Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Спиртовое брожение проводится в анаэробных условиях при температуре 32-34°С в течении 5-7 часов и концентрации дрожжей в культуральной жидкости 20-30 г/л. Сбраживание сусла осуществляют циклическим способом в батарее, состоящей из бродильных чанов. В результате брожения образуется спиртовая бражка, содержащая 1 - 2% этанола и диоксид углерода. Диоксид углерода (СО₂), выделяющийся при брожении, поступает в спиртоловушку (Сп), из которой спиртоводную жидкость отводят в сборник бражки (Е-5) [3].

Выделение спирта из бражки и последующая очистка спирта-сырца производится в брагоректификационной установке непрерывного действия, состоящей из трех колонн: ректификационной (К-1), дегидратационной (К-2), спиртовой (К-3).

Готовая бражка насосом (Н-10) подаётся в дефлегматор (Т-2), где нагревается теплом конденсации водно-спиртовых паров сырцовой ректификационной колонны (К-1) до температуры 75-85 ^оС.

Нагретая бражка поступает на тарелку питания колонны (К-1).

Нижняя часть колонны (бражная или отгонная) служит для извлечения спирта из бражки. Она обычно имеет 18-20 тарелок, по которым бражка стекает сверху вниз. Извлечение спирта и летучих примесей осуществляется встречным потоком пара, вводимым через барботёр в нижнюю часть бражной колонны. Бражка, освобожденная от спирта, именуемая бардой, непрерывно выводится из колонны.

В верхней части колонны (спиртовой или укрепляющей) обычно устанавливают 10 ситчатых или многоколпачковых тарелок, на которых флегма, стекая из дефлегматора, вступает в контакт с поднимающимся из бражной части колонны водно-спиртовым паром. В результате извлечения спирта из флегмы происходит укрепление его в поднимающемся по колонне паре.

Спиртовой пар крепостью около 88 об. % из колонны поступает в дефлегматор (Т-2), где конденсируется, отдавая тепло бражке, образуя флегму.

Сконденсировавшиеся водно-спиртовые пары с сопутствующими примесями спирта образуют спирт-сырец, который поступает в установку для абсолютирования спирта [3].

Для абсолютирования спирта пользуются методом тройных нераздельнокипящих (азеотропных) смесей. Суть метода заключается в следующем: к спирту прибавляют бензол. Тройная смесь этанол-вода-бензол образует азеотропную смесь, которая имеет температуру кипения при атмосферном давлении 64,8 ^оС, в состав смеси входит 18,5% (по массе) этанола, 7,4% воды и 74,1% бензола.

В азеотропную (или дегидратационную) колонну (К-2) подают спирт-сырец крепостью 88% (по объему) и бензол из декантатора (Д). Из верхней части колонны отгоняется азеотроп этанол-вода-бензол; из кубовой части колонны отводится абсолютный этанол. Обогрев колонны осуществляется глухим паром. Число многоколпачковых тарелок 60-65, в том числе в укрепляющей части 10 тарелок. После конденсации и охлаждения в дефлегматоре (Т-3) азеотропная смесь поступает в декантатор, где расслаивается на верхний слой, состоящий в основном из бензола (при 15 ^оС содержит 85% бензола, 13,3% этанола и 1,7% воды) и нижний слой, состоящий из смеси этанола и воды (при 15 ^оС содержит 49,7% этанола, 41,3% воды и 9% бензола). Верхний слой возвращается в дегидратационную колонну, а нижний поступает в спиртовую колонну. В спиртовой (отгонной) колонне (К-3) этанол укрепляется и вместе с бензолом возвращается в колонну (К-2). Из кубовой части колонны (К-3) отбирается лютерная вода. Число многоколпачковых тарелок в спиртовой колонне 60-65, в том числе 40-43 в концентрационной части [2].

Потери бензола в системе периодически восполняются путем его подачи в декантатор. Расход бензола составляет 0,01 кг на 1 дал абсолютного этанола, пара 35-40 кг/дал. Потери этанола при абсолютировании около 1% от исходного количества.

3. Анализ процесса как объекта управления

3.1 Выбор параметров контроля

В колоннах К-2 и К-3 необходимо осуществлять контроль следующих основных технологических параметров:

- расход потоков, теплоносителей и хладагентов;

- качество этанола;

- давление в колоннах.

3.1.1 Расход

Необходимо контролировать расход входящих и выходящих из колонны продуктов, а также расход смеси этанол+бензол из колонны К-3, расход бензола, подаваемого в качестве холодного орошения колонны К-2. Кроме того, следует контролировать расход хладогента в теплообменниках Т-3 и Т-4 и пара для обогрева колонн.

3.1.2 Качество

Необходимо контролировать качество этанола, выходящего из колонны К-2, на содержание в нем бензола.

3.2 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования

В блоке очистки биоэтанола необходимо осуществлять контроль и регулирование следующих основных технологических параметров:

– температура;

– расход;

– уровень.

3.2.1 Температура

Основными параметрами, влияющими на работу колонны, являются температура верха и низа. Температура верха К-2 регулируется подачей холодного бензола на верхнюю тарелку, К-3 – подачей холодной смеси этанол+бензол, а температура низа обеих колонн стабилизируется потоком пара. Температура горячей струи под нижнюю тарелку регулируется подачей пара в подогреватель. Кроме того, регулируются температуры потоков, выходящих из теплообменников Т-3, Т-4, путем изменения расхода хладогента - воды.

3.2.2 Расход

Контроль и регулирование расхода сырья в колонну К-2 имеет большое значение, так как он влияет на эффективность разделения продуктов.

3.2.3 Уровень

Необходимо регулировать уровень жидкости в кубах колонн. При осушении аппаратов происходит кавитация насосов, а при превышении установленного уровня – переполнение аппаратов, в случае колонны возможно захлебывание. Регулирование уровня осуществляется изменением расхода откачиваемых из аппаратов потоков.

3.3 Выбор сигнализируемых параметров и ПАЗ

В условиях предаварийной ситуации, когда технологические параметры выходят за заданные пределы, система автоматизации должна сигнализировать об этом оператору. Необходимо осуществлять сигнализацию следующих параметров:

• уровень в колонне К-2;

• уровень в колонне К-3;

• уровень в декантаторе Д.

3.3.1 Уровень

Необходимо сигнализировать верхний и нижний пределы уровня жидкости в кубе колонны во избежание ее осушения или захлебывания.

3.4 Выбор параметров защиты и блокировки

В качестве параметров противоаварийной защиты выбираем уровень в колоннах К-2, К-3, а также в декантаторе Д. В случае осушения куба колонн перекрывается откачка остатка из колонн. В случае осушения декантатора Д перекрывается откачка смеси этанол+бензол+лютерная вода.

4. Выбор технических средств автоматизации

При выборе приборов контроля и регулирования руководствуются следующими положениями:

1) приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения, быть достаточно чувствительными и надежными в работе;

2) показывающие приборы должны иметь наглядную шкалу и указатель. Самопишущие приборы должны регулировать показания в виде четкой, хорошо различимой кривой;

3) местные приборы должны иметь места расположения, легко доступные для наблюдения за показаниями;

4) погрешность не должна выходить за доступные пределы при изменении внешних условий, температуры и давления окружающей среды;

5) защитные трубки ртутных термометров, термопар должны быть достаточно прочными, рассчитанными на данные условия работы;

6) диафрагмы дифманометров должны иметь камеры, фланцы которых также рассчитаны на данные условия;

7) к измерительным и регулирующим приборам должны предъявляться требования по взрыво- и пожароопасности.

При выборе приборов контроля и регулирования должны учитываться свойства объектов регулирования и регуляторов, чтобы системы регулирования были устойчивыми, и процесс регулирования протекал качественно, без больших отклонений регулируемой величины от заданного значения.

Для осуществления контроля и регулирования технологических параметров выбираем следующие приборы.

4.1 Датчики температуры

В качестве чувствительного элемента для измерения температуры применяются измерительный термопреобразователь сопротивления медный ТСМ Метран-253 с пределами измерения от –50 до 150^оС, с унифицированным выходным электрическим аналоговым сигналом от 0 до 5мА.

4.2 Датчики давления

В качестве датчиков давления используются измерительные преобразователи Метран-22-ДИ-АС модель 2140 с унифицированным электрическим аналоговым выходным сигналом от 0 до 5мА. Предел измерения от 10 до 250 кПа.

4.3 Датчики уровня

В качестве датчиков уровня используются манометры-датчики Метран-100-ДГ Ех с унифицированным токовым выходным сигналом от 0 до 5 мА. Диапазон измерений от 0 до 100 кПа.

4.4 Датчики расхода

Для измерения расхода используются интеллектуальные вихревые расходомеры Метран модели 8800 с унифицированным токовым выходным сигналом от 4 до 20мА. Измеряемые среды – газ, пар, жидкость.

4.5 Датчики качества

Для определения качества газов используется газовый хроматограф ХП-499, область применения которого – неуглеводородные газы, углеводороды, с пределами измерения объемных долей от 0 до 100% и стандартным выходным токовым сигналом от 0 до 5мА.

4.6 Регуляторы

В качестве регулятора на установке используется Ремиконт Р-130.

Ремиконт Р-130 – это комплекс универсальных микропроцессорных технических средств широкого назначения, который может применяться при автоматизации самых разнообразных технологических процессов. Ремиконт Р-130 относится к классу малоканальных средств управления, рассчитанный на решение задач автоматического регулирования и логического управления. Ремиконт Р-130 позволяет, с одной стороны, экономично управлять небольшими агрегатами, и, с другой, – собирать достаточно разветвленные системы управления разной сложности из нескольких контроллеров, используя возможности объединения в локальную кольцевую управляющую сеть “Транзит” и обмена по этой сети цифровой информацией по витой паре проводов.

Комплекс Ремиконт Р-130 включает три вида моделей:

– регулирующие;

– логические;

– непрерывно-дискретные.

Регулирующие модели позволяют реализовывать до четырех независимых или взаимосвязанных контуров автоматического регулирования, каждый из которых может быть локальным или каскадным, иметь ручной, программный или внешний задатчик, аналоговый выход для работы с позиционером или импульсный выход для работы с исполнительным механизмом постоянной скорости. В контурах регулирования используется ПИ-закон.

Все настройки ПИ-регулятора могут устанавливаться либо вручную, либо автоматически, изменяться под воздействием сигналов, сформированных внутри контроллера или переданные последнему через переходные цепи.

Функциональные возможности Ремиконта Р-130 практически полностью определяются его центральным устройством – блоком контроллера:

– 99 алгоритмических блоков с возможностью их заполнения любыми алгоритмами из библиотеки;

– безударное изменение режимов, а также включение, отключение, переключение и переконфигурация управляющих структур;

– самодиагностирование, сигнализация и идентификация неисправностей контроллера.

4.7 Дисплейная станция

Дисплейная микропроцессорная станция Димиконт ДС-130 используется в качестве элемента рабочего места оператора-технолога и оператора-наладчика. С помощью ДС-130 можно конфигурировать контроллеры, записывать конфигурацию на носители, выполнять наладку систем регулирования, а также выполнять функцию устройства верхнего уровня управления – сбора, первичной обработки и отображения данных о процессах и объекте, ведения истории процесса управления с записью на носители, документирование информации с выводом на печать, дистанционное управление и другое.

Дисплейная станция ДС-130 предназначена для работы с контроллером Р-130 и представляет собой програмно-технический комплекс, состоящий из ПЭВМ, совместимой с IВМ/АТ/ХТ, принтером, клавиатурой общего назначения и специальным пакетом программ.

Технические характеристики ДС-130:

число обслуживающих колец – до 16,

число контроллеров в кольце – до 15,

скорость обмена информацией – 4800 бит.

4.8 Вспомогательные преобразователи

Для преобразования стандартного токового сигнала в стандартный пневматический регулирующий сигнал, поступающий к исполнительному механизму от регулятора, используется электропневматический преобразователь ЭПП-63.

4.9 Исполнительные механизмы

Для регулирования расхода потоков применяются регулирующие клапаны типа КМР с условными диаметрами от 15 до 50 мм.

Характеристики

Список файлов курсовой работы