Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

Температура дымовых газов на выходе из топки должна со­ ставлять 600° С. Стабилизация температуры осуществляется ПИрегулятором (поз. 10), первичный измерительный преобразователь которого в виде хромель-алюмелевой термопары устанавливается на линии подачи дымовых газов из топки в реторту, а исполни­ тельное устройство в виде регулирующей поворотной заслонки с мембранно-пружинным приводом — на линии подачи ретортного газа на сжигание в топку.

Давление в коллекторе ретортного газа, сжигаемого в данной топке и топках других реторт, автоматически регулируется ПИ-ре- гулятором (поз. 11), исполнительное устройство которого в виде регулирующей поворотной заслонки с мембранно-пружинным при­ водом устанавливается на трубопроводе коллектора ретортного газа-

Давление неконденсирующихся газов после 2-й газодувки конт­ ролируется первичным измерительным* прибором (напоромер) с пе­ редающим пневматическим преобразователем на вторичный изме­ рительный показывающий прибор (поз. 12).

Манометром общего назначения с разделительным устройст­ вом контролируется давление солярового масла в нагнетательной линии насоса (поз. 13). Давление воды в нагнетательной линии насоса (поз. 14) контролируется манометром общего назначения. Напоромером контролируется давление в нагнетательной линии воздуходувки (поз. 15).

Отклонение от технологического режима (прекращение подачи древесины в реторту или сушилку; выход из строя топки для сжи­ гания генераторного и неконденсирующихся газов; выход из строя газодувок, воздуходувок или насосов; превышение допустимого отклонения температуры и давления в каком-либо месте измере­ ния; отключение подачи воды, электроэнергии и пр.) являются аварийным состоянием установки. Качество и надежность работы средств автоматизации имеют важную роль в своевременном об­ наружении аварийного состояния и предотвращения взрыва.

Для обеспечения взрывобезопасности процесса сжигания топ­ ливного газа в топке устанавливается автоматика защиты: сигна­ лизация понижения давления газа перед горелками топки (поз. 16)\ контроль наличия пламени горелки и погасания пламени (поз. ./7); сигнализация понижения давления воздуха за воздуходувкой (поз. 18). Кроме этого, устанавливаются многочисленные сигнали­ зирующие устройства, а также измерители давления в различных точках (на схеме не показаны), являющиеся средствами защиты от возникновения аварийных состояний процессов и аппаратов.

Уровень в сборнике оборотной воды (поз. 19) и уровень в сбор­ нике солярового масла (поз. 20) контролируются буйковыми уров­ немерами, имеющими передающие преобразователи для передачи показаний на вторичные приборы.

Температура оборотной воды, поступающей в пенный скруббер, стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 21), исполнительное устрой­ ство которого устанавливается на линии подачи охлаждающей воды в холодильник.

318

Регулирование температуры газа на выходе из пенного скруб­ бера осуществляется ПИ-регулятором (поз. 22), исполнительное устройство которого устанавливается на подаче воды на орошение.

Все автоматические регуляторы оборудуются устройствами дистанционного управления.

Автоматизация процесса конденсации продуктов пиролиза дре­ весины. На рис. 112 приведена упрощенная функциональная схема автоматизации процесса конденсации продуктов пиролиза дре­ весины.

В сборник 2 насосами 11 перекачивается жижка из приемного бака 10, а также сливается конденсат, отобранный из предконден­ сатора 1, поверхностных конденсаторов 3, 4 и 5, газового коллек­ тора, циклонов 14 я 15 и пенного скруббера 13. Подогретая жижка из сборника 2 насосами 6 перекачивается в химический цех на

переработку.

Неконденсируемая часть продуктов пиролиза отсасывается смолоотделителем — центробежной газодувкой 7 — из поверхностных конденсаторов и подается в каплеуловитель 8, откуда жижка че­ рез гидрозатвор 9 стекает в приемный бак 10, а газы, разделив­ шись на два потока, поступают в циклон 15 и пенный скруббер 12 и циклон 14. Промытые в пенном скруббере 12 от смолы и осво­ божденные в циклоне 14 от части водяных паров неконденсирующие

в поверхностные конденсаторы 3, 4, 5. Температура в предконденсаторе стабилизируется на значении 90° С, что соответствует тем­

смолы забили бы трубки конденсаторов.

В предконденсаторе температура стабилизируется ПИ-регуля­ тором (поз. 1), исполнительное устройство которого в виде двух­ седельного регулирующего клапана устанавливается на линии подачи охлаждающей воды. В сборнике 2 жижки буйковым уров­ немером контролируется высота уровня (поз. 2).

Во избежание нарушения установившегося технологического режима поверхностные конденсаторы должны работать с равно­ мерной нагрузкой. При нарушении этого условия возникают воз­ мущающие воздействия по отклонению температуры на выходе из

320

в пенный скруббер (поз. 9). Расход воды зависит от расхода га­ зов, поступающих на очистку в пенный скруббер. Расход воды не должен быть слишком большим, так как вода, слабо насыщенная продуктами пиролиза, будет сильно разбавлять жижку в сбор­ нике 2, что нежелательно.

Манометрическим термометром (поз. 12) контролируется тем­ пература парогазов, поступающих в циклон 14 для окончатель­ ной очистки от взвешенных капель воды и смолы и далее — в ре­ торту на охлаждение угля.

ГЛАВА 15. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГИДРОЛИЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ

Автоматизация процесса получения гидролизата, нейтрализата и фурфуролсодержащего конденсата. Гидролизат является биоло­ гически доброкачественным сахарсодержащим раствором с мини­ мальным содержанием вредных примесей, используемых для про­ изводства из него кормовых дрожжей, этилового спирта и фур­ фурола.

В х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и процесса по­ лучения гидролизата и фурфуролсодержащего конденсата являются: количество, размер и влажность загружаемого в гидролизаппарат древесного или растительного сырья; модуль смачивания сырья разбавленной серной кислотой в пропитывателе; давление, pH и температура среды в гидролизаппарате; температура и расход воды, подаваемой в гидролизаппарат; концентрация варочной кис­ лоты; высота уровня сырья в гидролизаппарате; высота уровней гидролизата в различных аппаратах; концентрации и расхода рас­ творов питательных солей, известкового молока и аммиачной воды; скорость выхода гидролизата из гидролизаппарата и др.

В ы х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и процесса по­ лучения гидролизата и фурфуролсодержащего конденсата яв­ ляются: концентрация и качество сахара в гидролизате; содержа­ ние редуцирующих веществ (сахар и не усваивыемые в дальней­ шем дрожжами' сахара, фурфурол, метилпентозы, некоторые орга­ нические кислоты и др.) в гидролизате; содержание питательных веществ (азот, фосфор, калий и т. п.) в гидролизате в растворен­ ном состоянии; содержание в гидролизате вредных веществ для последующего выращивания дрожжей (фурфурол, сернистый ан­ гидрид, продукты разложения органических и других веществ); pH, температура и расход гидролизата; концентрация фурфурола в фурфуролсодержащем конденсате, температура конденсата и расход.

На рис. 113 приведена упрощенная функциональная схема ав­ томатизации технологических процессов получения гидролизата, нейтрализата и фурфуролсодержащего конденсата.

Гидролизат получается при гидролизе древесного или расти­ тельного сырья в гидролизаппарате 1 периодического действияПроцесс гидролиза разделяется на следующие стадии: стадия за­ грузки гидролизаппарата сырьем, пропитанным слабым раствором серной кислоты, а также подачи в гидролизаппарат варочной кис­ лоты (слабая серная кислота концентрацией 0,5%); стадия про­ грева содержимого гидролизаппарата паром с подъемом давления внутри гидролизаппарата при древесном сырье до 800 кПа и со сдувками - воздуха и неконденсирующихся газов, ухудшающих фильтрование гидролизата; стадия перколяции, когда жидкая фаза проходит через слой неподвижной твердой фазы (варочная кис­ лота подается через вертикально расположенную в гидролизаппа­ рате перфорированную трубу и одновременно гидролизат отби­ рается через фильтры); стадия промывки, при которой подача кислоты и гидролиз прекращаются, а в гидролизаппарат посту­ пает только чистая вода для удаления моносахаридов; стадия отжима (сушки) лигнина, при которой прекращается подача воды и из гидролизаппарата по возможности полнее удаляется гидро­

присутствии сильно разбавленной серной кислоты, т. е. в условиях значительной агрессивности, затрудняющей применение средств автоматизации.

Программное регулирование давления в гидролизаппарате осу­ ществляется двухпозиционным регулятором электрического дейст­ вия с регулируемым коэффициентом передачи, первичной измери­ тельный преобразователь которого и исполнительное устройство устанавливаются на линии сдувочных газов (поз. 1). Для настройки коэффициента передачи используется реле времени, посредством которого задается время перемещения исполнительного устройства и соответственно размер его пропускной способности при работе неполным стоком.

Программное регулирование расхода концентрированной серной кислоты, подаваемой для смешения с горячей водой при приготов­ лении варочной кислоты, осуществляется следующим образом (поз. 2 и 16). Установка состоит из кислотного насоса 19, бака 2, мерника 3, ресивера 17, напорного бака 18, а также двух автома­ тических регуляторов — программного регулятора расхода кислоты (поз. 2) и регулятора давления (поз. 16), стабилизирующего дав­ ление в мернике 3 и ресивере 17.

Рис. 113. Упрощенная функциональная схема автоматизации процессов получе­ ния гидролизата, нейтрализата и фурфуролсодержащего конденсата:

13.14 — головной и хвостовой нейтрализаторы; 15 — отстойник; 16 — сборник осветленного

Серная кислота из мерника 3 самотеком через калиброванное сопло поступает в бак 2, где высота уровня кислоты измеряется пьезометрическим уровнемером. Сигнал по высоте уровня поступает на вход ПИ-регулятора расхода (поз. 2), исполнительное устрой­ ство которого воздействует на возврат части кислоты в бак 2 из линии после насоса. При изменении задания по высоте уровня фактически изменяется размер расхода кислоты в смеситель.

Предположим, что согласно программе изменилось задание в сторону снижения высоты уровня в баке 2. Тогда регулятор начнет убавлять расход возвращаемой кислоты в бак 2. Поскольку произ­ водительность насоса 19 при этом не изменяется, то за счет умень­ шения расхода рециркулирующей кислоты возрастает ее поступле­ ние на смешение. Для обеспечения высокой чувствительности метода диаметр бака 2 должен быть небольшим. Для стабилизации расхода кислоты, поступающей из мерника 3 в бак 2, устанавли­ вается Пз-регулятор давления (поз. 16), исполнительное устрой­ ство которого воздействует на приток воды в напорный бак 18.

Для снижения или устранения влияния пульсации производится демпфирование либо запорным устройством, установленным на выходе кислоты из бачка, либо пропусканием кислоты через рас­ ширитель. В целях соблюдения правил техники безопасности пре­ дусматривается блокировка работы электродвигателя насоса по размеру максимально допустимого давления; верхняя часть сооб­ щающегося сосуда мерника обязательно прикрывается во избежа­ ние разбрызгивания кислоты в случае прорыва воздуха из мер­ ника; устанавливается манометр с сигнализацией предельно допу­ стимого давления в гидролизаппарате, а также ряд других уст­ ройств (на схеме не показано).

Особенно важным является автоматическое программное регу­ лирование расхода (выдачи) гидролизата из гидролизаппарата (поз. 3), так как, например, уменьшение расхода гидролизата из-за влияния гранулометрического состава сырья и жесткости условий гидролиза приводит к снижению выхода сахара из сырья и увели­ чению времени оборота гидролизаппарата.

Автоматическое программное регулирование расхода гидроли­ зата может осуществляться одним из трех способов, отличающихся видом контролируемого параметра: собственно по размеру расхода гидролизата, по размеру высоты уровня жидкой фазы в гидролиз­ аппарате, по размеру массы содержимого гидролизаппарата.

Расход гидролизата может быть измерен обыкновенным рас­ ходомером переменного перепада (поз. 15), первичный измеритель­ ный преобразователь которого в виде расходомерной диафрагмы устанавливается на прямом участке трубопровода с гидролизатом на расстоянии не менее 30 D от выхода из гидролизаппарата-, где D —- внутренний диаметр трубопровода.

При этом отмечается ряд трудностей: гидролизат агрессивен относительно многих сталей и других материалов; наблюдается интенсивное выпадение осадков в трубопроводах, так называемая карамелизация; при недостаточно хорошо налаженной перколяции,

324