• Готовые работы
• Схемы автоматизации
• Выпарные аппараты

Выпарной аппарат для концентрирования раствора аммиачной селитры. Функциональная схема автоматизации

В качестве объекта управления при автоматизации процесса выпаривания раствора аммиачной селитры примем греющую камеру (расположена внутри аппарата), собственно выпарной аппарат, подогреватель исходного раствора и буферную емкость для хранения синтезированного раствора аммиачной селитры, куда он подается для хранения непосредственно с колонны синтеза.

Показателем эффективности процесса выпаривания является концентрация раствора аммиачной селитры, покидающего аппарат. Снижение концентрации вызывает ухудшение качества конечного продукта, а увеличение сверх расчетного может вызвать поломку оборудования ввиду значительной вязкости высококонцентрированного раствора аммиачной селитры. Также параметром контроля является давление в сепарационной камере выпарного аппарата.

Основными возмущающими воздействиями для проектируемого выпарного аппарата является изменение состава, температуры и расхода исходного раствора, а также давления в линии греющего пара (и, соответственно, его температуры).

Производство аммиачной селитры относится к пожаровзрывоопасным, поэтому выбираем пневматическую систему передачи сигнала на расстояние. Схема автоматизации реализована с помощью стандартных приборов, которые обеспечивают необходимую точность и достаточную дальность передачи сигнала (до 300 м).

Для эффективного протекания процесса выпаривания необходимо поддерживать постоянной температуру исходного раствора, равной температуре кипения. В соответствии с технологической схемой, на линии ввода исходного раствора в выпарной аппарат установлен теплообменник, обогреваемый водяным паром. Следовательно, изменяя расход греющего пара, можно управлять температурой сырья.

Так как продолжительность процесса выпаривания может изменяться в зависимости от концентрации исходного раствора, то необходимо регулировать расход исходного раствора в аппарат в зависимости от концентрации уходящего раствора. Если концентрация раствора на выходе снижается (например, из-за ухудшения качества синтезированного раствора), то через регулирующий контур подается команда на снижение расхода исходного раствора в греющую камеру.

Уровень в аппарате поддерживается расходом упаренного раствора. Если контур регулирования концентрации упаренного раствора подает команду на снижение расхода исходной смеси, то соответственно контур регулирования уровня в греющей камере сократит расход раствора из аппарата. Следствием этого станет большая длительность пребывания раствора в аппарате, что увеличит концентрацию упаренного раствора.

Давление в аппарате регулируется расходом сокового пара, а температура в греющей камере – расходом пара в греющую камеру.

Таким образом, одновременная работа контуров управления расходом исходного раствора, уровнем раствора в аппарате, давлением в сепарационной части и температурой исходного раствора обеспечивает получение продукта заданной концентрации.

При отводе упаренного раствора из аппарата по его концентрации материальный баланс установки поддерживают, сохраняя равенство между количеством растворенного вещества, уходящим из установки, и количеством вещества, поступающего с исходным раствором. Это обеспечивается поддержанием постоянства уровня раствора в выпарных аппаратах путем воздействия на клапаны, установленные на трубопроводах подачи раствора в соответствующий аппарат. При возрастании расхода упаренного раствора уровень в аппарате понижается, что вызывает увеличение подачи раствора в аппарат.

Тепловой баланс процесса выпаривания при небольших колебаниях расхода исходного раствора обеспечивают регулятором расхода на трубопроводе подачи пара в греющую камеру аппарата. Нормальный тепловой режим работы выпарного аппарата возможен только при подаче исходного раствора с постоянной температурой Т близкой к температуре кипения раствора. Для достижения этого устанавливают специальный теплообменник перед выпарным аппаратом.