Основные принципы управления процессом выпаривания рассмотрим на примере однокорпусной выпарной установки естественной циркуляции (рис. 7). Показателем эффективности процесса служит концентрация упаренного раствора QУ.Р., а целью управления — поддержание определенного значения этой концентрации. Расход свежего раствора Fс.р можно стабилизировать или изменять для достижения цели управления процессом выпаривания, так как этот процесс в большинстве случаев является основным в химических производствах. Так, его уменьшение приводит к снижению скорости движения раствора по аппарату, а, следовательно — к увеличению концентрации QУ.Р. То же можно сказать и о расходе упаренного раствора. Концентрация свежего раствора определяется предшествующими технологическими процессами; ее изменения будут сильными возмущениями для процесса выпаривания. Расход паров растворителя определяется параметрами исходного раствора, а также режимными параметрами в аппарате. Если предположить, что цель управления достигнута, т. е. концентрация QУ.Р на выходе из аппарата постоянна и соответствует заданной, то между температурой и давлением в аппарате будет соблюдаться определенная зависимость. Поэтому достаточно стабилизировать только один из этих параметров. В большинстве случаев — это давление в аппарате, которое можно регулировать изменением отбора пара из аппарата. Концентрацию QУ.Р в настоящее время определяют по разности температур кипения раствора и растворителя (по температурной депрессии). О ее значениях можно судить и по другим косвенным параметрам: плотности, удельной электропроводности, показателю преломления света или температуре замерзания упаренного раствора.
|
|
Итак, для достижения цели управления процессом следует регулировать температурную депрессию, давление в аппарате и расход теплоносителя. Для поддержания материального баланса в аппарате необходимо регулировать уровень раствора изменением расхода упаренного раствора. В процессе выпаривания контролируют расходы растворов, а также паров растворителя; температуры растворов; температуру, давление и расход теплоносителя; давление, температуру и уровень в аппарате; температурную депрессию. Сигнализации подлежат отклонение концентрации QУ.Р от заданного значения и прекращение подачи раствора.
Рисунок 7 – Схема автоматизации процесса выпаривания
1- кипятильник; 2 – выпарной аппарат; 3 – устройство для измерения температурной депрессии
Основные принципы управления процессом кристаллизации рассмотрим на примере кристаллизатора с выносным холодильником (рис. 8). Показателем эффективности процесса служит размер полученных кристаллов. Для обеспечения текучести и неслеживаемости кристаллических веществ необходимо получать кристаллы одинакового размера, что и является целью управления. Размер кристаллов, с одной стороны, определяется условиями, при которых проводится процесс (температурой в аппарате, интенсивностью охлаждения и перемешивания раствора), а с другой — свойствами поступающего на кристаллизацию раствора (степенью насыщения твердой фазой, т. е. начальной концентрацией, а также температурой, содержанием примесей и т. д.).
Постоянство температуры в кристаллизаторе можно обеспечить, изменяя расход хладоносителя. Интенсивность охлаждения раствора при постоянной температуре в аппарате определяется скоростью прохождения раствора через аппарат. Для поддержания ее на постоянном значении стабилизируют расход раствора. Интенсивность перемешивания раствора в кристаллизаторе при использовании насоса с постоянной характеристикой 
можно считать постоянной. Концентрация твердой фазы в исходном растворе, его температура и наличие примесей являются начальными параметрами процесса, определяемыми предыдущим технологическим процессом. Их изменения будут приводить к нарушению технологического режима кристаллизации.
|
|
Для поддержания материального баланса кристаллизатора следует стабилизировать уровень в аппарате. Регулирующим воздействием при этом может быть изменение расхода суспензии. Маточный раствор выводится из аппаратов переливом, поэтому его расход не регулируется. Стабилизация всех этих параметров обеспечивает, как правило, заданные размеры кристаллов.
Контролировать следует расходы поступающего раствора, маточного раствора, суспензии и хладоносителя, их температуру, уровень и температуру в кристаллизаторе. Контролируются и сигнализируются, кроме того, параметры насосов раствора и суспензии.
Рисунок 8 – Схема автоматизации процесса кристаллизации
1- холодильник; 2 – кристаллизатор; 3 – насос суспензии; 4 – циркулирующий насос
Контрольные вопросы
1 Какие процессы относят к классу тепловых?
2 Что является показателем качества процесса работы теплообменного аппарата?
|
|
3 Какие величины являются регулируемыми в процессе работы кожухотрубчатого теплообменника? Контролируемыми? Подлежащими сигнализации?
4 В каких случаях применяют двухконтурные САР? Метод байпасирования?
5 Какие величины являются регулируемыми в процессе работы трубчатых печей и топок? Контролируемыми? Подлежащими сигнализации?
6 Какие величины являются регулируемыми в процессе работы парокотельной установки? Контролируемыми? Подлежащими сигнализации?
7 Что принимают в качестве объекта управления процесса выпаривания? Что является показателем качества данного процесса?
8 Какие величины являются регулируемыми в процессе выпаривания? Контролируемыми? Подлежащими сигнализации?
9 Что принимают в качестве объекта управления процесса кристаллизации? Что является показателем качества данного процесса?
10 Какие величины являются регулируемыми в процессе кристаллизации? Контролируемыми? Подлежащими сигнализации?