Автоматизация процесса выпаривания.

Цель управления выпарной установки состоит в получении раствора заданной кон- центрации Qy, а также в поддержании материального и теплового балансов.

Концентрация упаренного раствора завистит от расхода, концентрации и температуры исходного раствора, расхода и давления греющего пара, давления в выпарных аппаратах. В соответствии с целью управления схемой автоматизации предусматривают регулирование концентрации упаренного раствора.

Основной регулирующий параметр концентрация упаренного раствора.

 

Концентрация упаренного рас- твора

 

Рис. 6.14. Структурная схема процесса выпаривания.

 

Концентрацию Qy легко измерить кондуктометрическим методом, по плотности рас- твора, по показанию преломления света или по величине температурной депрессии раствора,

т. е. по разности температур кипения Ä T раствора и растворителя.

Этот метод вследствие простоты и наличия однозначной зависимости между величи-

нами Qy и Ä T при постоянном давлении применяют довольно часто. При этом (рис. 6.15 –

схема стабилизации технологических величин выпарной установки) первичный измери- тельный преобразователь температуры кипения раствора устанавливают на трубопроводе ки- пящего раствора после кипятильника, и измерительный преобразователь температуры кипе- ния растворителя – на трубопроводе отвода паров растворителя. Эти приборы комплектуют предающими преобразователями, сигнал на выходе, которого, пропорционален разности тем-

ператур Ä T. Регулятор концентрации воздействует на клапан, установленный на линии отво-

да упаренного раствора из последнего выпарного аппарата. При возрастании, например, теку- щей концентрации относительно заданного значения регулятор увеличивает расход упаренно- го раствора, что уменьшает время пребывания его в аппарате и вызывает понижение концен- трации раствора до заданного значения.

При отводе упаренного раствора из последнего аппарата по его концентрации матери- альный баланс установки поддерживают сохраняя равенство между количеством растворен- ного вещества, уходящим из установки, и количеством вещества, поступающим с исходным раствором. Это обеспечивается поддержанием постоянства уровня в выпарных аппаратах пу- тем воздействия на клапаны, установленные на трубопроводах подачи раствора в соответст- вующий аппарат. При возрастании расхода упаренного раствора, уровень в аппарате понижа- ется, что вызывает увеличение подачи раствора в аппарат. В качестве измерительных преобра- зователей АСР уровня раствора в выпарных аппаратах 1 обычно используют гидростатиче- ские уровнемеры.

Тепловой баланс выпаривания при небольших колебаниях расхода исходного раствора обеспечивают регулятором расхода на трубопроводе подачи греющего пара в кипятильник 2 первого корпуса установки. Нормальный тепловой режим работы выпарной установки возмо- жен только при подаче исходного раствора с постоянной температурой Тн близкой к темпера- туре кипения раствора. Для достижения этого устанавливают регулятор температуры исход- ного раствора, выходной сигнал которого воздействует на клапан изменяющий подачу грею- щего пара в теплообменник-подогреватель исходного раствора 3. Если весь вторичный пар из предыдущего корпуса направляется в кипятильник 2 последующего, то давление (разрежение) стабилизируют только в последнем корпусе, изменяя с помощью регулятора количество отво- димых из него паров растворителя.

Этого обычно достигают путем изменением подачи охлаждающей воды в барабанный конденсатор 4. При такой схеме регулирования в корпусах устанавливаются все меньшие дав- ления по ходу раствора, и обеспечивается разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в последующем корпусе, т. е. обеспечивается движущая сила процесса выпаривания.

Концентрацию упаренного раствора Qу можно также регулировать изменением расхода раствора, подаваемого на последний корпус из предыдущего. Упаренный раствор из послед- него корпуса, в этом случае, отводят по команде регулятора по уровню. При таких схемах ре- гулирования материального баланса выпарной установки количество поступающего на нее исходного раствора определяется условиями ее работы. Это требует установки дополнитель- ной технологической емкости исходного раствора.

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

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

При больших колебаниях расхода исходного раствора, а также при изменении концен- трации в нем растворенного вещества, качественное регулирования процесса обеспечивается применением более сложных схем, например схемы многоконтурного регулирования, рис. 6.16.

В этом случае греющий пар подают на установку в определенном соотношении с рас- ходом исходного продукта, применяя регулятор соотношения, воздействующий на подачу па- ра. Это соотношение корректируют регулятором концентрации растворенного вещества в ис- ходном растворе. Для стабилизации работы второго выпарного аппарата частично упаренный раствор, направляемый в него, регулируется по каскадной схеме регулирования расхода с коррекцией по уровню раствора в первом выпарном аппарате. Упаренный раствор отводят с установки по уровню в последнем аппарате, регулятором, задание которому изменяет регуля- тор концентрации растворенного вещества в упаренном растворе. Давление в системе под- держивается на заданном значении посредством регулирования расхода паров растворителя с коррекцией по давлению в последнем выпарном аппарате.

Приведенные схемы многоконтурного регулирования отдельных технических величин могут быть использованы в различных сочетаниях с простейшими одноконтурными схемами стабилизации.

 

 

 

Рис. 6.15. Схема стабилизации технологических величин выпарной установки.

 

 

 

Рис. 6.16. Схема многоконтурного регулирования двухкорпусной выпарной установки.