Автоматизация процесса абсорбции.

Газ А + В + С

Абсорбция – это процесс погло- щения определенных компонентов ис- ходной газовой смеси при её контакти- ровании с жидкостью (абсорбентом).

Целью управлением процессом абсорбции является поддержание по- стоянства заданной концентрации за- данного компонента в обедненном га- зе, а также соблюдение материального и теплового балансов абсорбционной установки.

В ряде случаев целью процесса абсорбции являются получение насыщенного абсорбен- та заданного состава.

Концентрацию извлекаемого компонента в обедненном газе можно определить по раз- ности количеств извлекаемого компонента, приходящего с сырьем и поглощаемого из нее аб- сорбентом в единицу времени.

На процесс абсорбции решающе влияние оказывает движущая сила, которая определя- ется относительным расположением рабочей и равновесной линией процесса.

 

 

Концентрация следов А в обед- нённом газе

 

 

Концентрация насыщенного абсорбента

 

Рис. 6.9. Структурная схема

 

Положение рабочей линии зависит от начальной и конечной концентраций компонента в обеих фазах, а положение равновесной линии – от температуры и давления в аппарате. Из этого следует, что концентрация извлекаемого компонента в обедненной смеси зависит от его начальный концентраций в газовой и жидкой фазах, расхода поступающей газовой смеси, от относительного расхода абсорбента, а также от температуры и давления в адсорбере.

Изменение расхода газовой смеси и начальных концентраций извлекаемого компонента в фазах представляют собой выходные величины предыдущих технологических аппаратов, а, следовательно, представляют собой основные возмущения процесса абсорбции. Регулирую- щим воздействием являются расходы свежего абсорбента, обеденного газа и насыщенного аб- сорбента.

Схема стабилизации приведена на рис. 6.10.

 

Основными управляющими воздействиями, поддерживающими количество концентра- ции извлекаемого компонента в обедненном газе, является изменение расхода свежего абсор- бента, осуществляемое регулятором расхода. Такая схема обеспечивает приемлемое качество регулирования только при равномерной подаче исходного продукта и постоянных начальных концентрациях извлекаемого компонента в газовой и жидкой фазах.

Температура в абсорбере зависит от температур теплоемкостей и расходов газовой и в большей степени жидкой фаз, а также от интенсивности выделения тепла в процессе абсорб- ции и потерь тепла в окружающую среду. Большинство этих величин колеблется во времени, что приводит к нарушению теплового баланса и изменению температуры в абсорбере. Повы- шение температуры замедляет протекание процесса. Во избежание этого для интенсификации процесса абсорбент пред подачей его в абсорбер 1 охлаждают в холодильнике 2. Охлаждение

абсорбента можно поддерживать по его температуре на выходе из холодильника, при этом ре- гулятор воздействует на клапан, изменяющий расход хладагента.

Рис. 6.10. Схема стабилизации процесса абсорбции.

1 – абсорбер; 2 – холодильник.

Повышение давления в абсорбере способствует извлечению ценных компонентов из исходной газовой смеси. Поддержание заданного значения давления в верхней части колонны требует применения регулятора давления, действующего на клапан, установленный на трубо- проводе обедненного газа из абсорбера.

Для предотвращения проскока газовой смеси из абсорбера в линию насыщенного аб- сорбента в кубе абсорбера, собирают некоторое количество жидкости, уровень которой под- держивается регулятором, управляющим клапаном, установленным на линии отвода насы- щенного абсорбента в десорберы. АСР уровня обеспечивает соблюдение материального ба- ланса абсорбера.

При эксплуатации установки контролю подлежат расходы и температуры всех матери- альных потоков, составы исходной газовой смеси и обеденного газа, уровень в кубе абсорбе- ра, давление и перепад давления в нем.

При переменном составе и расходе исходной газовой смеси, поступающей на абсорбер, с целью повышения качества регулирования заданной степени извлечения компонентов из нее, используют многоконтурные системы (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Схема многоконтурного регулирования процесса абсорбции.

1 – абсорбер; 2 – холодильник.

Компенсация изменения расхода исходного насыщенного газа (нагрузки абсорбера по газу) обеспечивается путем использования регулятора соотношения расходов этого газа и свежего абсорбента. При переменной концентрации извлекаемого компонента в исходной га- зовой смеси дополнительно предусматривают корректировку соотношения расходов насы- щенного газа и свежего абсорбента с помощью регулятора концентрации извлекаемого ком- понента в газовой смеси, выход которого направляется в корректирующую камеру регулятора соотношения. Однако основной регулирующей величиной в этой системе является концентра- ция извлекаемого компонента в обедненном газе. Текущее значение данной величины посту- пает на свой регулятор, вырабатывающий сигнал, который в качестве задания подается на ре- гулятор концентрации извлекаемого компонента в исходной газовой смеси, что также приво- дит к изменению соотношения расхода веществ, поступающих в абсорбер.

С помощью рассмотренной схемы минимизируются потери ценного компонента, со- держащегося в уходящем обедненном газе.

Насыщенный абсорбент, отбираемый из куба абсорбера, направляют на десорбцию, т.е. извлечение поглощенного в нем ценного компонента. Поэтому качественное регулирование состава насыщенного абсорбента, если он не является конечным продуктом не обязательно; достаточно обеспечить равномерную подачу насыщенного абсорбента в десорбер и одновре- менно поддерживать постоянство уровня в кубе абсорбера. Ля этого применяют двухконтур- ную каскадную систему регулирования, воздействующую на расход отводимого из абсорбера

кубового продукта. Стабилизирующим регулятором в этой системе является регулятор расхо- да насыщенного абсорбента, а корректирующим – регулятор уровня в кубе абсорбента.

Возмущения по расходу хладагента можно скомпенсировать с помощью каскадной системы регулирования расхода хладагента с корректировкой по температуре охлаждаемого абсорбента.