Автоматизація процесу адсорбції в адсорбері неперервної дії з псевдорозрідженим шаром

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 11 -

 1.8. Опис установки

   

    На рис.1 наведена схема установки, в якій і адсорбція і десорбція здійснюються в псевдорозрідженому(“киплячому”) шарі поглинача. Адсорбер 1 і десорбер 2 мають циліндричний корпус із конічним дном. Регенерований поглинач, який виходить із десорбера, захоплюється потоком 

вхідної паро-газової  суміші та подається в адсорбер по трубі 3. Швидкість газу в адсорбері повинна бути такою, щоб зернистий поглинач знаходився в ньому в псевдорозрідженому(“киплячому”) стані.

    Непоглинута  частина газової суміші через  сепаратор 4 та циклон 5 видаляється  з апарату. Відпрацьований поглинач відводиться з нижньої частини адсорбера, нагрівається в теплообміннику 6 та надходить у трубу 7, де захоплюється десорбуючим агентом (наприклад, перегрітою водяною парою) та подається в десорбер, оснащений обігріваючою сорочкою 8.

 

 - 12 -

    У десорбері швидкість десорбуючого агента повинна бути такою, щоб поглинач знаходився в псевдорозрідженому(“киплячому”) стані. Регенерований поглинач відводиться з нижньої частини десорбера, охолоджується в теплообміннику 9, надходить у трубу 3, і цикл починається знову. Суміш парів води і десорбованих речовин виходить із десорбера через сепаратор 4 і циклон 5, надходить в якості нагріваючого агента в теплообмінник 6, а потім виходить через штуцер 10 у конденсатор.           

 

1.9. Визначення й аналіз факторів, що впливають на технологічний процес

    На хід технологічного процесу найбільш суттєво впливають такі величини як: витрата вхідної газової суміші та перегрітої пари; температура пари, яка надходить в обігріваючу сорочку; концентрація очищеного газу; а також склад вхідної газової суміші.

    При  погіршенні концентрації очищеного  газу потрібно змінити (збільшити) витрату реагенту з десорбера. При цьому також треба змінити (збільшити) витрату з адсорбера.

    Стабілізація  вхідної газової суміші та перегрітої пари також дуже важливі.

    Регулювати  температуру в десорбері потрібно, щоб підтримувати її в заданих  межах (250…350 град.С). 

    Ефективність процесу в адсорбційно-десорбційній установці також залежить і від складу газової суміші, яка надходить в адсорбер.

    Назви технологічних параметрів, їх номінальні значення та можливі межі відхилення від цих значень заносяться в технологічну карту,  яку складають у вигляді таблиці.

 

    1.10. Технологічна карта процесу

№п/п	Назва параметру	Одиниця вимірювання	Номінальне        значення	Допустимі       відхилення
1   2       3               4	Продуктивність   Склад СО2 - до очистки - після очистки   Умови адсорбції - тиск - температура           Умови десорбції - тиск - температура - об’єм десорбуючого газу від об’єму очищаючого газу	м3/год     %(об.) см3/см3     Па град.С         - 13 -   Па град.С %	10000     0.8 8           10000 17.5              3000 300 17	500     0.2 2     1000 2.5             300 50 1

 

    1.11. Структурна схема взаємозв’язку між технологічними параметрами   

             об’єкта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 14 -

2. Розроблення  системи автоматичного керування  технологічним процесом

    2.1. Обґрунтування і вибір координат вимірювання, контролю, сигналізації,

           дистанційного  керування, захисту, блокування та регулювання

    Вимірюванню підлягають наступні контури:

• температура та тиск пари, яка надходить для підтримання температури на заданому рівні в десорбері, та перегрітої пари разом із вихідним непроадсорбованим компонентом;
• температура компоненту, який виходить із десорбера для змішування з вхідною газовою сумішшю, та температура в десорбері;
• витрата очищеного газу та перегрітої пари, насиченої компонентом газу;
• перепад тисків в адсорбері та десорбері;
• концентрація очищеного газу на виході з адсорбера.

    Параметри,  відхилення яких може призвести  до аварійної ситуації чи істотно порушити технологічний режим, підлягають сигналізації:

• температура в десорбері;
• перепад тисків в адсорбері та десорбері;
• концентрація очищеного газу на виході з адсорбера.

    На ФСА зображені такі контури регулювання:

• температура в десорбері;
• стабілізація витрати вхідної газової суміші з корекцією по перепаду тисків в адсорбері;
• стабілізація витрати перегрітої пари з корекцією по перепаду тисків в десорбері;
• регулювання витрат компонентів з адсорбера та десорбера з корекцією по концентрації очищеного газу на виході з адсорбера. 

    2.2. Функціональні ознаки систем автоматизації

№ п/п	Обсяг автоматизації                 Назва параметра	Показ	Реєстрація	Сигналізація	Дистанційне керування	Автоматичне регулювання
1	2	3	4	5	6	7
1	Температура компоненту, який виходить із десорбера для змішування з вхідною газовою сумішшю	+	+
2	Температура в десорбері	+	+	+		+
3	Витрата вхідної газової суміші				+	+
4	Витрата перегрітої пари				+	+
5	Перепад тисків в адсорбері	+		+	+	+

- 15 -

6	Перепад тисків у десорбері	+		+	+	+
7	Витрата компоненту, який виходить із десорбера для змішування з вхідною газовою сумішшю				+	+
8	Витрата компоненту, який виходить з адсорбера для змішування з перегрітою парою				+	+
9	Концентрація  очищеного газу, що виходить з адсорбера	+	+	+	+	+
10	Концентрація  перегрітої пари насиченої компонентом  газу, що виходить із десорбера	+	+		+

 

    2.3. Вибір технічних засобів автоматизації (ТЗА)

    При виборі технічних засобів автоматизації (ТЗА) треба враховувати енергетичні та функціональні ознаки систем автоматичного регулювання (САР), характер технологічного процесу, екологічний стан довкілля, параметри та фізико-хімічні властивості вимірюваного середовища, місце розміщення пунктів управління та контролю стосовно технологічних об’єктів, необхідну точність і швидкодію. Крім того беруть до уваги такі фактори, як пожежо- і вибухобезпечність, агресивність, токсичність середовищ, а також інші фізико-хімічні властивості речовин.

№ п/п	№ позиції	Назва параметра	Назва засобу та коротка технічна характеристика	Тип	К-ть
1	2	3	5	6	7
1	2-1 4-1 6-1 8-1	Температура	Газовий термометр показуючий призначений для вимірювання температури в стаціонарних промислових умовах.Діапазон вимірювання 0-400град.С.Клас точності 1,5.	ТГП-100	4
2	9-1 17-1		Термоперетворювач опору.НСХ –100П.Клас допуску – В.Середовище вимірювання – рідкі та газоподібні середовища у вибухонебезпечних зонах.Тип вибухозахисту “вибухонепроникна оболонка”. Діапазон=-200…500 град.С.Умовний тиск середовища=1,16,20,25,32 МПа.	ТСП-1187	2
3	17-2		Самопишучий манометричний термометр.Призначений для роботи при температурі навколишнього середовища 5…50град.С та відносній вологості до 80%.	ТГ2С	1

 

 

- 16 -

 

4	9-2		Одноканальний аналоговий мікропроцесорний ПІД-регулятор температури.Має функції показу та реєстрації.Має сигналізацію відхилень від значень min та max.	МИК-12	1
5	9-3		ВМ	Samson
6	1-1 3-1 5-1 7-1	Тиск	Манометр показуючий.Верхні границі вимірювання – від 0,06 до 160 МПа. Клас точності – 1,5. Призначений для роботи при температурі навколишнього середовища -50…+60град.С та відносній вологості 95%.	МП4-У	4
7	12-1 13-1		Вимірювальний перетворювач різниці тисків.Діапазон вимірювання=0,25кПа-16МПа.Модель 2410.	Сапфир – 22ДД	2
8	12-2 13-2		Одноканальний аналоговий мікропроцесорний каскадний ПІД-регулятор перепаду тисків.Має функцію показу.Має сигналізацію відхилень від значень min та max.Має функцію видобування квадратного кореня.	МИК-25	2
9	10-1 11-1	Витрата	Первинний вимірювальний  перетворювач витрати – діафрагма безкамерна.Умовний тиск Py = 0,25МПа. Внутрішній діаметр трубопроводу = 400-1208мм.	ДБ2,5	2
10	10-2 11-2 14-1 15-1		Вимірювальний перетворювач різниці тисків.Діапазон вимірювання=0,25кПа-16МПа.Модель 2410.	Сапфир–22ДД	4
11	10-3 11-3 14-2 15-2		Одноканальний аналоговий мікропроцесорний каскадний  ПІД-регулятор витрати.Має функцію показу.Має сигналізацію відхилень від значень min та max.Має функцію видобування квадратного кореня.	МИК-25	4
12	10-4 11-4		ВМ	Samson	2
13	16-1 18-1	Концентрація	Газоаналізатор  для аналізу газових сумішей.Для  роботи при температурі навколишнього  середовища 5…50град.С та відносній вологості до 95%.	МН5130-1	2
14	16-2 18-2		прилад, який входить  до монтажу разом із газоаналізатором      МН5130-1.		2
15	18-3		Показуючий  і реєструючий пристрій.	РП160	1

 

 

 

- 17 -

16

16-3

Одноканальний аналоговий мікропроцесорний каскадний  ПІД-регулятор концентрації.Має  функції показу та реєстрації.Має сигналізацію відхилень від значень min та max.

МИК-25

1

    14-3,15-3 NS^** - прилади для керування двигунами М₁ та М₂ (не КИП-типу ),

    типи  яких додаються в інструкції з обладнанням.

 

    2.4. Опис ФСА

• Контур регулювання температури в десорбері

    Найперше  потрібно вибрати давач температури.  Оскільки ми вимірюємо температуру  (250-350 С), то як первинний перетворювач можна вибрати

термоперетворювач опорів із НХС-100М. Отож загальне маркування давача буде – ТСП-1187. Вихідний сигнал (сигнал опору) подаємо на нормуючий перетворювач, щоб перетворити його в уніфікований струмовий сигнал: 4-20мА. Для контура регулювання температури в десорбері вибираємо регулятор з ПІД-законом регулювання. Функції регулятора виконує мікропроцесорний регулятор МИК-12. Вихід із мікропроцесорного регулятора МИК-12 подаємо на ВМ, який у свою чергу діє на РО. Оскільки потрібно перетворити електричний сигнал у пневматичний, вибираємо ВМ разом із РО типу Samson???, який має вбудований електро-пневмоперетворювач.  

• Контури регулювання витрат із корекцією по перепаду тисків

Потрібно стабілізувати  витрати вхідної газової суміші та перегрітої пари.

Ця стабілізація відбувається з корекцією по перепаду тисків в адсорбері та десорбері. Насамперед вибираємо типи звужуючих  органів(ПВП) та давачів витрати. Як звужуючий орган беремо діафрагму безкамерну типу ДБ2,5, яка розрахована для умовного тиску P_y = 0,25МПа. Вихід діафрагми подаємо на вимірювальний перетворювач різниці тисків типу Сапфир–22ДД.Діапазон вимірювання=0,25кПа-16МПа.Модель 2410. Вихідний сигнал із Сапфира поступає на мікропроцесорний регулятор МИК-25. Корекцію здійснюємо по перепаду тисків. Беремо той самий вимірювальний перетворювач різниці тисків типу Сапфир–22ДД, вихідний сигнал якого поступає на мікропроцесорний регулятор МИК-25. Вихід із мікропроцесорного регулятора МИК-25, який регулює витрату, подаємо на ВМ, який у свою чергу діє на РО. Оскільки потрібно перетворити електричний сигнал у пневматичний, вибираємо ВМ разом із РО типу Samson???, який має вбудований електро-пневмоперетворювач.