Автоматизация ректифікаційної установки

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………………..3

1.1  Значення  і задачі автоматизації ділянки виробництва………………….4

2.  Технологія  виробництва………………………………………………………………..........……5

2.1. Опис техологічного процесу ділянки виробництва…………….....................10

2.2. Складання  відомості технологічного процесу……………………….........11

3.  Види  параметрів, які підлягають контролю  та регулювання

  ділянки  виробництва……………………………………………………….....…12

3.1. Вибір   обслуговування   точок   контролю   та  

   регулювання   первинних відбіркових пристроїв,  вторинних 

   приладів  та засобів автоматизації………………………………………………….…13

3.2. Опис прийнятої  схеми контролю та регулювання  локальних   

систем…………………………………………………………...................................…......15

3.3. Вибір регулятора………………………………………………………………………..16

3.4. Виконання  імпульсних трас……………………………………………………………18

3.5. Заходи   з   техніки   безпеки   і   охорони   праці   при     

   експлуатації   засобів автоматизації……………………………………………….…20

4.  Розрахункова  частина…………………………………………………………………21

4.1. Розрахунок  звужуючого пристрою…………………………………………………..21

4.2. Розрахунок  по вибір керівника….......…………………………...…………………...24                        4.3. Складання специфікації……………………………………………………………..…25

4.4. Складання  відомості покупних виробів…………………………..…………………26       5.   ВИСНОВОК…………………………………………………………………………….…27

5.1. Список використаної  літератури………………………………………………..…28 

ВСТУП

Автоматика  — це область теоретичних і прикладних знань про автоматично діючі пристрої і системи. Термін „автоматика" походить від грецького „automatos" — „самодіючий" і вказує на те, що пристрій самостійний, без участі людини, виконує доручені операції. Технічні пристрої, на які переводяться різні функції процесу керування, є автоматичними чи пристроями, засобами  автоматики. Використання методів і засобів автоматики для перетворення неавтоматичних процесів в автоматичні називається автоматизацією. При повній автоматизації обслуговуючий персонал відсутній і його функції зведені до періодичного нагляду за роботою устаткування і виправленню виникаючих ушкоджень .При комплексній автоматизації обслуговуючий персонал постійно доглядає за роботою устаткування. При частковій автоматизації автоматизовані окремі агрегати або їх частини. Для забезпечення найбільш стійкої і продуктивної роботи підприємства необхідне точне дотримання режиму ведення процесу.

Завдання автоматизації  виробництва зводиться до розробки алгоритму управління та реалізації його технічними засобами автоматики, що забезпечують оптимальність показників техніко-економічної ефективності.

У міру здійснення автоматизації виробництва скорочується важка фізична праця, зменшується  чисельність робітників, безпосередньо  зайнятих у виробництві, збільшується продуктивність праці. До того ж, впровадження автоматичних пристроїв забезпечує високу якість продукції. Автоматизація  виробництва забезпечує також скорочення браку і відходів, зменшення витрат сировини і енергії, зменшення капітальних витрат на будівництво будівель, подовження терміну міжремонтного пробігу обладнання.

В автоматизованому виробництві роль людини зводиться  до складання режимів.

 

 

1.1. Значення і задачі автоматизації ділянки

виробництва

У даній роботі проектується система автоматизації  брагоректифікаційної установки для виробництва етилового спирту.

Етиловий спирт  широко використовується у різних областях промисловості і насамперед у  хімічній. З нього одержують синтетичний  каучук, оцтову кислоту, барвники, есенції, пластмаси. Тому він знаходить застосування в медицині,парфумерії. Спирт є гарним розчинником і антисептиком.

У великих кількостях етиловий спирт йде для одержання  спиртогорілчаний виробів. Етиловий спирт, застосовуваний для технічних цілей, спеціально забруднюють дурно пахучими речовинами. Такий спирт називають денатуратом (для цього спирт підфарбовують, щоб відрізнити його від чистого спирту). .

 У хімічній  промисловості вони використовуються  для різних синтезів. Метиловий  спирт у великих кількостях  йде на одержання формальдегіду,  використовуваного у виробництві  пластмас оцтової кислоти й  інших органічних речовин. В  даний час розробляється багато  нових технологічних процесів  на основі використання метилового  спирту як вихідного продукту, тому значення його в промисловому  виробництві потрібних народному  господарству, речовин і матеріалів  буде усе більш зростати.

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологія  виробництва

1 — ємність для вихідної  суміші; 2, 9 — насоси; 3 — теплообмінник-підігрівник; 4 — кип'ятильник; 5 — ректифікаційна  колона; 6 — дефлегматор; 7 — холодильник  дистиляту; 8 — ємність для збору  дистиляту; 10 — холодильник кубової  рідини; 11 — ємність для кубової  рідини.

  Рис. 1 Технологічна схема виробництва

 

 

 

Виробництво етилового спирту.

Етиловий  спирт - безбарвна, прозора рідина з  характерним запахом і пекучим  смаком.

Етиловий  спирт змішується з водою в  будь-яких співвідношеннях, температура  кипіння спирту -78,3°, температура  замерзання - мінус 1 17°С. Етиловий спирт  гігроскопічний, має нейтральну реакцію. Товарний етиловий спирт, який випускає промисловість має слабко-кислу  реакцію, внаслідок присутності  в його складі органічних кислот. Гранично допустима концентрація етилового  спирту в повітрі -1 мг/л.

Харчовий  спирт одержують біохімічним  шляхом з рослинної крохмальовмістної  сировини.

Технологія  виробництва   етилового спирту складається з наступних стадій :

1.підготовка сировини;

2.розварювання крохмальовмістної сировини.

3.оцукрювання крохмальовмістної сировини;

4.культивування дріжджів;

5.зброджування оцукреної маси;

6.виділення спирту з бражки та його очистка;

 

 

Виділення спирту з бражки та його очистка.

Одержана  внаслідок бродіння бражка має складний склад. Окрім води і етилового  спирту вона містить різноманітні органічні і неорганічні речовини, леткі сполуки (ефіри, спирти, альдегіди, кислоти) та ін. Якісний і кількісний вміст домішок залежить від виду сировини, її якості, режимів переробки в ході технологічного процесу.

 Для  виділення спирту з бражки  і його очистки використовується  ректифікація. Ректифікацією називають  процес розділення суміші, яка  складається з двох або більшої  кількості компонентів, які киплять  при різних температурах. Під  час кипіння такої суміші компонент, який має більшу пружність парів (леткіший) переходить до парової фази у відносно більших кількостях, і парова фаза збагачується більш летким компонентом. Температура кипіння цього компоненту при постійному тиску нижча. Тому під час кипіння суміші летких компонент парова фаза збагачується компонентом, який має нижчу температуру кипіння. У водно-спиртовому розчині пружність парів спирту при любій температурі значно вище пружності парів води. В наслідок цього вміст спирту в парах більше, чим в киплячему водно-спиртовому розчині. При кип'ятінні стиглої бражки і конденсації одержаних парів, одержують продукт, який носить назву спирт-сирець. Він містить біля 0,5%о різних летких домішок (спирти, альдегіди, ефіри, кислоти). Процес очистки спирту сирця від домішок проводять ректифікацією.

Домішки спирту-сирця за леткістю поділяються на три групи - головні, хвостові і проміжні. До головних належать леткіші за етиловий спирт компоненти, температура кипіння яких менша ніж в етилового спирту - альдегіди, ефіри. Хвостові домішки менш леткі, ніж етиловий спирт і мають вищу температур) кипіння. До хвостових домішок належить ряд спиртів - пропіловий. ізопрошловий, ізобутиловий, аміловий та ін. - які одержали назву сивушних масел. Проміжними вважаються домішки, які в залежності від умов ректифікації можуть бути або головними, або хвостовими - ізомасляоетиловий, ізовалеріаноетиловий ефіри та ін. Очистка спирту від домішок шляхом ректифікації основана на різниці коефіцієнтів їх випаровування. Коефіцієнтом випаровування називають відношення концентрації даної речовини в паровій фазі до її концетрації в рідкій фазі. Коефіцієнти випаровування окремих домішок відрізняються оди від одного в залежності від вмісту етилового спирту. Для визначення можливості очистки   етилового   спирту   від   домішок   необхідно   порівняти коефіцієнт випаровування домішки з коефіцієнтом випаровування етилового спирту. Це відношення називається коефіцієнтом ректифікації: Кр=Кп/Ке  
При коефіцієнті, який дорівнює 1, перегонка неефективна. При коефіцієнті, меншому за 1, в дистиляції менше домішок, ніж у вихідній суміші, при коефіцієнті більшому за 1 - в дистилації більше домішок, ніж у вихідній суміші. Для головних домішок коефіцієнт ректифікації більше 1, для хвостових - менше.

Спиртові  заводи випускають або спирт-сирець, або спирт-ректификат.

Найчастіше  у нинішній час спиртові заводи випускають спирт-рекифікат безпосередньо з бражки на брагоректифікаційних установках непрямої дії. До установки входять бражна, епюраційна і ректифікаційна колони. В бражній колоні - вертикальному циліндричному апараті, поділеному по висоті горизонтальними перегородками (тарілками) з бражки виділяють етиловий спирт і леткі домішки. Процес відбувається астурним чином. Зріла бражка подається до дефлегматора, нагрівається і стікає на верхню тарілку бражної колони, в яку знизу поступає пара, яка піднімається догори збагачуючись спиртом, а бражка стікаючи донизу звільняється від спирту. Бражка, яка виходить знизу колони і не містить спирту, називається бардою. Водно-спиртові пари, які піднімаються по колоні, проходячи через тарілки збагачуються спиртом і з верхньої тарілки поступають до дефлегматора,де частково конденсується.

Одержаний в дефлегматорі конденсат, який називається  флегмою, стікає до колони. Спиртові пари, несконденсовані у дефлегматорі, надходять до холодильника і конденсуються і одержаний конденсат міцністю 45-55 об.% подається до епюраційної колони, де відділяються головні домішки. З куба епюраційної колони спирт міцністю 40 об.% подається до ректифікаційної колони, де з 4-6 тарілки відбирають спирт-ректифікат міцністю 96,2-96,5 об.%, а з нижніх тарілок відбирають сивушні масла. До складу установки входять також дві додаткові колони - сивушна і остаточної очистки. Сивушна колона призначена для виділення та концентрації фракції вищих спиртів (сивушних масел), а колона остаточної очистки - для додаткової очистки етилового спирту від домішок.

Кількість виробленого спирту в спиртовій  промисловості визначають за об'ємом безводного спирту при температурі +20°С За допомогою мірників об'ємом від 250 до 1000 дал визначають об'єм спирту і по вмісту етилового спирту (міцності) знаходять кількість безводного спирту. Вміст Етилового спирту у водно-спирових сумішах визначають спеціальними ареометрами-спиртометрами.

 

 
 

В залежності від ступеня очистки спирт  етиловий ректифікований. призначений  для харчових шлей, випускають 1 сорту, вищої очистки і екстра Спирт 1 сорту і вищої очистки виробляють з картоплі, зерна і меласи. Спирт  екера виробляють з кондиціонованого зерна. В ректифікованому спирті 1 сорту вміст етилового спирту повинен бути не менше 96 об.%, домішок - 0,1 г/л. Спирт вищої очистки містить  етилового спирту не менше 96,2 об.%, домішок - 0,05 г/л, екстра - не менше 96,5 об.% етилового  спирту, домішок - не більше 0,01 г/л.

 

2.1. Опис  технологічного процесу ділянки  виробництва

Безперервно діючі  ректифікаційні установки. Ректифікаційна колона 1 має циліндричний корпус, усередині  якого встановлені контактні  пристрої у вигляді тарілок або  насадки. Знизу нагору по колоні рухаються  пари, що надходять у нижню частину  апарата з кип'ятильника 2, що перебуває  поза колоною. За допомогою кип'ятильника створюється вихідний потік пари. Пари проходять через шар рідини на нижній тарілці, що будемо вважати першої, ведучи нумерацію тарілок умовно знизу нагору.

        Вихідна  суміш із проміжної ємності  1 відцентровим насосом 2 подається  в теплообмінник 3, де підігрівається  до температури кипіння. Нагріта  суміш надходить на поділ у  ректифікаційну колону 5 на тарілку  харчування, де склад рідини дорівнює  складу вихідної суміші xf.

Стікаючи вниз по колоні, рідина взаємодіє з парою, що піднімається нагору, яка утворюється  при кипінні кубової рідини в  кип'ятильнику 4. Початковий склад пари приблизно дорівнює складу кубового залишку хw, тобто збіднений легколетким компонентом. У результаті масообміну з рідиною пар збагачується легколетким компонентом. Для більш повного збагачення верхню частину колони зрошують відповідно до заданого флегмовим числом рідиною (флегмою) складу хр, що виходить із дефлегматора 6 шляхом конденсації пари, що виходить з колони. Частина конденсату виводиться з дефлегматора у виді готового продукту поділу — дистиляту, що охолоджується в теплообміннику 7, і направляється в проміжну ємність 8.

З кубової частини  колони насосом 9 безупинно виводиться кубова рідина — продукт, збагачений важколетким компонентом, що охолоджується в теплообміннику 10 і направляється в ємність 11.

Таким чином, у  ректифікаційній колоні здійснюється безупинний нерівновагий процес поділу вихідної бінарної суміші на дистилят з високим змістом легколеткого компонента і кубовий залишок, збагачений важколетким компонентом.

 

2.2 Складання відомості  технологічного процесу

Формат	Зона	Позиція	Позначення	Назва	Кількість	Примітка
				Документація
А1		1б 4б     1а 2а 3а                 ХТ1	КП.АТП.01.16.00.00.А2               КП.АТП.01.16.00.00.Е3         КП.АТП.01.16.00.00.Е4	Схема функціональна Прилади і регулятори МІК-51 KR-100N3   Первинні  пристрої відбіркові Метран - 55 ТХАУ – Метран 271 Метран-350 Звужуюча діаграма Схема електрична принципова Електроапаратура Стабілізатор  напруги Автоматичний  вимикач КБЗ-29Р-01   Схема з’єднання Клемна коробка	3 1       2 1 1       1 7 3     2