Система автоматического управления технологическим процессом ректификации

2.Система автоматического управления технологическим

 процессом.

2.1. Анализ и метод управления объектом

Процесс ректификации автоматизируется в основном при помощи систем несвязанного регулирования (т. е. раздельное регулирование выходных величин системы не связанными между собой регуляторами). Однако удовлетворительные результаты получаются только в тех случаях, когда кроме остальных факторов правильно учитываются и степени связи регулируемых величин. Как известно, параметры процесса ректификации внутренне связаны между собой. Кроме того, процесс в ректификационной колонне связан потоками исходной смеси, дистиллята и высококипящего продукта с другими процессами данного производства. Несмотря на это, обычно удается создать работоспособные схемы несвязанного регулирования процесса ректификации.

С точки зрения динамики процесса (не касаясь задачи оптимизации) регулирование расхода и температуры исходной смеси можно рассматривать как обычную задачу стабилизации регулируемых величин, независимую от процесса в ректификационной колонне. Действительно, скорость потока исходной смеси и нагрев ее до заданной температуры в теплообменнике не зависят от процесса, происходящего в колонне, поэтому существует внешняя связь, действующая только в одном направлении. Регулирование рассматриваемых величин должно осуществляться по схеме несвязанного регулирования.

Если скорость потока исходной смеси переменная, то изменения ее будут нарушать равновесие процесса. Уменьшить влияние большого запаздывания этих возмущающих воздействий можно, комбинированные схемы регулирования использованием импульсов по значениям регулируемой величины и возмущающего воздействия.

Дистиллят обычно выдается из флегмовой емкости. Колебания уровня жидкости в последней не оказывают существенного влияния на процесс в колонне. При такой схеме регулирование уровня во флегмовой емкости можно рассматривать как отдельную задачу, не связанную с основным процессом.

Однако иногда регулятор уровня во флегмовой емкости используется для регулирования потока флегмы. В этом случае внутренние связи между параметрами процесса ректификации и уровнем жидкости могут оказаться значительными, а это ухудшает качество регулирования. Действительно, колебания уровня жидкости приводят к изменению скорости потока флегмы, что в свою очередь вызывает изменение скорости пара, выходящего из колонны в конденсатор, а следовательно, приводит к колебаниям регулируемого уровня. Такая схема регулирования нежелательна.

Выдача высококипящего продукта производится, регулятором уровня. Уровень жидкости в нижней части или кипятильнике колонны связан с другими регулируемыми параметрами—температурой (или составом) жидкости и давлением в колонне. В зависимости от физических свойств разделяемой смеси, конструкции кипятильника, его тепловой нагрузки и т. п. Степень связи регулируемых параметров может изменяться в широких пределах. Если она незначительна, то успешно применяется схема несвязанного регулирования.

Состав и температура кипения жидкости на всех тарелках ректификационной колонны связаны между собой. Изменение этих величин в любой точке колонны распространяется по истечении времени переходного процесса на всю колонну. Очевидно, что нельзя независимо регулировать эти величины в нескольких точках колонны, если нет промежуточного бокового отбора продуктов. По этому, если состав дистиллята регулируется по температуре