоголь сумен, эфирмен, глицеринмен, бензинмен және басқа органикалық еріткіштермен кез келген пропорцияда араласады.Этил спирті және оның концентрлі ерітінділері жақсы тұтанып, күйе түзбей ақшыл көк жалынмен жанады.
Этил спирті азық-түлік өнімі ретінде және арақ, алкогольдік сусындар, байытылған шарап дайындау үшін шикізат ретінде, сонымен қатар бірқатар өнеркәсіп салаларында қолданылады.
Этил спирті - этанол, шарап спирті, C2H5OH - жалпы формуласы CnH2n + 1OH бір атомды қаныққан спирттердің маңызды өкілі. Өзіне тән иісі бар түссіз сұйықтық, t bp = 78,39 С, t пл = -114,15 С; тығыздығы (15 С температурада) 793,56 кг текше. м;
Сумен, спирттермен, эфирлермен, глицеринмен, бензолмен және т.б. барлық пропорцияда араласады; жанғыш. Этил спирті сумен азеотропты (бөлек қайнамайтын) қоспа түзеді (95,5% этил спирті және 4,5% су) t bp = 78,15 С. Металл натриймен спирт алкоголат түзеді, тотығу кезінде сірке альдегидіне айналады, сусызданғанда ол (шарттарға байланысты) этилен немесе диэтил эфирін алады.
30-шы жылдарға дейін. 20 ғасырда этил спирті негізінен тағамдық шикізатты (дәндер, картоп және т.б.), қант пен қант өндірісінің қалдықтары - меласса (сірне) ашыту арқылы алынды. Қазіргі уақытта этил спиртінің едәуір мөлшері этиленді гидратациялау, өсімдік материалдарын гидролиздеу және ацетиленнен алынады.
Дистилляциядан кейін ашыту нәтижесінде алынған шикі спирт түзетілген деп аталады; құрамында 95,5% C2H5OH бар.
Абсолютті спиртті (100% C2H5OH) түзетілген өнімнен суды натрий металымен, гидридпен, кальций оксидімен алу немесе бензолмен азеотропты айдау арқылы алуға болады. Техникалық қажеттіліктерге арналған этил спирті денатуратталған. Этил спирті синтетикалық каучук, сірке альдегид, хлороформ, бояғыштар және басқа органикалық өнімдерді өндіруде еріткіш, антифриз, авиакеросин компоненті және т.б.
Этил спиртінің едәуір бөлігі алкогольдік сусындарды өндіруге жұмсалады. Этил спирті - ағзаны қоздыратын дәрі. Спирттің ассортименті Спирттің ассортименті шағын және оны өндіруге қолданылатын шикізатпен, сондай-ақ тазарту (ректификация) дәрежесімен анықталады. Этил спиртінің ассортиментінің классификациясы кестеде берілген.
1-кесте - Этил спиртінің диапазонының классификациясы
Шикізатқа байланысты түрлері
Тағамдық спирт, Техникалық спирт
Ішкі түрлер
Картоп, ағаш, бидай, гидролитикалық, қара бидай, синтетикалық, жүгері, тары, сұлы, қызылша, қант патока
Сорттары
Шикі спирт, түзетілген спирт
Тазарту дәрежесіне байланысты сорттар
Люкс, Экстра, Ең жоғары тазалық, 1-санат
Алкоголь сапасының қалыптасуына шикізат пен өндіріс технологиясы, әсіресе ректификация әсер етеді.
Алкоголь өндірісі үш негізгі кезеңнен тұрады:
- дайындық - шикізатты қоспалардан тазарту, уыт немесе зең саңырауқұлақтарының дақылдарын дайындау;
- негізгісі - крахмалды шикізатты қорыту, крахмалды сахаризациялау, қантталған массаны ашыту, пюрені айдау және шикі спиртті алу;
- қорытынды - түзету.
Алкогольді ректификациялау кезінде негізгі міндет - құрамында бөтен қоспалардың ең аз мөлшері бар ES концентрациясы кемінде 96% болатын 40% СС-тен SR алу. Ол үшін СС түзету процесі арнайы түзету жабдығында бір уақытта жүргізіледі. Бұл жабдық су-спирт қоспасын қайнау температурасы бойынша ерекшеленетін жеке азеотропты фракцияларға бөлуге мүмкіндік береді. Осы фракциялардың бірі жеуге жарамды ректификатталған спирт.
Тағамдық спиртті өндірудің ең маңызды кезеңдері - езінді айдау және ректификация процестері. Алкогольді өндіру дистилляциялық зауытта (БРУ) құрамында крахмал бар және құрамында қант бар шикізат қайнатпаларынан жүзеге асырылады.
Алкогольді айдау кезінде негізгі міндет - құрамында ЭС концентрациясы 96% кем емес, құрамында бөтен қоспалардың ең аз мөлшері бар қоспаны алу.
БРУ-дағы технологиялық процесс кезеңдерге бөлінген, олар жеке бағандарда дәйекті түрде жүзеге асырылады.Әдеттегі өнеркәсіптік BRU әдетте келесі құрамға ие:
- сыра колонкасы (сыра дистиллятын алу үшін сыраны айдау),
- эпурация колонкасы (сыра дистиллятын бөлу және бас қоспаларының концентрациясы),
- дистилляциялық колонна (алкоголь концентрациясы және оны пастерлеу, фусель фракциялары түріндегі аралық қоспаларды бөлу);
- фузель бағанасы (фузел майының концентрациясы және оны өндірістің тауарлық қосалқы өнімі ретінде оқшаулау),
- соңғы тазарту колонкасы (қайта ректификация үшін қоспалары бар спирт фракцияларын кетіру арқылы дистилляциялық спиртті қосымша тазарту).
BRU бағандарында артық қысым орнатылады, ол қатаң белгіленген шектерде сақталуы керек. Артық қысымды қамтамасыз ететін қыздыру буы жалпы бу жинағыш арқылы BRU бағандарына таралады.
Технологиялық схемаға 6 дистилляциялық колонна, қазандар, конденсаторлар, тоңазытқыштар, жылытқыштар, сорғылар, сепараторлар кіреді. Суық езбе қызады және К1 пюресі бағанасына түседі. Сыра дистилляты түріндегі сыра колоннасының конденсацияланған жұптары К2 эпурация колоннасына беріледі. Эпурация колоннасында бас қоспалары бөлінеді. Алкоголь бағанының лютері эпурация колоннасының жоғарғы пластинасына беріледі. Эпурация колоннасының булары конденсацияланады және K3 фюзеля колоннасының қоректену тақтасына жіберіледі. Эфир бағанасында бас қоспалары шоғырланған. Эпурация колоннасының кубынан алынған эпуреат қыздырылады және К4 спирт колоннасының қоректену пластинасына беріледі. Алкоголь колоннасында спирт құйрық қоспаларынан және бас қоспаларының бір бөлігінен күшейтіледі және тазартылады. Фюзелдік фракция бағанның ортаңғы бөлігінен алынады.
Алкогольді үстіңгі тақтайшалардан алып, К6 соңғы тазарту колоннасына жібереді. Соңғы тазарту бағанында K6 спирт метанолдан және қалдық бас қоспаларынан тазартылады. Ректификацияланған спирт колоннаның түбінен сорғы арқылы шығарылады. Алкоголь өндірісі көп мөлшерде суды пайдалануды қамтиды. Сондықтан бөлу сапасын жақсарту үшін кейбір бағандарда гидроселекция қолданылады. Бұл буды тұтынуды барынша азайтуға, бас, құйрық және аралық қоспалардың концентрациясын арттыруға және спирттегі қоспалардың концентрациясын азайтуға мүмкіндік береді.
12 сурет - Этил спиртін айдау қондырғысының оңайлатылған схемасы
Әрбір бағанның жұмысының негізгі көрсеткіштері бағандардың жоғарғы және төменгі бөліктерінде орналасқан қысым датчиктерінің көрсеткіштері және әр бағанның әртүрлі аймақтарында орнатылған температура датчиктерінің көрсеткіштері болып табылады. Түзету процесінің іс жүзінде ең маңызды көрсеткіші болып БРУ технологиялық регламентіне сәйкес келетін бағандағы температура өрісінің нақты таралуының берілгенге жуықтау дәрежесі табылады. Бұл ретте айдау колоннасының қоректену тақтасындағы температураның белгіленгеннен 1°С-тан астам ауытқуы алкогольдің шамадан тыс жоғалуына немесе қанағаттанарлықсыз органолептикалық сипаттамалары бар (иіс, иіс, дәмі, түсі және т.б.).
Теориялық және практикалық тәжірибе бір нәрсені көрсетеді - басқару объектілері ретінде BRU бағандары айтарлықтай инерцияға, айтарлықтай тасымалдау кідірісіне және әр бағанның ішінде болатын үздіксіз жылу мен масса алмасуына байланысты параметрлердің стационарлық еместігіне, сондай-ақ реттеудің негізінен жанама параметр - температура бойынша жүзеге асырылады.
2.2 Алкоголь өндірісінің дистилляциялық айдау қондырғыларын басқару жүйесінің ағымдағы жағдайын талдау
Өндіріс процесінде этил спиртінің тұрақты жоғары сапасын алу алкоголь өнеркәсібінің маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Алкогольді экстракциялауға және тазартуға арналған жабдықтың негізгі түрі дистилляциялық қондырғылар (БРУ) болып табылады. Көптеген жылдар бойы жанама БРУ алкоголь өнеркәсібіне тән, заманауи стандарттарға сәйкес келетін концентрацияда жоғары сапалы алкоголь өндірісін қамтамасыз етеді. Жанама әсер ететін типтік BRU дефлегматорлары, конденсаторлары және қосалқы жабдықтары бар жуу (BK), эпурация (EC) және дистилляция (РК) бағандарын қамтиды.
Басқару объектісі ретінде БРУ-ның ерекшелігі колонналардың статикалық сипаттамаларының шектен шығуы және алкоголь сапасының қондырғының жұмыс режиміне тәуелділігі [ ], технологиялық режимді тұрақтандыру фактісі болып табылады. БРУ пюресі, бу, салқындату суының ағындарымен келетін бар бұзылуларға қарамастан, дәл орындалуы керек. Бақылаудың жеткіліксіздігі бар статикалық сипаттамалардың сызықты еместігі жүйелерде хаотикалық тербелістердің пайда болуына әкелетіні атап өтілген. Бұл сипаттамалар дрейфке бейім болмағандықтан, экстремалды басқару жүйелері қолданылмайды.
Алкоголь өндірісінің БРУ процестерін автоматтандыру жағдайын қысқаша талдап көрейік.
Монография басқару объектілері ретінде типтік БРУларды іргелі зерттеу болып табылады. Сондай-ақ ол NPO Pischromavtomatika кең ауқымды зерттеулерінің нәтижесінде әзірленген типтік басқару жүйелерін сипаттайды. Жүйені әзірлеу баған баған принципіне негізделген, оған сәйкес әрбір бағанның басқару жүйесі басқа бағандардың басқару жүйелеріне тәуелсіз әзірленеді. Бұл пастерленбеген спиртті қайта өңдеуді де, БК реттеу жүйесінде бақылау болып табылатын пюрені тұтынудың ЭК және РК барлық технологиялық параметрлеріне әсер ететінін де ескермеді. Тұрақтандыруға болатын айнымалылар саны қол жетімді басқару әрекеттерінің санынан айтарлықтай асып түсетіндіктен, басқару циклдерін қалыптастыруда айтарлықтай еркіндік бар екенін де ескереміз. Масса ағынының жылдамдығын тұрақтандыру арқылы балама ретінде ұсынылған басқару жүйесі каскадтық жүйені пайдалануды талап етті, өйткені бір басқару әрекеті жоғалады және оның режимін (еркіндік дәрежесінің саны бойынша) анықтайтын үш тәуелсіз параметрдің орнына MC, тек екеуін сақтауға болады. Дәл осындай ескерту коммутациялық басқару әрекеттері бар басқару жүйесіне қатысты (пюре мен буды тұтыну). Сонымен қатар коммутация кезінде басқару әрекеттерінің өзгеруінің релелік сипаты колонна мен басқару аппаратурасының жұмыс режиміне аса қолайлы әсер етпейді. Ұқсас жағдайлар құйрықтан BRU-ның бойлық тұрақтандыруымен, яғни алкоголь ағынының реттегішін пайдаланған кезде дамиды. Бұл жағдайда басқару әрекеті жоғалады және сәйкесінше RC-де параметрлердің бірін тұрақтандыру мүмкіндігі. Әдебиеттерді одан әрі талдау көрсеткендей, 90-жылдардың басына дейін стандартты басқару жүйелерін жақсарту іс жүзінде болмаған .
Типтік жүйелерді жетілдіру бағыттарын қарастырайық.
Мұнда талдаудың репрезентативтілігі үшін біз шолуға тек BRU ғана емес, сонымен қатар химия өнеркәсібінің дистилляциялық зауыттарын қосамыз.
Біріншіден, типтік жүйелерді жетілдіру кезінде стандартты өзара байланысы жоқ басқару контурларымен басқарылатын өзара байланысты басқару объектілері ретінде қарастырылатын бағандарды басқару жүйелерінің беріктігін зерттеуге назар аударылады. Осылайша, жұмысында стандартты контроллерлер негізінде өзара байланысты екі параметрді басқару жүйесі қолданылды. ішінде бес байланыссыз бір өлшемді басқару контурларының жүйесі берілген, үлкен бұзылулардың шығыс айнымалылардың тұрақты күйіне әсері зерттелген. Монография типтік дистилляциялық колонканы басқару жүйелерін сипаттайды және басқару үшін бірқатар каскадты жүйелерді пайдалануды ұсынады. Мақалада дистилляциялық колонналардағы ең көп қолданылатын басқару контурлары сипатталған, сонымен қатар өндіріс көлеміне байланысты дистилляциялық колонкаларды басқару жүйесін таңдаудың кейбір принциптері берілген. Мақалада екі компонентті айдау колонналары үшін каскадты жүйелерді құрудың бірнеше әдістері салыстырылып, оңтайлы параметрлерді таңдау мәселесі қарастырылады. мақаласында теориялық динамикалық модельдерді және басқару жүйелерін құрудың каскадтық әдісін пайдалана отырып жанама басқару принциптерін біріктіретін айдау бағанасын басқару жүйесі әзірленді, ол нақты басқару параметрлеріне байланысты басқару жүйелеріне қарағанда жақсы өнімділік нәтижелерін көрсетеді.Монографияда басқарудың қарапайым құрылымын, проактивті басқаруды және каскадты басқаруды құру мысалы келтірілген, оңтайлы басқару нүктелерін таңдау әдістемесіне және өндірісте энергияны тұтыну мәселелеріне назар аударылған.
Екіншіден, оңайлатылған сызықты емес процесс үлгісін пайдалана отырып, параметрдің әрекетін болжау үшін қарапайым бір циклді басқару жүйелері қолданылды. Дәстүрлі басқару алгоритмдерімен сызықты емес болжамды басқарудың салыстырмалы талдауы жұмысында жүргізілді. Мақалада математикалық модельді кері құру әдісін қолданатын болжамды басқару жүйесі әзірленді, өндірісте сынау нәтижелері келтірілген. Монография мен мақалада болжамдық басқару жүйесін құру, олардың сенімділігі, Matlab ортасында синтездеу мәселелері қарастырылған. Мақала бірнеше танымал болжамды басқару жүйелері мен қарапайым айдау баған жүйелерін салыстырып, NPMC (сызықсыз процесс үлгісін басқару) қарастырылған жүйелердің ең тиімдісі екенін көрсетті.
Үшіншіден, адаптивті басқару жүйелерін қолдану қарастырылады. Мақалада дистилляция бағандарын басқару үшін өздігінен реттелетін PI және PID контроллерлерін (STPID алгоритмі) пайдалану мәселесі қарастырылады. Мақалада өлшеудің әртүрлі түрлері үшін оңтайландырылған үлгілері жоқ адаптивті контроллерлерді (МФҚ) пайдалану арқылы айдау бағандарын басқарудағы кешенді автоматтандырудың мысалы қарастырылады. Мақалада өнімнің концентрациясын жоғарғы температурамен байланыстыратын модельге негізделген болжамды басқару жүйесі әзірленді. Төменгі өнімдерді есепке алатын ұқсас модель жылы әзірленген. мақаласында айдау бағанасын автоматтандыру үлгісімен ең қарапайым контроллерді пайдаланудың мысалы келтірілген, белгілі бір ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бұл диссертацияда сәйкес анықтамалармен келесі терминдер пайдаланылады:
ҚР БҒМ - Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
АТУ - Алматы технологиялық институты
АҚ - Акционерлік қоғам
ГОСТ - Мемлекеттік стандарт
TEN - құбырлы электр жылытқышы
IVDM - өлшеудің диелкомметриялық әдісі бойынша ылғалдылық өлшегіш
SESH-3ME - кептіру шкафы
ГТО - гидротермиялық өңдеу
AWP-Автоматтандырылған жұмыс орны - маманның кәсіби жұмысын автоматтандыруға арналған және оған қажетті құжаттар мен деректерді дайындауды, өңдеуді, іздеуді және көрсетуді және басып шығаруды қамтамасыз ететін аппараттық және бағдарламалық құралдардың жеке кешені. Жұмыс станциясы операторды белгілі бір функцияларды орындауға қажетті барлық құралдармен қамтамасыз етеді.
AS-Automated жүйесі - әртүрлі процестерді автоматтандыруға арналған аппараттық, бағдарламалық қамтамасыз ету, басқа құралдар мен персонал жиынтығы.
АБЖ-Автоматтандырылған басқару жүйесі - берілген мақсатқа сәйкес күрделі объектіні немесе процесті ұтымды басқаруды қамтамасыз ететін математикалық әдістердің, техникалық құралдардың және ұйымдастыру кешендерінің жиынтығы.
APCS- кәсіпорынды басқарудың автоматтандырылған жүйесі
CAD-компьютерлік жобалау жүйелері
VIP - екіншілік өлшеуіш құрылғы
IM-P-өлшеу механизмін көрсету
IM-S - өздігінен жазатын өлшеу механизмі
DUT - өлшеу құрылғысы
МАЗМҰНЫ
БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1-ТАРАУ ӨНДІРІСІНДЕГІ РЕКТИФИКАЦИЯЛЫҚ ПРОЦЕССТЕРДІ БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІ БОЙЫНША ЗЕРТТЕУ ЖАҒДАЙЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1.1 Ректификацияның технологиялық процесі және оны автоматтандыру ... 11
1.2 Спиртті дистилляциялаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..18
1.3 Қазақстандағы этил спирті өндірісінің жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
2-ТАРАУ ЭТИЛ АЛКОГОЛЫН РЕКТИФИКАЦИЯЛАУДЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЕНГІЗУ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34
2.1 Бақылау объектісі ретінде этил спиртін дистилляциялаудың технологиялық процесін талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
2.2 Алкоголь өндірісінің дистилляциялық айдау қондырғыларын басқару жүйелерінің ағымдағы жағдайын талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38
2.3 Талғар спирт зауытында спиртті ректификациялау ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3-тарау Этил спиртін ректификациялаудың ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЖЕТІЛДІРУ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... . 46
3.1 Автоматтандырылған басқару объектісі ретінде спиртті айдау технологиялық процесінің математикалық моделін жасау және зерттеу ... . 46
3.2 Этил спиртін дистилляциялау процесін автоматтандыруды жетілдіру ...49
3.2.1 Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының автоматтандырылған технологиялық басқару жүйесінің техникалық аспектісі ... ... ... ... ... ... ... ... .49
3.2.2 Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының автоматтандырылған технологиялық басқару жүйесінің бағдарламалық аспектісі ... ... ... ... ... ... ...55
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 59
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
КІРІСПЕ
Дипломдық жобаның өзектілігі. Ел экономикасын қазіргі дағдарыстық жағдайдан шығаруда өндірісті дамыту және оның экономика құрылымындағы үлесін арттыру маңызды рөл атқара алады.
Осыған байланысты өндіріс процесінің сапасын арттыру, өнімнің өзіндік құнын төмендету, ғылыми-техникалық прогрестің қазіргі деңгейіне сәйкес келетін технологиялар мен өндірістерді дамыту мүмкіндіктеріне басымдық берілуі керек. Оған мысал ретінде автоматты өндірістік желілерді, автоматты басқару жүйелерін, өндіріс процесін реттеу мен бақылауды енгізу болып табылады.
Тәжірибе көрсеткендей, мемлекеттік басқарудың ең күрделі объектілерінің бірі этил спиртін, алкогольді және құрамында спирті бар өнімдерді (бұдан әрі - алкогольдік сусындар) өндіру және айналымы саласы болып қала береді.
Әсіресе, алкоголь өндірісінде алынатын өнімнің сапасын арттыру және энергия ресурстарын үнемдеу мәселесі өткір тұр.
Тағамдық ректификатталған алкогольді сусын өндірісі микробиологиялық және тамақ өнеркәсібіндегі ауқымды өндірістердің бірі болып табылады.
Қазіргі уақытта бұл өнім Қазақстанда 15 зауытта алынады.
Талғар спирт зауытында жүргізілген зерттеулер және әзірленген және енгізілген базалық жүйені өндірістік пайдаланудың практикалық нәтижелері жақсы өндірістік нәтижелерге күрделілігі жоғары автоматтандырылған басқару жүйелері арқылы ғана емес, сонымен қатар қарапайым, бірақ тұрақты және жоғары сенімділік арқылы қол жеткізуге болатынын көрсетті. иерархиялық жүйелер.жергілікті басқару контурларымен басқару.
Осылайша, белгілі бір өндірістің сипаттамаларын ескере отырып, спиртті айдаудың технологиялық процесін басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру әдістемесін құру өзекті болып табылады.
Мұның бәрі басқару объектісі ретінде жабдықтың ерекшеліктерін ескере отырып, түзету процесін басқарудың өзін-өзі реттеу жүйесін құру міндетін қоюдың өзектілігін анықтайды.
Мақсаты - оны автоматтандыруды жетілдіру арқылы спиртті ректификациялаудың технологиялық процесінің (ТП) өнімділігін арттыру.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттерді шешу қажет болды:
- этил спиртін ректификациялау процесіне тоқталып, ректификацияның технологиялық процесін, оның ішінде спирттерді қарастыру;
- спиртті айдаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайын ашу;
- бақылау объектісі ретінде этил спиртін ректификациялаудың технологиялық процесін талдау;
- спирт өндірісінің дистилляциялық дистилляциялық қондырғыларды басқару жүйесінің ағымдағы жағдайын талдау;
- Талғар спирт зауытындағы ректификацияның технологиялық процесінің негізгі кезеңдерін оқу;
- автоматтандырылған басқару объектісі ретінде спиртті айдау технологиялық процесінің математикалық моделін жасау және зерттеу;
- Талғарспирт ЖШС дистилляция зауытының технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйесінің техникалық және бағдарламалық аспектілерін әзірлеу арқылы этил спиртін айдау процесін автоматтандыруды жетілдіру жолдарын ұсыну.
Бұл жұмыстың зерттеу объектісі спиртті айдаудың технологиялық процесі болып табылады.
Зерттеу пәні ретінде алкогольді ректификацияның технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерін құрудың тәсілдері, әдістері мен жолдары қарастырылды.
Ғылыми жаңалығы келесідей:
- басқару объектісінің басқарылатын параметрлері мен процестің технологиялық параметрлерін байланыстыратын математикалық модель әзірленді. Модель шикізаттың қасиеттері мен жабдық сипаттамаларының өзгеруіне бейімделеді;
- түсетін шикізаттың сапасы мен санына байланысты колонналардың жоғарғы жағынан алынатын өнім мөлшерін өлшеуге және тұрақтандыруға негізделген ректификация процесін бақылаудың жаңа әдісі ұсынылады;
- стандартты және интерактивті басқару циклдеріне негізделген басқару жүйесінің жаңа құрылымы және оның жұмыс істеу алгоритмдері ұсынылған.
1-тарау ӨНДІРІСІНДЕГІ РЕКТИФИКАЦИЯНЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН БАҚЫЛАУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ ЗЕРТТЕУ ЖАҒДАЙЫ
1.1 Ректификацияның технологиялық процесі және оны автоматтандыру
Ректификация процестері өнеркәсіптің әртүрлі салаларында: химия, мұнай өңдеу, фармацевтика, парфюмерия және тамақ өнеркәсібінде өте маңызды рөл атқарады. Осы технологиялық әдіспен әлемде жыл сайын 2 миллиард тоннаға жуық түрлі өнім өңделеді деген болжам бар.
Процессордың ректификациясы бірнеше булану, сұйық, конденсатор, бу пісіргіш, конденсатор, бу мен сұйықтықтың қарсы ағыны арқылы сұйық немесе көп компонентті қоспаларды бөлек құрамдас бөліктерге немесе фракцияларға бөлуге арналған. фазалары.
Түзету - жылу масса алмасу процесі, ол қарсы токпен бағаналы аппараттарда контакті элементтерімен (саптама, пластина) орындалады. Түзету процесінде сұйықтығы мен бу фазасы арасында үздіксіз алмастырғыш бар. Сұйық фазер more жоғары қайнайтын компонентімен, steam фазасы - more төмен қайнайтын компонентпен байытылған. Процессордың жылу және масса алмасуы колоннаның бүкіл биіктігі бойынша төмен ағып жатқан дистиллят, колоннаның жоғарғы жағында пайда болған (қақырық), және көтерілген бу арасында жүреді. Жылу мен масса алмасудың процесін интенсификациялау үшін фазаларының өзара әрекеттесуінің бетін арттыратын контактілі элементтері пайдаланылады. Саптама қолданылған жағдайда, кері флюкс конденсаторы дамыған бетінің үстіне жұқа қабықпен ағады. Науалар жағдайында дамыған жанасу бетін құрайтын көптеген көпіршіктер түріндегі бу науадағы сұйық қабат арқылы өтеді. Жалпы айдаудың мақсаты сұйық қоспаларды бөлек таза компоненттерге нақты бөлу болып табылады.
Түзетуді басқарудың мақсаты - ең аз шығынмен бөлінген компоненттердің сапасын қамтамасыз ету. Екілік қоспаны дистиллятқа және төменгі сұйықтыққа (қалдық) бөлуге арналған К-1 (1-сурет) дистилляциялық колонканы қарастырайық.
Колоннаға беру алдында қайнау температурасы жоғары және төмен қайнайтын компоненттері бар шикізатты қайнау температурасына дейін қыздыру керек. T-1 жылу алмастырғышы осы мақсатқа арналған. Жылыту үшін жылу тасымалдағыш ретінде қаныққан су буы немесе басқа энергияны көп қажет ететін жылу тасымалдағыш қолданылады. Колоннада жем негізінен төмен қайнайтын компоненттен тұратын бу фазасына және жоғары қайнайтын компоненті бар сұйық фазаға бөлінеді. Бағананың жоғарғы бөлігінен бу шығарылады, ол қайнайтын аз құрамдас бөлік, жоғары қайнайтын құрамдас бөлігі бар. Т-2 жылу алмастырғышта (рефлюкс конденсаторында) бу толығымен немесе жартылай конденсацияланып, дистиллят түзіледі. Т-2 аппаратынан шығатын сұйықтық екі ағынға бөлінеді: біреуі суару (қақырық) ретінде К-1 колоннасының жоғарғы пластинасына қайтарылады, ал екіншісі - дистиллят тауарлық өнім. Дистиллятты салқындату үшін өзінің мақсаты бойынша тоңазытқыш болып табылатын Т-3 жылу алмастырғышы қолданылады.
Сурет 1. Екілік түзету бағаны
Т-1 - шикізатты қыздырғыш; К-1 - дистилляциялық колонна; Т-2 - конденсатор (рефлюкс конденсаторы); Т-3 - дистилляциялық тоңазытқыш; Т-4 - тік термосифонды қазандық; Т-5 - төменгі қалдық салқындатқыш.
Т-4 жылу алмастырғышы қазандық болып табылады. Оның міндеті - К-1 бағанында бу ағынын жасау. К-1 колоннасында саңырау пластина деп аталатын тақта орнатылған, одан төмен қарай ағып жатқан қақырық Т-4 қазандығының түтік шоғырына шығарылады. Оның сақиналы кеңістігіне қаныққан су буы беріледі, ол оның сұйық конденсация жылуын береді. Сұйықтық қайнай бастайды. Нәтижесінде бу-сұйық қоспасы құбырлар арқылы көтеріледі, ол Т-4 қазандығынан шығып, K-1 колоннасының соқыр пластинасының астына оралады. Бұл бос пластина астында сұйық және бу фазаларының бөлінуі орын алады: сұйықтық бағананың түбіне дейін ағып, одан ҚҚС қалдығы ретінде жойылады, ал бу бағанға көтеріледі.
Жылу алмастырғыш Т-5 дистилляция қалдықтарының тоңазытқышы. К-1 колоннасының төменгі өнімі резервуарға айдау алдында салқындатылуы керек.
Дистилляциялық колоннаның барлық параметрлерін анықтауды және мүмкін болатын бақылау әрекеттерін орындайық.
Ректификация бағанындағы материал мен жылу ағындарының оңайлатылған диаграммасы 2-суретте көрсетілген.
2-сурет. Дистилляциялық колоннаның параметрлері
F, P, W, R - тағамды тұтыну, дистиллят, дистилляция қалдығы және рефлюкс шығыны;
Материалдық баланс: жалпы F=P+W;
F::XF =P::Xp+WXw - NDT бойынша
LB,LD - колоннаның буландырғыш текшесіндегі (төменгі бөлігі), рефлюкс резервуарындағы деңгейлер;
QF, QD, Qb - қоректендіру қыздырғышының (бөлінген бастапқы қоспасы), кері тоңазытқыштың, қазандықтың термиялық жүктемелері
Суретте. 2 өнеркәсіптік дистилляциялық қондырғының принципиалды схемасын көрсетеді.
Орнатудың негізгі элементтері 2-баған, конденсатор 3 және қазандық 4.
Ректификация процесінің өнімдері дистиллят (жоғарғы өнім) және ҚҚС қалдығы (төменгі өнім) болып табылады. Егер екі компонентті (екілік) қоспаны бөлетін болса, онда дистиллят іс жүзінде таза NCC, ал дистилляция қалдығы іс жүзінде таза VCC болады.
Дистилляциялық қондырғының мақсатты өнімдері дистиллят немесе дистилляция қалдығы болуы мүмкін, ол технологиялық схемамен анықталады.
Сурет 3 . Дистилляциялық қондырғының схемасы. 1 - шикізатты қыздырғыш; 2 - дистилляциялық колонна; 3 - конденсатор; 4 - қазандық.Блок-схема 4-суретте көрсетілген.
Қоспаның бастапқы температурасы
Сурет 4. Блок-схема
Колоннаның материалдық балансының теңдеуінде шикізаттың, дистилляттың және түпкі өнімнің шығыны, текшедегі және ағынды резервуардағы сұйықтық көлемі, пластиналардағы сұйық фазаның қоры ескеріледі.
Аспаптар колоннадағы температура мен қысымды, рефлюкс резервуарындағы дистиллят деңгейін және буландырғыш текшедегі төменгі өнімді өлшейді.
Рефлюкс резервуарындағы дистиллят деңгейінің және текше буландырғыштағы төменгі өнім деңгейінің өзгеруі материал балансының бұзылуын немесе колонна бағандарындағы сұйық фаза қорының өзгеруін көрсетеді, сондықтан материалды жылдам есептеу бағанның теңгерімін дәл шығын өлшегіштерін пайдаланумен де алу мүмкін емес.
Басқару айнымалылары: QF қоректендіру қыздырғышындағы шикізатқа берілетін жылу; қазандықтың (қайта қазандықтың) жылу жүктемесі QB; QD дефлегматорында жойылған жылу.
Бастапқы және соңғы өнімдердің температуралары маңызды рөл атқарады. Колоннадағы жұмыс қысымын реттеу жылу балансын басқару контурының функцияларына кіреді. Бағандағы материал балансын деңгей өлшегіштердің көрсеткіштері бойынша, ал қысымды - қазандықта (қайтақайда) берілетін жылу мөлшеріне сәйкес реттеу арқылы жылуды анықтайтын колоннадағы температураны реттеу схемасын жүзеге асыруға болады. бағандағы теңгерім.
Процесс өзін-өзі реттейді, өйткені тасымалданатын жылу мөлшері жылу алмастырғыштағы температура айырмашылығына байланысты. Осылайша, қоректік қыздырғыштың жылу жүктемесінің жоғарылауымен дистиллят температурасы көтеріле бастайды, бірақ температура айырмашылығының өзі азаяды, бұл жылу ағынының төмендеуіне әкеледі, яғни теріс кері байланыс пайда болады, бұл өзін-өзі реттеу әсеріне әкеледі.
Жүйенің кері байланыс өлшегішінің негізгі параметрі Рефлюкс өлшегіші рефлюкс өлшегіш болып табылады, ал рефлюкс өлшегіш қазандықтың жылу жүктемесін өлшегіш болып табылады, есептегіш есептегішке бағандағы бу фазасы серверінің шығын өлшегішін реттеуге мүмкіндік береді. Бақыланатын бұзылулар: азық температурасының өзгеруі tF, азық шығыны F, жемдегі XF ұшпа компонентінің концентрациясы (бастапқы қоспа).
Бақыланбайтын бұзылулар: қыздыру буының, салқындатқыштың, хладагенттің энтальпиясының өзгеруі; қоршаған ортаға жылу шығыны. Бақылау әрекеттері: қыздыру буының Fn, салқындатқыштың FT, салқындатқыштың Fx шығынының өзгеруі, рефлюкс R дистилляттың алынуының (ағысының) өзгеруі Р, төменгі өнім W.
Бақыланатын параметрлер (шығыс координаттары): дистилляттағы ұшпа компонент XD концентрациясы, төменгі өнімдегі ұшпа компонент XW концентрациясы, LB колоннасының түбіндегі сұйықтық деңгейі және LD ағынды резервуар, ішіндегі қысым. PK бағаны.
Екілік айдау колоннасының автоматтандыруын қарастырайық. Дистилляциялық қондырғының ең қарапайым басқару жүйесі, дистиллят құрамын тұрақтандыруды және қондырғыдағы материалды және жылулық тепе-теңдікті сақтауды қамтамасыз етеді, алты бір циклді автоматты басқару жүйесін қамтиды ( 3-сурет):
- дистилляттың құрамын тұрақтандыратын негізгі реттегіші (тұрақты қысымда бинарлық қоспаны бөлу кезінде) дистилляттың іріктелуіне (ағынына) әсер ететін колоннаның жоғарғы бөлігінің температура реттегіші болып табылады.
Температура реттегіші 2 беру температурасын тұрақтандырады.
- 3 және 4 деңгей реттегіштері сұйық фазалық жүйедегі материалдық тепе-теңдікті сақтайды.
- Ағын реттегіші 6 қазандыққа қыздыру буының берілуін тұрақтандырады.
- Егер реттеу міндеті төменгі өнімнің құрамын тұрақтандыру болса, онда қыздыру буының шығыны 6а бағанының төменгі жағындағы температура реттегішімен, ал дистилляттың шығыны 1а реттегішімен тұрақталады.
Колоннаның үстіңгі және төменгі бөлігінің композицияларын (немесе температураларын) бақылау қолданылмайды, өйткені олар өзара байланысты және олардың бір мезгілде кері байланысын бақылау басқару жүйесінің тұрақтылығының төмендеуіне әкелуі мүмкін.
3-сурет. Жеке технологиялық параметрлерді бір тізбекті автоматты басқару жүйелерін пайдаланатын айдау бағанасын басқару жүйесі. 1 - колоннаның жоғарғы жағындағы температура реттегіші; 1a - дистиллят ағынының реттегіші; 2 - беру температурасы реттегіші; 3 - колоннаның текшесіндегі деңгей реттегіші; 4 - қақырық жинағыштағы деңгейді реттегіш; 5 - колоннадағы қысым реттегіші; 6 - қыздыру буының шығынын реттегіш; 6а - колоннаның төменгі жағындағы температура реттегіші.
4-сурет. TICA дистиллятор бумен пісіргішті басқару жүйесі Автоматты қысым реттегіші бағанның үстіңгі деректемесі PI контроллері Температура реттегіші TICA дистилляторы бумен пісіргіш ағынды өзгерткіш рефлюксті бағанның үстіңгі деректемесі рұқсат етілген шектеулерінің жоғарғы және төменгі інің сер сигнализациясы бар.
Ректификациялық колоннаның реттеуіне арналған каскадты жүйелеріне көшейік.
Бір тізбекті жүйенің негізгі кемшілігі - қыздыру буының ағынын тұрақтандыру, бұл шамадан тыс буды тұтынуға әкеледі. Ағын реттегіші қыздыру буының энтальпиясының ықтимал ауытқуларын, кері флюксті өте салқындату және процестегі басқа да алаңдататын әсерлерді ескере отырып, артық есептелген тапсырмаға қойылады.
Жеткізу тарапынан бұзылуларға компенсациялаушы әсерлердің болмауы өнімнің құрамын реттеуде динамикалық қателерге әкеледі, өйткені бағанның соңында құрамның (немесе температураның) реттегіші бақыланатын координатаның нормадан ауытқуы туралы сигнал алады. бағанның бүкіл биіктігі бойынша сұйықтықтың құрамы өзгергеннен кейін ғана белгіленген мән.
Өнімнің температурасын оның құрамын бақылау үшін пайдаланудың тағы бір маңызды кемшілігі бар: температураның ауытқуы композицияның өзгеруімен оның тербелісімен колоннадағы қысымның өзгеруімен және жиі сәйкес өлшемдердің арқасында пайда болады. Қайнауға жақын құрамдас бөліктерді бөлу кезінде температураның табиғи ауытқуын колоннаның әрбір учаскесінің ортаңғы бөлігінде ғана байқауға болады. Бұл мүмкіндікті өлшеу құрылғысын таңдау кезінде, сондай-ақ температура импульсінің орналасуын (сипаттамалық тақтадағы температураны реттеу) ескеру қажет.
Бөлу үшін энергия шығынын азайтуды қамтамасыз ету үшін қыздыру буы мен қуат тұтынуының (немесе ағынды және қуат тұтынуы) қатынасының реттегіші қолданылады.
Сонымен қатар, өнімнің температурасын бақылау үшін басқару тақтасындағы температура туындысында қосымша импульсі бар каскадты АБЖ қолданылады (регуляторлар 7 және 1а), бұл басқарудың максималды қателігін азайтады.
Автоматты басқару сұлбасында (5-сурет) дистиллят пен қыздыру буының шығыны 1 және 6 реттегіштермен бақыланады, олардың тапсырмалары ағынның жылдамдығы мен құрамына және қоректендірудің энтальпиясына байланысты реттегіш 7 реттеледі. айдау колоннасының басқару арналарының динамикалық сипаттамаларын ескере отырып қыздыру буы.
5-сурет. Бағананың үстіңгі температурасы үшін қоректендіру шығыны мен каскадты АБЖ бұзылу компенсациясы бар айдау бағанасын басқару жүйесі.
Мұндай жүйені жүзеге асыру үшін процестің математикалық моделі қажет. ACS басқарылатын бұзылуларға қатысты жүйенің шамамен өзгермейтіндігін қамтамасыз етуі керек.
Қапталған айдау колонналарында реттелетін негізгі параметрлердің бірі аппаратта берілген гидродинамикалық режимді қамтамасыз ететін қысымның төмендеуі болып табылады. Әдетте қысымның төмендеуі қазандыққа қыздыру буының берілуін өзгерту арқылы бақыланады.
6-сурет. Ағын жылдамдығы мен беру құрамы мен қыздыру буының температурасы бойынша бұзылуларды өтейтін дистилляциялық колонканың басқару жүйесі: 1 - дистиллят ағынының реттегіші; 2 - салқындатқыш температурасының реттегіші; 3 - колоннаның текшесіндегі деңгей реттегіші; 4 - қақырық жинағыштағы деңгейді реттегіш; 5 - колоннадағы қысым реттегіші; 6 - қыздыру буының шығынын реттегіш; FC - контроллер.
7-сурет. Буып-түйілген айдау колоннасын автоматты басқару схемасы: 1 - құрамды реттегіш; 2,3 - деңгей реттегіштері; 4 - қысым реттегіші; 5 - дифференциалды қысым реттегіші.
1.2 Спиртті дистилляциялаудың технологиялық процесін автоматтандырудың қазіргі жағдайы.
Алкоголь - халық шаруашылығында орасан зор рөл атқаратын заттардың бірі. Оны 150-ден астам әртүрлі салалар пайдаланады. Кейбір салаларда спирт негізгі шикізат ретінде, басқаларында көмекші материал ретінде қолданылады. Ол сондай-ақ әртүрлі алкогольдік сусындарды өндіруге, медицинада отын және мотор отыны ретінде қолданылады.
Өндірісті автоматтандырудың міндеттері басқару алгоритмін әзірлеуге және оны техникалық-экономикалық тиімділік көрсеткіштерінің оңтайлылығын қамтамасыз ететін автоматтандырудың техникалық құралдарымен жүзеге асыруға дейін қысқарады.
Автоматты құрылғыларды енгізу өнімнің жоғары сапасын, қалдықтар мен қалдықтарды азайтуды, шикізат пен энергия шығындарын азайтуды және ғимараттарды салуға күрделі шығындарды азайтуды, жабдықты күрделі жөндеу арасындағы кезеңді ұзартуды қамтамасыз етеді.
А.С.Гуровтың, А.В.Савчицтің еңбектерінде бутил спиртін алу процесін басқару жүйесін зерттеу және әзірлеу көрсетілген.
Бутил спирті негізінен химиялық синтез үшін еріткіш немесе көмекші өнім ретінде, сонымен қатар отын ретінде қолданылады. Еріткіш ретінде ол химия және тоқыма өнеркәсібінде қолданылады. Ол сондай-ақ гидравликалық және тежегіш сұйықтықтардың құрамдас бөлігі болып табылады немесе парфюмерия үшін негіз ретінде қызмет етеді.
Бутил спиртін алудың технологиялық процесінде оның сапасына шикізаттың химиялық және биологиялық құрамы басым әсер етеді. Мұның бәрі өндіріс процесіне жоғары технологиялық талаптарды қояды, олар жаңа технологиялық шешімдерді енгізу арқылы да, автоматтандыру құралдарын қолдану арқылы да шешіледі.
Алкоголь өнеркәсібінде қолданылатын технологиялық жабдықтардың негізгі түрлерінің бірі дистилляциялық қондырғылар болып табылады. Өндірілген бутил спиртінің сапасы мен құны негізінен ректификация процесімен анықталады.
Бутил спиртінің ректификациясы бинарлы қоспаның азеотропты ректификация әдісімен жүргізіледі: бутил спирті, колоннадағы су (67% ... 33%). Қосарланған қоспаның қайнау температурасы 90 ºС. Процесс 2 кезеңде жүреді: су фракциясын түзету және су қабатын түзету. Бірінші кезеңде күшті алкоголь сулы фракциядан бөлінеді. Екінші кезеңде бірінші реттік түзетуден кейін су қабатынан күшті спирт бөлінеді.
Ректификация сияқты күрделі технологиялық процесті басқару, оның ішінде материалды, жылулық және ақпараттық (өлшеу құрылғыларының деректері) ағындарын басқару, тіпті бір ғана айдау колоннасынан тұратын қондырғы үшін де күрделі міндет болып табылады.
Технологиялық өзара байланысты бағандар тізбегінен тұратын объектіні басқаруға ауысқан кезде басқарудың күрделілігі бірнеше реттік деңгейге артады.
Жоғары сапалы спирттерді алу үшін ректификация процесін бақылаудың осындай әдісі таңдалады, онда процестің барлық технологиялық параметрлері ректификациялық қондырғының пайдалану және технологиялық регламентіне сәйкес қатаң түрде сақталады. Осыған байланысты технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру мәселесі туындайды.
Қолданыстағы процестерді басқару жүйесі екі деңгейлі бұрынғы басқару құрылымына ие. Басқару әрекеттерін енгізу басқару сапасына да, басқару жүйесіне қызмет көрсетуге де айтарлықтай әсер ететін пневматикалық жетектерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Сондықтан, ескірген пневматикалық жетектерді жарылыстан қорғалған конструкциядағы меншікті қауіпсіз схемасы бар заманауи электрлік жетектерге ауыстыру жұмысы ұсынылады. Сондай-ақ технологиялық параметрлерді басқару контурларын қайта конфигурациялау үшін.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, регенерацияланған алкогольге арналған температураны реттеу ілмектерінің бірі үшін математикалық модель әзірленді.
Жұмыстағы математикалық модель бутил спиртін өндіретін зауытты пайдалану кезінде алынған тәжірибелік мәліметтер негізінде құрастырылды. 1-суретте көрсетілген бастапқы салқындату қисығы басқару әрекетін енгізу арқылы алынды. Алкоголь температурасын тұрақтандыру уақыты 40 секунд болды.
1-суреттен көрініп тұрғандай, салқындату қисығында температураның ауытқуы бар, әсіресе тұрақты күйде. Бұл пневматикалық реттегіштердің сапасыздығына байланысты. Әрі қарай модельдеу үшін бастапқы салқындату қисығы тегістелді. Бастапқы салқындату қисығына сәйкес (8-сурет) ең кіші квадраттар әдісін қолдану арқылы үшінші ретті тасымалдау функциясы алынды:
Сурет 8. Регенерацияланған спирттің салқындату қисығы.
Модельдеу нәтижелері 9-суретте берілген, көріп отырғаныңыздай өтпелі сипаттамалар дерлік бірдей.
Алынған беріліс функциясы негізінде регенерацияланған спиртке арналған температураны реттеу жүйесі модельденді, құрылымдық схемасы 9-суретте көрсетілген.
Сурет9. Модельдеу нәтижелері
Сурет 10. Спирт температурасын реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы.
PI контроллері бар жүйеде өтпелі процесті модельдеу нәтижелері 11-суретте көрсетілген.
Сурет 11. Өтпелі процесті модельдеу
Жабық АБЖ жұмысын модельдеу PI контроллерін пайдалану рұқсат етілген технологиялық диапазондарда (550С) ең аз асып кетумен жоғары сапалы өтпелі процесті қамтамасыз ететінін көрсетті.
Біздің еліміздің кәсіпорындары мен зауыттарында көп мөлшерде энергияны, суды және басқа ресурстарды тұтынатын ескі немесе ескірген жабдықтар бар, сонымен қатар үлкен, бұл жұмыс заманауи сенсорлар мен PLC құрылғыларын қолданатын заманауи және ықшам жабдықты ұсынады. .
Бутил спиртін өндіру процесін басқару жүйесі үшін Bghof DC2007 панелінің контроллері таңдалды. DC2007 жоғары өнімді CODESYS контроллері EC2100 мен бір корпустағы сенсорлық экран операторының панелінің тіркесімі.
Ethnet, EthCAT, CAN, RS485 және RS232 сияқты кең ауқымды байланыс интерфейстерінің арқасында панель контроллері әртүрлі жабдықты басқара алады. Графикалық оператор интерфейсі CODESYS бағдарламалау ортасында тікелей конфигурацияланады.
Бір бағдарламалық пакетті пайдаланудың арқасында жүйені іске қосу уақыты қысқарады. Кірістірілген оператор тақтасына қоса, DC2007 контроллері кез келген құрылғының веб-шолғышында визуализацияны көрсетуге мүмкіндік беретін веб-визуализация технологиясын қолдайды.
Қуатты 800 МГц ARM(R) Cortex-A9 ARM процессоры 256 МБ жедел жадымен және 256 МБ бағдарламалық жадымен біріктірілген контроллерге ең жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді.Nivelco ThmoCONT температура сенсорлары температураны бақылау үшін қолданылады.
ThmoCONT сериясының температура таратқыштары температураны үздіксіз бақылау, оның шекті мәндері асып кеткенде дабыл қағу, өлшенген мәндерді ағымдық контур бойымен әрі қарай аналогтық сигнал түрінде - өлшенетін жанбайтын және жарылғыш газдар түрінде беру үшін қолданылады. , әртүрлі бу газдары, агрессивті сұйықтықтар және қоспалар.
Датчик ретінде металл немесе қорғаныш фторопластикалық жабыны бар металл түріндегі коррозияға қарсы бағыттағышта орналасқан Pt100 сенсоры қолданылады.
Kell PA-21Y қысым датчиктері бағандардың жоғарғы жағындағы қысымды өлшеу үшін қолданылады.
Құрамында әртүрлі қоспалар, қышқылдар, сілтілер, абразивті және басқа сұйықтықтар ерітінділері бар сұйықтықтардың шығыны мен көлемін өлшеу үшін Vzlet EM шығын өлшегіші қолданылады.
Салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі 1,9 және одан жоғары сұйықтықтар мен суспензиялардың деңгейін олармен байланыссыз бақылау үшін PiloTrek деңгей өлшегіші қолданылады. Құрылғы микротолқынды импульстік радар деңгейін өлшейтін құралдар класына жатады. Микротолқынды жұмыс принципі бар құрылғыларда өлшенетін қашықтыққа ортаның физикалық параметрлері әсер етпейді. Нәтижесінде деңгей өлшегіш буға, технологиялық температураға және қысымға сезімтал емес және көбік пен басқа құбылыстарды реттеуге мүмкіндік береді. Өлшеу дәлдігі 23 м диапазон үшін +-3 мм. Құрылғы ықшам және оңай орнатылады, жоғары температура мен жарылыстан қорғалған конструкциясы бар.
Сыртқы құрылғылармен байланыс HART протоколы арқылы немесе аналогтық шығыс арқылы орнатылады. Деңгей өлшегіш қашықтағы компьютер арқылы да, сайттағы өзінің дисплейі арқылы да бағдарламаланады.
Реттеу әрекетін енгізу үшін жетек ретінде NA-NL тікелей инсультті электр жетегі таңдалды. NA-NL сериясының электр жетегі желілік клапандардың (бір және қос отыратын клапандар, осьтік клапандар) өшіру және басқару электр жетегі ретінде қолданылады. Осы сериядағы электр жетектерін кез келген жұмыс бұрышында орнатуға болады. Ықшам дизайн жұмыс кезінде жетек корпусына шаң мен ылғалдың түсуін болдырмау үшін қоршаған ортаны қорғаудың жоғары дәрежесіне ие. Олар тек жарылысқа төзімді.
Түзету процесін автоматтандырудың типтік шешімдері:
1. Ереже:
- Бағананың үстіңгі бөлігінің температурасын кері ағынның жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу - процесс тиімділігінің индексін жанама реттеу cd.
- дефлегматорға хладагенттің берілуін өзгерту арқылы колоннаның жоғарғы жағындағы бу қысымын реттеу - бу фазасындағы материал балансын қамтамасыз етеді.
- колоннаның үстіңгі бөлігінің сұйық фазасында материалдық тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін флегмді таңдау үшін қақырық деңгейін реттеу.
- Астыңғы бұйымды таңдау үшін астыңғы бұйымның деңгейін реттеу - колонна түбінің сұйық фазасындағы материалдық тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.
- Энергияны тұтынуды тұрақтандыру мыналарды қамтамасыз етеді:
бүкіл материядағы материалдық тепе-теңдік,
ең маңызды бұзылуларды жою,
бағанның жұмыс аймағының көрсетілген орны;
зауыт өнімділігін тұрақтандыру.- Жылыту буының ағынын тұрақтандыру мыналарды қамтамасыз етеді:
қондырғының жылу балансы;
текшедегі жоғары қайнайтын компоненттің буының массалық ағынын тұрақтандыру.
- Gt жабдықтау туралы Tp 0 ережесі мыналарды қарастырады:
жұмыс сызығының алдын ала белгіленген орны;
бөлу процесінің тиімділігі;
жылу балансы
2. Технологиялық бақылау:
- Барлық кіріс және шығыс ағындардың температурасы мен ағынының жылдамдығы.
- Колоннаның үстіңгі және астыңғы жағындағы қысымдар
- Баған текшесінің рефлюкс деңгейі
- дистилляттағы немесе түпкі өнімдегі төмен қайнайтын компоненттің концентрациясы
3. Дабыл.
- барлық технологиялық көрсеткіштердің елеулі ауытқулары.
2-тарау. Этил спиртін ректификациялаудың ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУДЫ ЕНГІЗУ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ
2.1 Бақылау объектісі ретінде этил спиртін дистилляциялаудың технологиялық процесін талдау
Этил спирті (ЭС) көптеген салалар үшін маңызды өнімдер мен шикізаттың бірі болып табылады. Алкоголь негізгіден басқа, парфюмерия, медицина, фармацевтика және т. Абсолюттендірілген 100% ES өнеркәсіпте іс жүзінде кездеспейтіндіктен, қағазда ES және судың (бұдан әрі жай ғана спирт) бинарлық қоспасы қарастырылды, онда ES концентрациясы әртүрлілігіне байланысты 96,0 ... 96,6% (қайнау) құрайды. нүктесі - 78,15°С). Мұндай спиртте судан басқа микроскопиялық мөлшерде әртүрлі қоспалар (альдегидтер, эфирлер, жоғарырақ спирттер және басқа химиялық қосылыстар) бар, олар өңделген шикізат түріне байланысты спиртке тән дәм мен хош иісті құрайды.
Этил спирті - ерекше иісі және күйдіргіш дәмі бар түссіз, қозғалмалы сұйықтық. Ол өте гигроскопиялық, кез келген қатынаста сумен жақсы араласады; ал қоспаның көлемі азайып, қызады. Оны өнеркәсіпте жоғары концентрлі сулы ерітінді түрінде шығарады. Спирттің булары адамға зиянды: олардың ауадағы шекті рұқсат етілген концентрациясы 1 мгл; улы - 16 мгл. Алкогольдің иісі оның ауадағы концентрациясы 0,25 мгл болғанда сезіледі.
Этил спирті - гигроскопиялық (өсімдіктер мен жануарлар ұлпаларының ауасынан суды интенсивті сіңіреді) өзіне тән иісі бар жанғыш дәмді жанғыш түссіз сұйықтық. Алкоголь сумен, эфирмен, глицеринмен, бензинмен және басқа органикалық еріткіштермен кез келген пропорцияда араласады.Этил спирті және оның концентрлі ерітінділері жақсы тұтанып, күйе түзбей ақшыл көк жалынмен жанады.
Этил спирті азық-түлік өнімі ретінде және арақ, алкогольдік сусындар, байытылған шарап дайындау үшін шикізат ретінде, сонымен қатар бірқатар өнеркәсіп салаларында қолданылады.
Этил спирті - этанол, шарап спирті, C2H5OH - жалпы формуласы CnH2n + 1OH бір атомды қаныққан спирттердің маңызды өкілі. Өзіне тән иісі бар түссіз сұйықтық, t bp = 78,39 С, t пл = -114,15 С; тығыздығы (15 С температурада) 793,56 кг текше. м;
Сумен, спирттермен, эфирлермен, глицеринмен, бензолмен және т.б. барлық пропорцияда араласады; жанғыш. Этил спирті сумен азеотропты (бөлек қайнамайтын) қоспа түзеді (95,5% этил спирті және 4,5% су) t bp = 78,15 С. Металл натриймен спирт алкоголат түзеді, тотығу кезінде сірке альдегидіне айналады, сусызданғанда ол (шарттарға байланысты) этилен немесе диэтил эфирін алады.
30-шы жылдарға дейін. 20 ғасырда этил спирті негізінен тағамдық шикізатты (дәндер, картоп және т.б.), қант пен қант өндірісінің қалдықтары - меласса (сірне) ашыту арқылы алынды. Қазіргі уақытта этил спиртінің едәуір мөлшері этиленді гидратациялау, өсімдік материалдарын гидролиздеу және ацетиленнен алынады.
Дистилляциядан кейін ашыту нәтижесінде алынған шикі спирт түзетілген деп аталады; құрамында 95,5% C2H5OH бар.
Абсолютті спиртті (100% C2H5OH) түзетілген өнімнен суды натрий металымен, гидридпен, кальций оксидімен алу немесе бензолмен азеотропты айдау арқылы алуға болады. Техникалық қажеттіліктерге арналған этил спирті денатуратталған. Этил спирті синтетикалық каучук, сірке альдегид, хлороформ, бояғыштар және басқа органикалық өнімдерді өндіруде еріткіш, антифриз, авиакеросин компоненті және т.б.
Этил спиртінің едәуір бөлігі алкогольдік сусындарды өндіруге жұмсалады. Этил спирті - ағзаны қоздыратын дәрі. Спирттің ассортименті Спирттің ассортименті шағын және оны өндіруге қолданылатын шикізатпен, сондай-ақ тазарту (ректификация) дәрежесімен анықталады. Этил спиртінің ассортиментінің классификациясы кестеде берілген.
1-кесте - Этил спиртінің диапазонының классификациясы
Шикізатқа байланысты түрлері
Тағамдық спирт, Техникалық спирт
Ішкі түрлер
Картоп, ағаш, бидай, гидролитикалық, қара бидай, синтетикалық, жүгері, тары, сұлы, қызылша, қант патока
Сорттары
Шикі спирт, түзетілген спирт
Тазарту дәрежесіне байланысты сорттар
Люкс, Экстра, Ең жоғары тазалық, 1-санат
Алкоголь сапасының қалыптасуына шикізат пен өндіріс технологиясы, әсіресе ректификация әсер етеді.
Алкоголь өндірісі үш негізгі кезеңнен тұрады:
- дайындық - шикізатты қоспалардан тазарту, уыт немесе зең саңырауқұлақтарының дақылдарын дайындау;
- негізгісі - крахмалды шикізатты қорыту, крахмалды сахаризациялау, қантталған массаны ашыту, пюрені айдау және шикі спиртті алу;
- қорытынды - түзету.
Алкогольді ректификациялау кезінде негізгі міндет - құрамында бөтен қоспалардың ең аз мөлшері бар ES концентрациясы кемінде 96% болатын 40% СС-тен SR алу. Ол үшін СС түзету процесі арнайы түзету жабдығында бір уақытта жүргізіледі. Бұл жабдық су-спирт қоспасын қайнау температурасы бойынша ерекшеленетін жеке азеотропты фракцияларға бөлуге мүмкіндік береді. Осы фракциялардың бірі жеуге жарамды ректификатталған спирт.
Тағамдық спиртті өндірудің ең маңызды кезеңдері - езінді айдау және ректификация процестері. Алкогольді өндіру дистилляциялық зауытта (БРУ) құрамында крахмал бар және құрамында қант бар шикізат қайнатпаларынан жүзеге асырылады.
Алкогольді айдау кезінде негізгі міндет - құрамында ЭС концентрациясы 96% кем емес, құрамында бөтен қоспалардың ең аз мөлшері бар қоспаны алу.
БРУ-дағы технологиялық процесс кезеңдерге бөлінген, олар жеке бағандарда дәйекті түрде жүзеге асырылады.Әдеттегі өнеркәсіптік BRU әдетте келесі құрамға ие:
- сыра колонкасы (сыра дистиллятын алу үшін сыраны айдау),
- эпурация колонкасы (сыра дистиллятын бөлу және бас қоспаларының концентрациясы),
- дистилляциялық колонна (алкоголь концентрациясы және оны пастерлеу, фусель фракциялары түріндегі аралық қоспаларды бөлу);
- фузель бағанасы (фузел майының концентрациясы және оны өндірістің тауарлық қосалқы өнімі ретінде оқшаулау),
- соңғы тазарту колонкасы (қайта ректификация үшін қоспалары бар спирт фракцияларын кетіру арқылы дистилляциялық спиртті қосымша тазарту).
BRU бағандарында артық қысым орнатылады, ол қатаң белгіленген шектерде сақталуы керек. Артық қысымды қамтамасыз ететін қыздыру буы жалпы бу жинағыш арқылы BRU бағандарына таралады.
Технологиялық схемаға 6 дистилляциялық колонна, қазандар, конденсаторлар, тоңазытқыштар, жылытқыштар, сорғылар, сепараторлар кіреді. Суық езбе қызады және К1 пюресі бағанасына түседі. Сыра дистилляты түріндегі сыра колоннасының конденсацияланған жұптары К2 эпурация колоннасына беріледі. Эпурация колоннасында бас қоспалары бөлінеді. Алкоголь бағанының лютері эпурация колоннасының жоғарғы пластинасына беріледі. Эпурация колоннасының булары конденсацияланады және K3 фюзеля колоннасының қоректену тақтасына жіберіледі. Эфир бағанасында бас қоспалары шоғырланған. Эпурация колоннасының кубынан алынған эпуреат қыздырылады және К4 спирт колоннасының қоректену пластинасына беріледі. Алкоголь колоннасында спирт құйрық қоспаларынан және бас қоспаларының бір бөлігінен күшейтіледі және тазартылады. Фюзелдік фракция бағанның ортаңғы бөлігінен алынады.
Алкогольді үстіңгі тақтайшалардан алып, К6 соңғы тазарту колоннасына жібереді. Соңғы тазарту бағанында K6 спирт метанолдан және қалдық бас қоспаларынан тазартылады. Ректификацияланған спирт колоннаның түбінен сорғы арқылы шығарылады. Алкоголь өндірісі көп мөлшерде суды пайдалануды қамтиды. Сондықтан бөлу сапасын жақсарту үшін кейбір бағандарда гидроселекция қолданылады. Бұл буды тұтынуды барынша азайтуға, бас, құйрық және аралық қоспалардың концентрациясын арттыруға және спирттегі қоспалардың концентрациясын азайтуға мүмкіндік береді.
12 сурет - Этил спиртін айдау қондырғысының оңайлатылған схемасы
Әрбір бағанның жұмысының негізгі көрсеткіштері бағандардың жоғарғы және төменгі бөліктерінде орналасқан қысым датчиктерінің көрсеткіштері және әр бағанның әртүрлі аймақтарында орнатылған температура датчиктерінің көрсеткіштері болып табылады. Түзету процесінің іс жүзінде ең маңызды көрсеткіші болып БРУ технологиялық регламентіне сәйкес келетін бағандағы температура өрісінің нақты таралуының берілгенге жуықтау дәрежесі табылады. Бұл ретте айдау колоннасының қоректену тақтасындағы температураның белгіленгеннен 1°С-тан астам ауытқуы алкогольдің шамадан тыс жоғалуына немесе қанағаттанарлықсыз органолептикалық сипаттамалары бар (иіс, иіс, дәмі, түсі және т.б.).
Теориялық және практикалық тәжірибе бір нәрсені көрсетеді - басқару объектілері ретінде BRU бағандары айтарлықтай инерцияға, айтарлықтай тасымалдау кідірісіне және әр бағанның ішінде болатын үздіксіз жылу мен масса алмасуына байланысты параметрлердің стационарлық еместігіне, сондай-ақ реттеудің негізінен жанама параметр - температура бойынша жүзеге асырылады.
2.2 Алкоголь өндірісінің дистилляциялық айдау қондырғыларын басқару жүйесінің ағымдағы жағдайын талдау
Өндіріс процесінде этил спиртінің тұрақты жоғары сапасын алу алкоголь өнеркәсібінің маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Алкогольді экстракциялауға және тазартуға арналған жабдықтың негізгі түрі дистилляциялық қондырғылар (БРУ) болып табылады. Көптеген жылдар бойы жанама БРУ алкоголь өнеркәсібіне тән, заманауи стандарттарға сәйкес келетін концентрацияда жоғары сапалы алкоголь өндірісін қамтамасыз етеді. Жанама әсер ететін типтік BRU дефлегматорлары, конденсаторлары және қосалқы жабдықтары бар жуу (BK), эпурация (EC) және дистилляция (РК) бағандарын қамтиды.
Басқару объектісі ретінде БРУ-ның ерекшелігі колонналардың статикалық сипаттамаларының шектен шығуы және алкоголь сапасының қондырғының жұмыс режиміне тәуелділігі [ ], технологиялық режимді тұрақтандыру фактісі болып табылады. БРУ пюресі, бу, салқындату суының ағындарымен келетін бар бұзылуларға қарамастан, дәл орындалуы керек. Бақылаудың жеткіліксіздігі бар статикалық сипаттамалардың сызықты еместігі жүйелерде хаотикалық тербелістердің пайда болуына әкелетіні атап өтілген. Бұл сипаттамалар дрейфке бейім болмағандықтан, экстремалды басқару жүйелері қолданылмайды.
Алкоголь өндірісінің БРУ процестерін автоматтандыру жағдайын қысқаша талдап көрейік.
Монография басқару объектілері ретінде типтік БРУларды іргелі зерттеу болып табылады. Сондай-ақ ол NPO Pischromavtomatika кең ауқымды зерттеулерінің нәтижесінде әзірленген типтік басқару жүйелерін сипаттайды. Жүйені әзірлеу баған баған принципіне негізделген, оған сәйкес әрбір бағанның басқару жүйесі басқа бағандардың басқару жүйелеріне тәуелсіз әзірленеді. Бұл пастерленбеген спиртті қайта өңдеуді де, БК реттеу жүйесінде бақылау болып табылатын пюрені тұтынудың ЭК және РК барлық технологиялық параметрлеріне әсер ететінін де ескермеді. Тұрақтандыруға болатын айнымалылар саны қол жетімді басқару әрекеттерінің санынан айтарлықтай асып түсетіндіктен, басқару циклдерін қалыптастыруда айтарлықтай еркіндік бар екенін де ескереміз. Масса ағынының жылдамдығын тұрақтандыру арқылы балама ретінде ұсынылған басқару жүйесі каскадтық жүйені пайдалануды талап етті, өйткені бір басқару әрекеті жоғалады және оның режимін (еркіндік дәрежесінің саны бойынша) анықтайтын үш тәуелсіз параметрдің орнына MC, тек екеуін сақтауға болады. Дәл осындай ескерту коммутациялық басқару әрекеттері бар басқару жүйесіне қатысты (пюре мен буды тұтыну). Сонымен қатар коммутация кезінде басқару әрекеттерінің өзгеруінің релелік сипаты колонна мен басқару аппаратурасының жұмыс режиміне аса қолайлы әсер етпейді. Ұқсас жағдайлар құйрықтан BRU-ның бойлық тұрақтандыруымен, яғни алкоголь ағынының реттегішін пайдаланған кезде дамиды. Бұл жағдайда басқару әрекеті жоғалады және сәйкесінше RC-де параметрлердің бірін тұрақтандыру мүмкіндігі. Әдебиеттерді одан әрі талдау көрсеткендей, 90-жылдардың басына дейін стандартты басқару жүйелерін жақсарту іс жүзінде болмаған .
Типтік жүйелерді жетілдіру бағыттарын қарастырайық.
Мұнда талдаудың репрезентативтілігі үшін біз шолуға тек BRU ғана емес, сонымен қатар химия өнеркәсібінің дистилляциялық зауыттарын қосамыз.
Біріншіден, типтік жүйелерді жетілдіру кезінде стандартты өзара байланысы жоқ басқару контурларымен басқарылатын өзара байланысты басқару объектілері ретінде қарастырылатын бағандарды басқару жүйелерінің беріктігін зерттеуге назар аударылады. Осылайша, жұмысында стандартты контроллерлер негізінде өзара байланысты екі параметрді басқару жүйесі қолданылды. ішінде бес байланыссыз бір өлшемді басқару контурларының жүйесі берілген, үлкен бұзылулардың шығыс айнымалылардың тұрақты күйіне әсері зерттелген. Монография типтік дистилляциялық колонканы басқару жүйелерін сипаттайды және басқару үшін бірқатар каскадты жүйелерді пайдалануды ұсынады. Мақалада дистилляциялық колонналардағы ең көп қолданылатын басқару контурлары сипатталған, сонымен қатар өндіріс көлеміне байланысты дистилляциялық колонкаларды басқару жүйесін таңдаудың кейбір принциптері берілген. Мақалада екі компонентті айдау колонналары үшін каскадты жүйелерді құрудың бірнеше әдістері салыстырылып, оңтайлы параметрлерді таңдау мәселесі қарастырылады. мақаласында теориялық динамикалық модельдерді және басқару жүйелерін құрудың каскадтық әдісін пайдалана отырып жанама басқару принциптерін біріктіретін айдау бағанасын басқару жүйесі әзірленді, ол нақты басқару параметрлеріне байланысты басқару жүйелеріне қарағанда жақсы өнімділік нәтижелерін көрсетеді.Монографияда басқарудың қарапайым құрылымын, проактивті басқаруды және каскадты басқаруды құру мысалы келтірілген, оңтайлы басқару нүктелерін таңдау әдістемесіне және өндірісте энергияны тұтыну мәселелеріне назар аударылған.
Екіншіден, оңайлатылған сызықты емес процесс үлгісін пайдалана отырып, параметрдің әрекетін болжау үшін қарапайым бір циклді басқару жүйелері қолданылды. Дәстүрлі басқару алгоритмдерімен сызықты емес болжамды басқарудың салыстырмалы талдауы жұмысында жүргізілді. Мақалада математикалық модельді кері құру әдісін қолданатын болжамды басқару жүйесі әзірленді, өндірісте сынау нәтижелері келтірілген. Монография мен мақалада болжамдық басқару жүйесін құру, олардың сенімділігі, Matlab ортасында синтездеу мәселелері қарастырылған. Мақала бірнеше танымал болжамды басқару жүйелері мен қарапайым айдау баған жүйелерін салыстырып, NPMC (сызықсыз процесс үлгісін басқару) қарастырылған жүйелердің ең тиімдісі екенін көрсетті.
Үшіншіден, адаптивті басқару жүйелерін қолдану қарастырылады. Мақалада дистилляция бағандарын басқару үшін өздігінен реттелетін PI және PID контроллерлерін (STPID алгоритмі) пайдалану мәселесі қарастырылады. Мақалада өлшеудің әртүрлі түрлері үшін оңтайландырылған үлгілері жоқ адаптивті контроллерлерді (МФҚ) пайдалану арқылы айдау бағандарын басқарудағы кешенді автоматтандырудың мысалы қарастырылады. Мақалада өнімнің концентрациясын жоғарғы температурамен байланыстыратын модельге негізделген болжамды басқару жүйесі әзірленді. Төменгі өнімдерді есепке алатын ұқсас модель жылы әзірленген. мақаласында айдау бағанасын автоматтандыру үлгісімен ең қарапайым контроллерді пайдаланудың мысалы келтірілген, белгілі бір ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz