Возможные источники экономии энергии. Астатическое регулирование давления, страница 2

Быстродействие  контуров регулирования качества,   как правило, невелико.  Чтобы изменение давления в  колонне не вызывало чрезмерных колебаний качества продукта,  полное  время срабатывания регулятора  положения  клапана должно быть  на порядок больше,  чем для регуляторов состава продукта.

Скорость  ответной реакции  всей системы можно повысить путем использования  регулирования по  возмущению.  Для  его реализации  можно найти  зависимость между  отношением   количеств подводимого тепла и  исходного сырья и  давлением   в колонне. В табл.   1.5.2  приведены значения НÖà  в зависимости   от давления и  температуры,  для н-пентан-изопреновой колонны с  70 идеальными  тарелками.

Таблица 1.5.2    Соотношения между количеством подведенного тепла и исходного раствора для разделения пентана.

Если   построить график зависимости HÖÃот давления (рис. 1.5.3), он   окажется  прямой  линией. (Небольшой разброс   обусловлен  тем, что значения Â и HÖ возможно было получить лишь с  тремя значащими  цифрами).  

Эта линия  может  быть  представлена уравнением вида:

HÖÃ=k‘*(p+k’)

Именно такой  вид уравнения  выбран  с  целью  отделения параметров колонны  от параметров компонентов.  Члены HÖи  характеризуют основные  компоненты,  и  их изменение  в зависимости   от давления связано с   k‘   и   k’. Однако число тарелок и их производительность неоднозначно изменяются с давлением  и,  следовательно,   влияют только на  величину  k‘.    Для разделения н-пентана и изопентана k’ =  ЗОО кПа.   Значение  k‘   должно оставаться  регулируемой  величиной для учета изменений параметров колонны.

Рис. 1.5.3. Энергия, требуемая для разделения единицы исходного сырья, линейно изменяется с изменением давления в колонне.

На рис.  1.5.4  изображена система регулирования по возмущению состава остаточного компонента с использованием давления в колонне и  расхода исходного сырья для управления подводом тепла. Фактически эта система имеет цепь  положительной  обратной связи в том смысле,  что давление  в колонне стремится  возрасти  с увеличением  подвода тепла.  Однако  все  трудности   обеспечения устойчивости,   которые могут  возникнуть  в  ходе работы,   возможно устранить  соответствующей настройкой регулятора давления,  показанного на рис.   1.5.1.  Давление может изменяться  лишь  с  такой  быстротой,  какую допускает регулятор  положения клапана.   Поэтому соответствующий  выбор постоянной  времени  интегрирующего звена будет  обеспечивать стабилизацию работы системы без необходимости   ввода дополнительной динамической  компенсации.

С помощью табл.    1.5.2  можно  оценить соответствующую экономию энергии с увеличением расхода охладителя.  Допустим, что конденсатор с  воздушным   охлаждением по проектным  условиям отдает  тепло  в  окружающую среду при температуре   32,2°С.   Поскольку температура  окружающей среды понижается ночью или  при изменении  погоды  и  сезона,  то абсолютное давление можно поддерживать  на  максимальном  уровне  262  кПа  путем  перепускания пара  в  обход конденсатора или   отключения       вентиляторов,   либо того и  другого  вместе.   Это  общепринятая практика эксплуатации таких    установок.   Если  вместо этого использовать   астатическое регулирование  давления,   то температура флегмы и  давление  в колонне  будут следовать  изменениям  температуры  окружающей среды.   При   пониженных давлениях для  осуществления разделения требуется  меньше  энергии, что приводит к снижению разности  температур   в конденсаторе  и  приближению к температуре   окружающей среды.   В соответствии с  этим ходом рассуждений была  подготовлена  табл.   5.5,   в которой приведены температуры   окружающей среды,  соответствующие давлениям  в колонне,  указанным     в табл.   1.5.2.

Таблица 1.5.5

Зависимость подвода тепла от температуры окружающей среды для колонн с воздушным охлаждением.