Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 160
Скачиваний: 0
ваны лопастными мешалками для непрерывного перемешивания нейтрализата, вследствие чего при установке пьезометрической трубки внутри нейтрализатора возникает пульсация давления, за висящая от частоты вращения мешалки. Для предотвращения пульсации к нейтрализаторам пристраивается уровнемерное устрой ство (вертикальная труба), являющаяся сообщающимся сосудом. В это устройство и устанавливается пьезометрическая трубка. Уст ранение гипсации этого устройства достигается, например, непре
рывной |
подачей осветленного нейтрализата (в количестве 20— |
30 л/ч) |
из трубопровода после насоса, перекачивающего осветлен |
ный нейтрализат в охладитель.
Для отделения гицса, частичек лигнина и коагулированных кол лоидов нейтрализат поступает в отстойник 15, в котором устанав ливается пьезометрический уровнемер (поз. 14). Осветленный ней трализат поступает в сборник 16, где его уровень поддерживается ПИ-регулятором (поз. 13). Из сборника осветленный нейтрализат, имеющий температуру 75—80° С, поступает для охлаждения в пла стинчатый теплообменник или же в четырехступенчатую вакуумохладительную установку (на схеме не показано).
Стабилизация уровней в нейтрализаторах и в сборнике освет ленного нейтрализата позволяет получить стабилизированный рас ход нейтрализата на входе в пластинчатый теплообменник или в вакуумохладительную установку, что способствует стабилизации процесса охлаждения нейтрализата, или сусла.
Автоматизация процессов выращивания и сушки дрожжей. Ос новным веществом питания выращиваемых дрожжей является са хар, содержащийся в растворе нейтрализата гидролизата или суль фитного щелока. В производственных условиях выход дрожжей на ходится в прямой зависимости от количества утилизированного са хара, что, в свою очередь, зависит от протекания технологического процесса. При несоблюдении требований технологического режима возникают потери питательного сахара за счет появления исполь зующих сахар посторонних микробиологических процессов, а также возрастают потери дрожжей на различных стадиях производствен ного процесса. Кроме того, по разного рода причинам, связанным в основном также с нарушениями технологического режима, замедля ется рост дрожжей, что сопровождается снижением расхода сахара.
Выход дрожжей учитывают по размеру утилизации сахара от носительно потребленных редуцирующих веществ (сахар и не усва иваемые дрожжами вещества — неутилизируемые сахара, фурфу рол, метилпентозы, некоторые органические кислоты и др.), содер жащихся в растворе.
Технологические процессы выращивания, сепарации, плазмолизации и сушки дрожжей являются непрерывными и высокопроиз водительными и поэтому отклонение того или иного показателя технологического режима .от оптимального значения приводит
кухудшению качества и количества вырабатываемых дрожжей. Применяемые для сушки дрожжей установки с распылитель
ными сушилками взрывоопасны, вследствие чего они располага
329
ются вне здания. Расположение части оборудования дрожжевого цеха внутри здания, а части вне его усложняет обслуживание ап паратов.
Для облегчения обслуживания оборудования, повышения про изводительности аппаратов, повышения качества изготовляемых дрожжей, почти полного устранения возможности образования взрыва осуществляется автоматическое регулирование параметров технологических процессов.
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 вы ращивания дрожжей в дрожжерастильном чане'с эрлифтной систе мой воздухораспределения являются: качественные показатели чи стой культуры дрожжей, расход воздуха на аэрирование, расход сусла, концентрация и качество сахара в поступающем сусле, со держание питательных веществ (азота, фосфора, калия и других элементов) в сусле в растворенном состоянии, содержание в сусле вредных веществ — ингибиторов роста (фурфурола, сернистого ан гидрида, продуктов разложения органических и других веществ), температура дрожжевой суспензии в чане, высота уровня дрожже вой суспензии в чане, высота уровня пены в чане 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 в этом чане |
являются: концентрация биомассы, |
недоброд (остаточное коли |
чество редуцирующих веществ), pH дрожжевой суспензии.
Таким образом, содержание дрожжей в дрожжевой 'суспензии на выходе из чана является сложной функцией количества саха ров в сусле, поступающем в дрожжерастильный чан, расхода воз духа, подаваемого в чан, времени пребывания питательной среды в дрожжерастильном чане, размера pH среды и ее температуры, степени освоения кислорода, степени обогащения сусла питатель ными солями и т. д.
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 сушки дрожжевого концентрата в распылительной сушилке явля ются: начальная температура и влажность концентрата, содержа ние сухих веществ в концентрате, расход концентрата, темпера тура и влажность входящего агента сушки, расход агента сушки, скорость вращения распылительного механизма, разрежение в га зовой топке, разрежение в сушилке, расход подсасываемого в агент сушки холодного воздуха, температура и расход холодного воз духа, поступающего на охлаждение в кожух воздушной трубы.
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 сушки дрожжевого концентрата в распылительной сушилке явля ются: температура и влажность агента сушки в состоянии после сушилки, влажность дрожжей на выходе из сушилки.
Оптимальным вариантом автоматизации процесса выращивания кормовых дрожжей является управление этим процессом по раз меру содержания дрожжей в дрожжевой суспензии на выходе из дрожжерастильного чана. Время выращивания дрожжей в чане при эрлифтной системе воздухораспределения зависит от соответ ствия входных переменных величин их оптимальным значениям и составляет примерно 4 ч. В случае установки измерителя концент
330
рации дрожжей в дрожжевой суспензии на выходе из чана это время будет являться временем запаздывания.
Как видим, размер запаздывания настолько велик, что обычная система автоматического регулирования применительно к регули рованию концентрации дрожжей в дрожжевой суспензии окажется неработоспособной. Возможно лишь применять пневматическую или электронную вычислительные управляющие машины, которые на принципе прогнозирования будут управлять процессом.
В настоящее время автоматическое управление процессом вы ращивания дрожжей основывается на использовании локальных систем автоматического регулирования, т. е. на стабилизации раз личных параметров, определяющих оптимальное протекание про цесса.
На стадии приготовления засевных дрожжей чистой культуры в малой и большой дрожжанках, а также в стерилизаторе-нейтра лизаторе осуществляется контроль температуры, pH и расходов различных применяемых веществ и рабочих сред. Автоматическое регулирование этих параметров обычно не применяется вследствие периодичности приготовления засевных дрожжей. При непрерыв ной работе указанных аппаратов чистая культура может утратить свои основные свойства из-за накопления в ней различных приме сей грибов и диких дрожжей. Непрерывная работа установки чи стой культуры дрожжей указывает на неустойчивость внедряемой в производственных условиях культуры.
Упрощенная функциональная схема автоматизации технологи ческих процессов выращивания, сепарации и сушки кормовых дрожжей приведена на рис. 114.
Нормальная жизнедеятельность дрожжевых клеток возможна при температуре от 32 до 40° С. Каждому виду дрожжевых культур свойственна оптимальная температура выращивания: при темпе ратуре ниже 32° замедляется процесс обмена веществ, снижается активная жизнедеятельность дрожжевой клетки; с повышением температуры возрастает скорость синтеза, но при некотором значе нии температуры наряду с этим возрастают процессы распада. На ибольшая активность дыхания у большинства культур дрожжей наблюдается при 38—40° С, а при дальнейшем повышении темпе ратуры активность поглощения кислорода резко падает, снижа ется выход биомассы и уменьшается содержание белка в дрожжах, что говорит о начавшемся распаде, омертвлении дрожжевых клеток.
При выращивании кормовых дрожжей происходит значитель ное выделение тепла. Поэтому, как правило, во избежание омерт вления клеток сусло перед входом в чан и дрожжевую суспензию в чане приходится охлаждать. В холодных районах страны иногд; бывает необходимо подогревать как сусло, так и дрожжевую сус пензию вследствие их охлаждения в природных зимних условиях района.
Температура сусла, охлаждаемого или нагреваемого в пластин чатом теплообменнике 1, поддерживается на заданном значении И-регулятором или ПИ-регулятором (поз. 1) пневматического или
331
к вакуумнасосу
электрического действия. Малоинерционный термометр сопротив ления устанавливается на трубопроводе после пластинчатого теп лообменника, а исполнительное устройство — на вводе охлаждающей воды или греющего пара в теплообменник. Предпочтение сле дует отдать электрическому (электронному) регулятору, у которого исполнительное устройство легко переводится с прямого на обрат ное действия простым переключением электрических проводов.
Температура дрожжевой суспензии в дрожжерастильном чане 2 стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 2), изменяющим в летнее время расход охлаждающей воды, проходящей через внутренний теплообменник-диффузор и поступающей на орошение наружной поверхности чана, а в зимнее время изменяющим подачу греющего пара. Переключение осуществляется переброской пневматической линии от исполнительного устройства, установленного на линии по дачи охлаждающей воды, на исполнительное устройство, установ ленное на паропроводе. Для улучшения качества регулирования в системе ПИ-регулятора применяется малоинерционный платино вый термометр сопротивления. Как объект регулирования темпе ратуры дрожжерастильный чан обладает самовыравниванием, боль шим коэффициентом емкости и передаточным, а также переходным запаздыванием; по динамическим свойствам приближенно может быть аппроксимирован колебательным звеном.
Даже незначительное отклонение температуры дрожжевой сус пензии внутри дрожжерастильного чана от номинального значения сильно сказывается на производительности чана.
Важнейшее значение при комплексной автоматизации дрожже растильного чана придается регулированию расхода сусла, посту пающего в чан. Оно необходимо для поддержания требуемого, строго определенного количества редуцирующих веществ в пита тельной среде (сусло и питательные соли), что является одной из причин, способствующих нормальной жизнедеятельности дрожжей. При повышенном содержании редуцирующих веществ в поступаю щем сусле выращивание дрожжей в чане будет происходить замед ленно из-за неполной утилизации углеводов. При недостатке реду цирующих веществ в сусле выращивание дрожжей в чане также замедляется, так как дрожжам не хватает питательных веществ.
На основании качественных показателей выходящей из дрожже растильного чана дрожжевой суспензии (концентрация биомассы, недоброд) оператор установки изменяет задание регулятору рас хода сусла, поступающего в дрожжерастильный чан. При недоброде выше нормы концентрация биомассы обязательно будет ни-
Рис. 114. Упрощенная функциональная схема автоматизации процессов выра щивания, сепарации и сушки кормовых дрожжей:
1 — пластинчатый |
теплообменник; 2 |
— дрожжерастильный |
чан; 3 — флотатор; |
4 — сборник |
||
химического пеногасителя; 5 — газоотделитель; 6 — буферный сборник; |
7 — сборник дрож ж е |
|||||
вой суспензии; 8 — сепараторы; 9 — водоструйный насос; 10 — плазмолизатор; |
11 — распыли |
|||||
тельная |
сушилка; |
12 — разгрузочный |
циклон;- 13 — бункер; |
14 — циклоны-сепараторы; 15 — |
||
сборник |
дрожжевой суспензии; 16 — топка; 1 7 — выпарные |
аппараты; |
1 8 — барометрический |
|||
|
|
|
к о н д е н с а т о р |
|
|
|
333
же своей нормы и, поскольку редуцирующих веществ имеется из быток, расход сусла подлежит уменьшению. В случае когда недоброд ниже нормы, т. е. при недостатке редуцирующих веществ, рас ход сусла следует увеличить.
Изменение расхода сусла, т. е. его уменьшение или увеличение должно сопровождаться соответствующим изменением (регулиро ванием) расхода дрожжевой суспензии из чана. В противном слу чае соответственно изменится высота уровня дрожжевой суспензии в баке и расстроится эрлифтное воздухораспределение (нарушится толщина слоя пены, что повлечет за собой срабатывание ряда ре гуляторов).
Поскольку высота уровня останется неизменной, а расход сус ла изменится, это приведет к увеличению или уменьшению вре мени пребывания дрожжевой суспензии в чане, что и повлияет в конечном счете на качественные показатели дрожжевой суспен зии, выходящей из чана (концентрация биомассы, недоброд).
Такая система регулирования расхода сусла имеет существен ный недостаток — она сказывается на производительности дрожжерастильного чана по выходу дрожжевой суспензии.
Устранение этого недостатка достигается оттяжкой отработав шей суспензии из нижней части чана при приподнятой кювете. В этом случае находящаяся в нижней части чана, уже почти не содержащая редуцирующих веществ суспензия непрерывно слива ется для направления в очистные сооружения. В результате возра стает расход сусла через чан и, следовательно, увеличивается по ступление редуцирующих веществ в чан и соответственно улучша ются условия для роста дрожжей в пене в верхней части чана. Для поддержания заданного расхода отработавшей суспензии устанав ливается ПИ-регулятор (поз. 3), измерительным первичным пре образователем которого является расходомер постоянного пере пада.
Настроив ПИ-регулятор на поддержание соответствующего рас хода отработавшей суспензии, добиваются необходимых качествен ных показателей дрожжевой суспензии — продукта. При этом наб людается увеличение производительности чана по выходу дрожже вой суспензии.
Поскольку расход сусла, поступающего в чан из пластинчатого теплообменника или вакуумохладительной установки, ранее стабилиризуется при нейтрализации и осветлении нейтрализата, не обходимо изменить задание соответствующему регулятору расхода.
Для автоматического регулирования высоты уровня дрожжевой суспензии в дрожжерастильном чане применяется ПИ-регулятор (поз. 4) пневматического или электрического действия. Высота уровня дрожжевой суспензии измеряется пьезометрическим мето дом путем продувки воздухом, подаваемым через специальную трубку. Для этих целей не следует пользоваться сигналом, по дав лению технологического воздуха, поступающего в дрожжерастильный чан. Исполнительное устройство регулятора высоты уровня ус
334