Способ автоматического управления процессом непрерывной перегонки спиртсодержащего сырья

Способ автоматического управления процессом непрерывной перегонки спиртсодержащего сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I89 375

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cans Свветскиз

Социалистическив

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 23.VI11.1965 (№ 1024409(28-131

Кл. 6b, 23 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ЗО.Х!.1966. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 7.1.1967

МПК С 12f

Комитет по делов изобретениЯ и открытий при Совете с1инистров

СССР

УД К 663.551.414-533.65 (088.8) Автор изобретения

В. К, Ломакин

Молдавский научно-исследовательский институт пищевои промышленности

Заявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

HEI1PI.:Pb1BH0A ПЕРЕГОНКИ СПИРТСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Известны способы автоматического управления процессом непрерывной перегонки спиртсодержащего сырья на дистилляционных установках, включающие поддержание заданной крепости спирта с определением его по температуре спиртовых паров на выходе первого дефлегматора установки и поддержание избыточного давления в колонне установки.

Предлагаемый способ повышает качество продукции, увеличивает производительность установки и снижает общие потери спирта и процессе перегонки. Достигается это тем, что избыточное давление в колонне, расход сырья и крепость спирта объединяют тремя взаимосвязанными контурами регулирования, принимая избыточное давление за ведущий параметр управления. Для предотвращения запаздывания при регулировании крепости спирта последнее осуществляют путем поддержания постоянной разности температур на входе и выходе первого дефлегматора.

На фиг. 1 изображена диаграмма прохождения сигналов при автоматическом управлении процессом перегонки предлагаемым способом; на фиг. 2 — схема установки, снабженной системой регулирования, предназначенной для осуществления способа.

На диаграмме прохождения сигналов изображены датчик 1 избыточного давления в колонне; регулятор 2 избыточного давления; индикатор 3 температуры спиртовых паров верха колонны; регулятор 4 температуры спиртовых паров верха колонны; индикатор б температуры спиртовых паров на выходе первого дефлегматора; регулятор б расхода воды на первый дефлегматор; воздушный кран-г=реключатель 7;

Q — расход пара, подаваемого в кипятил ник колонны;

p„, избыточное давление в колонне;

Т, — температура спиртовых паров верха колонны;

Ti -- температура спиртовых паров на выходе первого дефлегматора;

C крепость спирта;

Q0„— поток орошения с первого дефлегматора на третью тарелку колонны;

О,, — расход сырья, подаваемого на первую тарелку;

Я„д — расход в ды, подаваемой на первый дефлегм атор; р„д — сигнал задатчика;

А — возмущения по нагрузке пара из-за наличия других потребителей;

8 — приведенные ко входу возмущения по расходу вина или крепости вина;

С вЂ” приведенные ко входу возмущения по расходу воды пли температуре.

Регулирование расхода пара осуществляет30 ся путем поддержания избыточного давления

189375

1О

25 зо

65 в колонне р„„-. Регулирование расхода сырья

Q осуществляется регулятором 4 по соотношению между избыточным давлением в колонне р„- н температурой спиртовых паров верха колонны Т, . По температуре спиртовых паров верха колонны определяют крепость спиртовых паров на выходе из колонны или на входе первого дефлегматора. При резком снижении избыточного давления происходит прикрытие клапана расхода вина. Переменная крепость сырья, подаваемого на перегонку, приводит к изменению температуры спиртовых паров верха колонны и воспринимается как эквивалентное изменение расхода сырья.

Так как регулирование избыточного давления в нормальных режимах эксплуатации ведется с высокой точностью (0,002 ати), то расход сырья регулируется по температуре спиртовых паров, независимо от причин, вызывающих отклонение от задания. Регулирование крепости спирта осуществляется по разности между температурой спиртовых паров на выходе первого дефлегматора и верха колонны, Такой способ управления позволяет практически избежать запаздывания в передаче температурного сигнала между входом и выходом первого дефлегматора и улучшить динамические свойства канала регулирования крепости спирта.

Так как промышленные котельные ограничены по мощности и нестабильны во времени, в качестве ведущего параметра системы принято избыточное давление в колонне. Избыточное давление учитывается в канале регулирования расхода сырья, при его отклонении от задания регулятор расхода сырья меняет сигнал и перемещает клапан на линии подачи сырья. Причем кратковременные отклонения избыточного давления в колонне благодаря фильтрующим свойствам объекта не вызывают постоянных колебаний расхода сырья за счет изменения избыточного давления. Канал регулирования крепости спирта

«подчинен» каналу регулирования расхода сырья и следит за изменением температуры верха колонны.

При относительно стабильной температуре верха колонны с изменением заданной разности температур (Т, — Т д ) осуществляется регулирование крепости спирта.

В качестве примера осуществления предложенного способа управления процессом дистилляции рассмотрим процесс перегонки вина на коньячный спирт.

Основные технологические требования при перегонке вина на коньячный спирт на аппаратах непрерывного действия заключаются в следующем: крепость коньячного спирта должна поддерживаться на уровне 65+3, температура коньячного спирта находится в пределах 16 — 20 С, общие потери спирта в процессе перегонки должны быть минимальными (не оолее 1,5>/0), «проскок» спирта в барду должен быть исключен.

При перегонке вина на коньячный спирт на установке поддерживается необходимое состояние динамического равновесия при наличии возмущений, которые имеют место вследствие изменения расхода, состава или температуры материальных потоков. На режим работы колонны влияют входные величины: расход пара, подаваемого в кипятильник колонны; расход и температура воды, подаваемой на первый дефлегматор; расход и температура вина, Изменение температурного режима в колонне зависит также от возмущений, не поддающихся непрерывному контролю и измерению, — переменной крепости вина. уменьшения коэффициента теп чопередачи теплообменника и змеевика кипятильника за счет пригара дрожжевых клеток, уменьшения коэффициента теплопередачи в первом дефлегматоре за счет образования накипи на трубах и т. д. Все эти возмущения носят статистический характер.

Промышленная установка по непрерывной перегонке вина на коньячный спирт состоит из следующего технологического оборудования: ректификационной тарельчатой колонны 8, теплообменника 9, бардорегулятора 10, дефлегматоров 11, 12, 18, холодильника коньячного спирта 14, напорного бака вина 15, на ° порного бака воды 16, напорных бачков вина и воды, воздушного компрессора 17 с ресивером 18.

На установке смонтированы следующие средства автоматики: регулятор 19 уровня вина в напорном баке, релейный блок 20 регулятора уровня, магнитный пускатель 21 электродзигателя насоса вина, пускатель 22 воздушного компрессора, регулятор 28 давления в ресивере, регулятор 24 уровня в напорном бачке вина, регулятор 25 уровня бардорегулятора, 3-точечный регистратор 26 температуры воды первого дефлегматора 27 воды, второго дефлегматора 28 вина на входе в колонну, датчик 29 избыточного давления, ре гулятор 80 избыточного давления, вторичный показывающий прибор 81, задатчик 82 регулятора избыточного давления, регулятор 88 расхода вина, индикатор 84 температуры спиртовых паров верха колонны с датчиком, индикатор 86 емпературы спиртовых паров на выходе 85 первого дефлегматора с датчиком 87, регулятор 88 расхода воды, поступающей на первый дефлегматор, задатчик 89 регулятора расхода воды, сигнализаторы 40 и 4! агарийного состояния параметров, сигнализатор 42 давления пара на входе в колонну, регулятор 48 уровня в напорном бачке воды, регулятор 44 уровня воды в напорном баке, релейный блок 45 регулятора уровня, магнитный пускатель 46 электродвигателя артезианского насоса, релейный блок 47 световой и звуковой сигнализации аварийного состояния параметров.

После отстоя вино направляется в напорный бак 15, далее поступает в напорный бачок, затем в теплообменник 9, где подогрева189375

З0

45 ется сбрасываемой бардой до температуры

80 — 90 С.

Контроль расхода вина осуществляется по ротаметру 48; температура вина, подаваемого на первую тарелку колонны 8, измеряется термометром. В напорный бак 16 из артезианскои скважины поступает Вода для питания холодильника коньячного спирта и дефлегматоров. Кипятильник колонны подогревается паром с помощью барботера. Легкокипящая составляющая частично отбирается в первом дефлегматоре и возвращается на третью тарелку колонны. Высококипящая составляющая сбрасывается бардорегулятором 10 при определенном уровне в кипятильнике колонны и используется для подогрева вина. Спиртовые пары поступают на дефлегматоры 12, 13, конденсируются и попадают в холодильник коньячного спирта.

Автоматическая подкачка вина и воды в напорные баки осуществляется 2-х позиционными регуляторами уровня 19, 44. Расход вина контролируется по ротаметру 48, расход воды на первый дефлегматор — по ротаметру 49.

В качестве датчиков температуры везде устанавливают малоинерционные платиновые термометры сопротивления. Температура спиртовых паров верха колонны и на выходе первого дефлегматора измеряется электронными мостами.

Работа воздушного компрессора автоматизирована, давление в ресивере поддерживается в п р едел ах 2 — 2,4 а та.

Каналы автоматического регулирования режима колонны непрерывной перегонки вина на коньячный спирт вводятся в следующей последовательности.

Установку пускают вручную и вводят в режим заданной крепости коньячного спирта (например, б5 ). При этом расход вина и воды на первый дефлегматор задают с панелей индикаторов 34 и 86.

После выхода на устойчивый режим крепости вводится канал регулирования избыточного давления в колонне, задатчиком 82 задается выбранное избыточное давление. Точность поддержания избыточного давления контролируется по вторичному прибору 81.

Рукоятку индикатора 34 ставят в положен le «АВТ» и вводят в работу регулятор 38 расхода вина. Качество регулирования анализируют по записи индикатора 84 температуры спиртовых паров верха колонны и контролируют по ротаметру 48.

После того как по диаграмме индикатора

34 устанавливают, что регулятор расхода вина работает устойчиво, рукоятку индикатора 84 ставят в положение «АВТ» и вводят в работу регулятор 88 расхода воды на первый дефлегматор (регулятор крепости спирта). Качество регулирования анализируют по записи диаграммы индикатора температуры спиртовых паров на выходе первого дефлегматора контролируют по ротаметру 49.

Обычно ввод трех клапанов регулирования длится 7 — 10 мин. После достижения системой автоматического регулирования устойчивой работы вместо опорного сигнала задатчика 89 с помощью крана-переключателя подключается сигнал индикатора температуры спиртовых паров верха колонны. Этот сигнал в контрольной точке индикатора 84 температуры выбирается равным опорному сигналу задатчика 89.

Предмет изобретения

Способ автоматического управления процес сом непрерывной перегонки спиртсодержащег ° сырья на дисти I;IHLIHQHHblx установках, включающий поддержание заданной крепости спир та с определением ее по температуре спирто вых паров на выходе первого дефлегматора установки и поддержание заданного избыточного давления в колонне установки, отяича о иийся тем, что, с целью повышения качества продукции, увеличения производительности установки и снижения оощих потерь спирта в процессе перегонки, избыточное давление в колонне, расход сырья и крепость спирта объединяют тремя взаимосвязанными контурами регулирования, принимая избыточное давление за ведущий параметр управления, а для предо вращения запаздывания при регулировании крепости спирта последнее осуществляют путем поддержания постоянной разности температур на входе и выходе первого дефлегм атора.

189375

Составитель Л. Житомирская

Техред Л. Бриккер Корректоры: О. Б. Тюрина и T. Н. Костикова

Редактор В. Ф. Чулкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 4139/9 Тираж 600 Формат бум. 60X90 /8 Объем 0,44 изд. л. Псдписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Ми петров С; С1з

Москва, Центр, р. Серова, д. 4