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

сов, перекачивающих дрожжевой концентрат и конденсат пара и т. д. (на схеме не показано).

Агентом сушки дрожжевого концентрата в распылительной су­ шилке 11 служит либо воздух, подогретый в теплообменнике, либо дымовые газы от сжигания природного газа.

Из 100% распыленной дрожжевой плазмы примерно 85% в виде высушенных дрожжей выделяется из потока агента сушки внутри сушилки и поступает в разгрузочный циклон 12, откуда в бункер 13 и далее на упаковку. Примерно 15% остальных высу­ шенных дрожжей увлекаются потоком агента сушки в группу ци­ клонов-сепараторов 14, где происходит выделение большей части этих дрожжей из потока агента сушки.

В результате налипания на стенках сушилок и газового тракта дрожжи пересушиваются и способны загораться. Кроме того, при пересушивании частиц дрожжей, находящихся во взвешенном со­ стоянии, при условии достаточного содержания кислорода в агенте сушки и некоторых других факторах получается взрывоопасная концентрация и при случайном возникновении разрядной искры статического электричества или появлении переносимого газовым потоком тлеющего коржа возникает взрыв. К появлению взрыво­ опасных концентраций предрасположены, например, бункерные устройства циклонов и пневмотранспортные системы. Опыт эксплу­ атации показывает, что аварии возникают при нарушениях режима сушки (неравномерность концентрации высушиваемой дрожжевой суспензии, неправильная дозировка воздуха, частые остановки и пуск сушилки и др.); взрывоопасность уменьшается при стабилиза­ ции параметров процесса в результате применения средств авто­ матизации.

Основным показателем качества сушки является отклонение влажности высушенных дрожжей, которое должно нормально со­ ставлять не более ±1% от номинальных 9% влажности. Посколь­ ку пока еще не создан автоматический влагомер, допускающий из­ мерение влажности дрожжей в рабочих условиях сушки, прихо­ дится о влажности дрож^кей судить по температуре агента сушки, выходящего из сушилки. Этот метод основан на физическом явле­ нии равновесной влажности, т. е. соответствия между влажностью высушиваемого продукта (в данном случае дрожжей) и темпера­ турой и влажностью агента сушки. Температура агента сушки мо­ жет быть легко измерена. Что касается измерения влажности агента сушки, то имеющиеся средства автоматического контроля пока не применялись из-за наличия в агенте сушки взвешенных мельчайших частиц сухих дрожжей. Например, обычный (так на­ зываемый мокрый) термометр психрометра быстро выходит из строя вследствие прилипания дрожжевых частиц к смачиваемой водой марле. Однако использование психрометра не исключается, если в качестве мокрого применить бестканевый малоинерционный термометр сопротивления, поверхность защитной трубки которого смачивать тончайшим слоем воды, впускаемой на периферию труб­ ки через кольцевой питатель. При этом оседающие на поверхность

защитной трубки дрожжевые частицы будут непрерывно с нее смы­ ваться поступающей водой и поверхность трубки всегда будет чи­ стой. Измерение температуры мокрого термометра, а следователь­ но, знание размера психрометрической разности позволит более точно стабилизировать конечную влажность высушиваемых дрожжей.

В настоящее время температура агента сушки на выходе из су­ шилки (90° С) стабилизируется ПИ-регулятором путем изменения расхода дрожжевого концентрата, подаваемого на сушку (поз. 14). Температура агента сушки на входе в сушилку (300° С) стабилизи­ руется ПИ-регулятором, исполнительное устройство которого уста­ навливается на трубопроводе подачи природного газа к горелкам (поз. 15). Разрежение в топке поддерживается ПИ-регулятором, исполнительное устройство которого воздействует на направляю­ щий аппарат дымососа (поз. 16). Разрежение в топке подвержено сильной пульсации, поэтому импульс по разрежению нужно демп­ фировать.

Комплекс систем регулирования обладает крупным недостат­ ком; в случае повышения влажности поступающего на сушку дрож­ жевого концентрата регулятор температуры агента сушки (поз. 16) уменьшает расход концентрата, в результате чего снижается про­ изводительность. Поэтому в принципе комплекс систем не отве­ чает требованиям производства тем более, что нечувствительность регулятором к изменению температуры в этом случае приводит к значительным отклонениям производительности. Этот недостаток исключается в случае применения таких систем регулирования: расход дрожжевого концентрата стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 17) \ температура агента сушки на выходе из сушилки стаби­ лизируется ПИ-регулятором, воздействующим на расход сжигае­ мого природного газа или лигнина (на схеме не показан). Вслед­ ствие небольшого запаздывания такая система регулирования тем­ пературы будет работать достаточно устойчиво. Если в качестве топлива используется мазут, то большое запаздывание в системе подогревания воздуха в теплообменнике делает такую систему ре­ гулирования в этом случае малопригодной и приходится исполь­ зовать систему автоматического регулирования, указанную выше.

Для измерения расхода дрожжевого концентрата в комплекте ПИ-регулятора (поз. 17) используется электромагнитный расходо­ мер. Это вызвано тем, что поступающая дрожжевая суспензия (концентрат) имеет сметанообразную консистенцию и концентра­ цию сухих веществ до 25% и поэтому применить расходомерную диафрагму нельзя, так как она будет забиваться дрожжами. Рез­ кое уменьшение расхода дрожжевой суспензии вызывает в регуля­ торе срабатывание сигнального устройства, а также открытие кла­ пана, расположенного на водяной линии, вследствие чего дрожже­ вая суспензия разбавляется водой.

Производительности сушилки, дрожжерастильных чанов и плазмолизаторов должны строго соответствовать друг другу. При рез­ ком изменении производительности дрожжерастильных чанов и

340

плазмолизаторов должно быть автоматически скорректировано за­ дание по производительности сушилки, для чего предусматрива­ ются следующие средства автоматизации.

П-регулятором (поз. 18) стабилизируется расход холодного воз­ духа, поступающего на смешение с топочными газами, в соответ­ ствии с высотой уровня в сборнике 15 дрожжевой суспензии (кон­ центрата) перед сушилкой. Одновременно корректирующий им­ пульс по высоте уровня подается на регулятор температуры агента сушки в состоянии после сушилки, в результате чего при том же размере заданной температуры устанавливается новое задание по производительности сушилки. Задание по температуре агента суш­ ки на входе в сушилку не изменяется, поэтому вследствие возра­ стания или уменьшения расхода агента сушки (изменился расход холодного воздуха) измеряется поступление тепла в сушилку, т. е. либо возрастает, либо уменьшается расход тепла.

Автоматически контролируются также давление и расход при­ родного газа, давление воздуха после топочного вентилятора, раз­ режение перед дымососом сушилки и циклоном пневмотранспорта и т. п. (на схеме не показано).

Содержание кислорода в агенте сушки после камеры смешения воздуха с топочными газами контролируется магнитным газоана­ лизатором, имеющим устройство для сигнализации превышения предельно допустимого (по условиям взрывобезопасности) размера содержания кислорода (на схеме не показано).

Содержание углекислого газа в агенте сушки после камеры сме­ шения контролируется оптико-акустическим газоанализатором, име­ ющим устройство для сигнализации превышения допустимого раз­ мера содержания углекислого газа (на схеме не показано).

Электродвигатель распылительного механизма автоматически отключается при превышении или падении давления в масляной системе, перегреве подшипников, при аварийном выключении ды­ мососа и вентиляторов с целью их остановки; при погасании фа­ кела в топке сушильной установки (на схеме не показано). При этом автоматически прекращается подача топлива в топку и дрож­ жевой суспензии в сушилку. Подача топлива в топку автоматиче­ ски прекращается также при температуре на выходе из сушилки выше 150° С. При прекращении подачи дрожжевой суспензии в су­ шилку при работающем распылительном механизме автоматически включается подача воды в сушилку. Кроме того, используется ряд других устройств оперативного контроля и блокировки, которые не показаны на схеме рис. 114. Все регуляторы снабжены устройствами для дистанционного управления (на схеме не по­ казаны).

Автоматизация процесса получения фурфурола из фурфуролсо­ держащего конденсата. На рис. 115 приведена упрощенная функ­ циональная схема автоматизации технологического процесса по­ лучения фурфурола из фурфуролсодержащего конденсата.

Фурфурол выделяется из фурфуролсодержащего конденсата ме­ тодом ректификации в основной 1, обезвоживающей 9 и отгоночной

341

Рис. 115. Упрощенная функциональная схема автоматизации процесса получения фурфурола из фурфуролсодержащего кон­ денсата:

11 ректификационных колоннах. В основной колонне метанол, как более летучий, отбирается с верхней тарелки, охлаждается в деф­ легматоре 2 и вытяжном конденсаторе 3, а затем при помощи де­ лительных бутылок 4 часть его отделяется и направляется в сбор­ ник метанола, а часть в виде флегмы возвращается в колонну.

Двумя тарелками ниже из колонны отбирается водно-фурфу- рольный азеотроп, охлаждается в конденсаторе-холодильнике 5 и поступает в декантатор 6, где происходит расслаивание азеот­ ропа на фурфурол-сырец, направляемый в сборник 7, и на фурфурольную воду, возвращаемую в колонну.

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 рек­ тификации в основной колонне являются: термодинамическое со­ стояние, состав и расход фурфуролсодержащего конденсата; давление в колонне; положение тарелки, на которую подается фур­ фурол, содержащий конденсат, по высоте колонны; расход и темпе­ ратура охлаждающей воды, подаваемой в дефлегматор и вытяж­ ной конденсатор.

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 ректификации в основной колонне являются: состав кубового про­ дукта (лютера); состав метанолсодержащего и фурфуролсодержа­ щего конденсатов, отбираемых с верхних тарелок колонны; темпера­ тура в верхней кубовой частях колонны; температура отбираемых конденсатов в состоянии после конденсаторов.

Ректификационные колонны любого типа являются объектами с распределенными параметрами, так как в случае появления воз­ мущения его воздействие будет распространяться постепенно по всей колонне, пока параметры технологического процесса не при­ дут к новому установившемуся значению. Таким образом, условия работы ректификационных колонн характеризуются большими раз­ мерами запаздывания и самовыравнивания.

Для стабилизации очень важного технологического показа­ теля— размера флегмового числа, т. е. отношения расходов флег­ мы и отбираемого метанола, устанавливается ПИ-регулятор соот­ ношения (поз. 1), первичными измерительными преобразователями которого являются ротаметры, оснащенные пневматическими пере­ дающими преобразователями. Исполнительное устройство этого ре­ гулятора воздействует на расход флегмы.

Отбор фурфурола-сырца регулируется ПИ-регулятором (поз. 2), первичный измерительный преобразователь которого в виде инди­ катора состава и исполнительное устройство устанавливаются на трубопроводе между декантатором и сборником фурфурола-сырца. Индикатор состава определяет концентрацию фурфурола-сырца пу­ тем сравнения упругости паров образца (фурфурол, залитый внуть чувствительного элемента) с абсолютным давлением в колонне вблизи тарелки, с которой отбирается водно-фурфурольный азео­ троп.

Высота уровня в сборнике 7 стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 3), исполнительное устройство которого устанавливается на

343

трубопроводе отбора фурфурола-сырца в нейтрализатор 8. Стабилизация температуры в колонне осуществляется ПИ-регу-

лятором соотношения (поз. 4) расходов греющего пара, подавае­ мого в кубовую часть, и фурфуролсодержащего конденсата с кор­ рекцией по температуре на питающей тарелке колонны.

Стабилизация высоты уровня лютера в кубовой части колонны осуществляется ПИ-регулятором (поз. 5), исполнительное устрой­ ство которого устанавливается на линии отбора лютера из кубо­ вой части колонны.

Температура водно-фурфурольного азеотропа на выходе из хо­ лодильника 5 стабилизируется П-регулятором, исполнительное устройство которого устанавливается на линии подачи охлаждаю­ щей воды (поз. 7).

Уровень фурфурола-сырца в нейтрализаторе 8 стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 8).

В обезвоживающей ректификационной колонне 9 происходит отделение воды от фурфурола, находящегося в кубовой части ко­ лонны, вследствие чего либо часть его отбирается в виде фурфу­ рола 2-го сорта, а остающаяся часть следует далее на ректифи­ кацию в отгоночную колонну 11, либо весь фурфурол направляется в эту колонну для получения фурфурола 1-го сорта.

Для стабилизации размера флегмового числа устанавливается ПИ-регулятор соотношения (поз. 9) расходов флегмы и отбирае­ мого фурфуролсодержащего конденсата, исполнительное устрой­ ство которого воздействует на расход флегмы.

Расход отбираемого фурфурола в отгоночную колонну регули­ руется по высоте уровня в кубовой части колонны (поз. 10).

Стабилизация основного параметра процесса ректификации — давления в кубовой части, осуществляется ПИ-регулятором (поз. 11), исполнительное устройство которого устанавливается на ли­ нии подачи греющего пара в выносной подогреватель 10.

Расход нейтрализованного фурфурола-сырца контролируется ротаметром с пневматическим передающим преобразователем

(поз. 13).

В отгоночной колонне заканчивается очистка фурфурола от во­ ды и остатков смоляных веществ и других вредных примесей.

Для стабилизации размера флегмового числа устанавливается ПИ-регулятор соотношения (поз. 14) расходов флегмы и отбира­ емого фурфурола 1-го сорта, исполнительное устройство которого воздействует на расход флегмы. По высоте уровня в кубовой ча­ сти колонны стабилизируется расход отбираемого кубового остатка

(поз. 15).

Стабилизация давления паров в кубовой части осуществляется ПИ-регулятором (поз. 16), исполнительное устройство которого ус­ танавливается на трубопроводе подачи греющего пара в выносной подогреватель 10.

Полная конденсация паров метанолсодержащего или фурфурол­ содержащего конденсатов достигается при помощи установки П- регуляторов температуры, первичные измерительные преобразова­

344