WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 14 |

Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций

-- [ Страница 9 ] --

Разработанная математическая модель реактора вытеснения, как объекта с распределенными параметрами, представлена дифференциальными уравнениями в частных производных с двумя переменными: время и координата длины (высоты) реактора. Стационарное состояние объекта описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений.

Модель стадии синтеза, реализованного как каскад из двух реакторов:

смешения и вытеснения, получена совмещением двух вышеуказанных моделей с учетом технологических особенностей в организации материальных потоков.

Предложена система оптимального управления стадией синтеза этаноламинов с использованием разработанных математических моделей.

Выполнена разработка передаточной функции системы коррекции состава этаноламинов, что позволяет получить на ее основе уравнения входа-выхода как для каждого контура, так и для системы в целом.

РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КОРРЕКЦИИ СОСТАВА ЭТАНОЛАМИНОВ

4.1 Функциональная схема автоматизации стадии синтеза этаноламинов На функциональной схеме (рисунок 4.1) показаны приборы, сигналы от которых выведены на контроллер, с помощью которого производится управление процессом, сигнализация и блокировка критических значений параметров.

Отметим лишь некоторые из них.

Для контроля за содержанием паров окиси этилена в помещении насосной и на этажерке предусмотрен сигнализатор довзрывоопаспых концентраций типа СТМ 10 с конвекционными датчиками. При достижении НКПВ 20 % подается звуковой и световой сигналы и включается аварийная вентиляция.

Температура окиси этилена в емкости контролируется датчиком Rosemount 65 и регулируется путем открытия клапана. Максимальное значение температуры Т = 48 °С сигнализируется.

Уровень аммиака в емкости контролируется датчиком Rosemount 3105 и регулируется путем открытия / закрытия клапана. Максимальное значение L = 1450 мм и минимальное L = 200 мм сигнализируется.

Важным моментом в работе системы управления является применение промышленного (поточного) хроматографа Mark II фирмы Yokogawa, который включен в контур коррекции состава этаноламинов.

Для обеспечения необходимых параметров проведения стадии подачи аммиака и окиси этилена предусмотрен контур регулирования уровня ОЭ в приемной емкости путем воздействия на степень открытия регулирующего клапана на трубопроводе подачи ОЭ в приемную емкость.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема процесса синтеза этаноламинов:

1 – реактор-смеситель; 2, 3, 5 – насосы; 4 – теплообменник; 6 – реактор вытеснения; 7 – сепаратор;

Рассмотрим некоторые системы регулирования.

Уровень окиси этилена в приемной емкости должен находиться в пределах 400 – 450 мм. Окись этилена поступает со склада непрерывно, стабилизация уровня достигается путем подачи управляющего воздействия с контроллера на регулирующий клапан, приоткрывая или призакрывая его. Максимальное значение L = 550 мм и минимальное L = 10 мм сигнализируется.

Регламентированное соотношение расхода аммиака и окиси этилена достигается путем воздействия на частоту вращения электромоторов насосов дозаторов стадии подачи аммиака и стадии подачи окиси этилена. Соотношение расхода аммиака и окиси этилена на стадии синтеза достигается за счет используемых математических моделей.

Уровень аммиака в приемной емкости должен находиться в пределах 1250 – 1350 мм. Аммиак поступает со склада непрерывно, стабилизация уровня достигается путем подачи управляющего воздействия с контроллера на регулирующий клапан, приоткрывая или призакрывая его. Максимальное значение L = 1500 мм и минимальное L = 200 мм сигнализируется.

4.2. Автоматическое управление технологическим процессом Функция автоматического управления является наиболее сложной, и в максимальной степени зависит от специфики объекта управления. Поэтому имеет смысл детализировать требования, предъявляемые к системе управления, по отдельным технологическим узлам.

Регулируемыми параметрами узла подачи окиси этилена являются: уровень ОЭ в приемной емкости, расход ОЭ на выходе насосов дозаторов.

Система автоматического управления (САУ) данным объектом должна выполнять следующие задачи: обеспечить стабилизацию уровня ОЭ в приемной емкости, стабилизировать величину расхода ОЭ на выходе дозировочных насосов.

Решение этих задач обеспечивается реализацией двух контуров регулирования:

– контур стабилизации уровня ОЭ в приемной емкости путем воздействия на степень открытия регулирующего клапана на трубопроводе подачи ОЭ в приемную емкость;

– контур стабилизации расхода ОЭ воздействием на частоту вращения двигателя насосов-дозаторов.

Контур стабилизации расхода является автономным и может быть реализован на базе стандартного ПИД-закона регулирования.

Уровень в приемной емкости зависит от соотношения величин расхода ОЭ на входе в емкость и на выходе насосов дозаторов. Таким образом, САУ уровнем раствора в напорной камере должна содержать контур обратной связи, осуществляющий коррекцию положения штока клапана на линии подачи ОЭ в емкость по отклонению уровня в емкости и. при необходимости, с учетом величины расхода ОЭ на выходе насосов.

Исходя из указанной задачи, структура САУ узлом подачи аммиака должна содержать:

– контур стабилизации регламентированного соотношения расхода аммиака и ОЭ, путем воздействия на скорость вращения электромоторов насосовдозаторов;

– контур регулирования уровня сжиженного аммиака в емкости путем воздействия на степень открытия регулирующего клапана на линии подачи аммиака со склада в емкость;





– контур регулирования давления в емкости путем воздействия на клапан подачи оборотной воды в теплообменник узла отгонки аммиака.

Задача САУ узлом синтеза состоит в стабилизации режимных параметров:

температуры реакционной смеси на выходе теплообменника, давления в реакторе, давления пара на входе в испаритель, температуры реакционной смеси на выходе испарителя и регулирования уровня реакционной смеси в сепараторе.

Задача стабилизации температуры реакционной смеси на выходе испарителя решается путем реализации каскадной схемы регулирования: на нижнем уровне – контур регулирования давления пара, на верхнем – контур коррекции давления пара по температуре реакционной смеси на выходе испарителя.

Регулируемыми параметрами узла отгонки возвратного моноэтаноламина являются: температура смеси ЭА на выходе сепаратора; уровень в сепараторе;

расход возвратного МЭА на холодильник; расход возвратного МЭА на вакуумнасосы; уровень МЭА в сборнике.

На САУ узлом отгонки возвратного моноэтаноламина должна быть возложена задача стабилизации режимных параметров процесса: температуры смеси ЭА на выходе сепаратора, расхода возвратного МЭА в холодильнике;

регулирование расхода возвратного МЭА на вакуум-насосах и уровней в сепараторе и в сборнике.

4.3 Классификация и выбор аналитических многокомпонентных автоматических устройств для анализа состава этаноламина Практическое решение вопросов автоматизации отдельных стадий технологических процессов и создание полностью автоматизированных производств является одной из основных задач в области автоматизации в химической промышленности. Автоматизация процессов в этой отрасли обеспечивает стабилизацию технологических режимов путем поддержания заданных значений температуры, расхода, давления, уровня и т.д. Однако аналитические приборы в системах автоматического управления процессом используются недостаточно. В тоже время непрерывное усложнение химических соединений, участвующих в производстве, резкое повышение требований к чистоте конечных и промежуточных продуктов, общая интенсификация технологических процессов – все это делает проблему автоматического контроля аналитических показателей химических процессов особенно актуальной [64, 65, 66].

Сложные анализируемые многокомпонентные среды часто состоят из веществ, весьма близких по своим физико-химическим свойствам. В связи с этим возникает необходимость использования многокомпонентных анализаторов состава и качества продукции таких, как хроматографы и масс-спектрометры. Они отличаются весьма высокой чувствительностью, возможностью одновременного контроля концентрации большого числа газовых компонентов, высоким уровнем автоматизации всех стадий аналитического контроля. На основе хроматографического и масс-спектрометрического методов анализа зарубежными и российскими фирмами созданы промышленные хроматографические и массспектрометрические анализаторы состава технологических сред, способных работать непосредственно в технологическом процессе.

В настоящей главе рассматриваются многокомпонентные анализаторы с характеристики, параметры и схемы некоторых анализаторов.

При выборе многокомпонентного анализатора для контроля фракций этаноламинов рассмотрены промышленные масс-спектрометры и поточные хроматографы [67].

В последние годы масс-спектрометрические приборы нашли широкое применение для контроля загрязнения окружающей среды. Актуальность такого контроля связана с тем, что в результате широкого промышленного внедрения новых технологических процессов экологическое равновесие в ряде районов Земли находится под прямой угрозой. Одним из основных условий обеспечения охраны окружающей среды является проведение технически грамотного контроля.

Первооткрывателем масс-спектрометра является Д.Д. Томсон, который установил, что положительно заряженные частицы разной массы по-разному отклоняются в магнитном поле. Это явление он положил в основу первого самодельного масс-спектрометра в 1913 г.

Масс-спектрометрия служит для определения концентрации газовых компонентов газовых смесей.

Масс-спектрометрический анализ включает ряд последовательных операций:

– понижение давления анализируемого газа;

– превращение молекул газа в положительные ионы путем электронной бомбардировки;

электростатического поля;

– регистрация ионов, в зависимости от массовой составляющей ионного пучка;

Масс-спектрометры состоят из двух основных частей: массспектрометрического преобразователя (анализатора) и измерительного блока.

разделения ионов по их массам или массовым числам Mi которые представляют собой отношения массы иона к его заряду. В таблице 4.1 дана характеристика масс-спектрометров.

Таблица 4.1 – Характеристики масс-спестрометров ный (фарпараболическим распределением Статические Продолжение таблицы 4. Омега- высокочастотном электрическом преимущественно легких тронный и постоянном магнитном полях газов); анализ физикохимических процессов в Динамические полярный образованном цилиндрическим и управление Продолжение таблицы 4. Динамические К числу промышленных масс-спектрометров относят прибор типа Questor, промышленного использования на предприятиях химической промышленности.

Questor анализатор – это квадрупольный масс-стабилизатор, который состоит из четырех основных блоков: блок ввода пробы, ионизатор, масс-фильтр и детектор.

Ионизатор включает два катода, один из которых запасной, экранированный корпус, где образуются ионы, и несколько линз, используемых для фокусировки пучка ионов в масс-фильтр.

Квадрупольный масс-фильтр применяется для разложения пучков ионов.

Предел обнаружения концентрации регистрируемого вещества Questor составляет 10 ppm. Однако если требуются более низкие пределы обнаружения, имеется оптический электронный умножитель, расширяющий предел обнаружения до уровня 10 ppb.

концентрации компонентов, начиная с водорода и до гептана, в том числе аммиака, пропана, бензола и др. Questor может наблюдать до 16 компонентов в любом потоке и способен управлять комбинацией из 16 катодов, включая калибровочные газы. Прибор способен к количественным измерениям от 10 частей на миллиард или 10 частей на миллион до 100 %.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 14 |
 


Похожие работы:

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.