Автоматизація процесу адсорбції в адсорбері неперервної дії з псевдорозрідженим шаром

Міністерство  освіти і науки України

Національний  університет ”Львівська політехніка”

                                            Кафедра АТХП

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

із дисципліни “Автоматизація неперервних технологічних процесів”

на тему:

“Автоматизація процесу адсорбції в адсорбері неперервної дії з

псевдорозрідженим шаром”

 

 

 

 

 

                                                                                                                

                 

                                                                                         

                                                                                                           Виконав:

                                                                                                              ст. гр. АВ-41

                                                                                                              Концевич О.В.

                                                                                                              Прийняв:

                                                                                                                Юсик Я. П.

 

 

 

Львів - 2010

Завдання  на курсовий проект

із дисципліни “ Автоматизація неперервних технологічних процесів”

 

1. П.І.П студента          Концевич Олександр Васильвич

2. Тема курсового проекту Автоматизація процесу адсорбції в адсорбері неперервної дії з

псевдорозрідженим шаром

 

3. Вихідні дані  до курсового проекту _____________________________________________

 

 

4. Зміст пояснювальної записки (перелік питань, що підлягають розробленню)

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. Перелік графічних  матеріалів _________________________________________________

 

 

 

6. Дата видачі “______” _________________ 2010 p.

 

7. Керівник роботи                            Юсик Ярослав Петрович

8. Завдання прийняв  до виконання “______” ____________________ 2010 p.

 

5. Термін захисту курсового проекту “______” _____________________ 2010 p.

 

Студент __________________________________________

(підпис)

 

Керівник __________________________________________

(підпис)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

 

    Вступ                                                                                                                 4

1. Аналіз технологічного процесу як об’єкта керування                           

    1.1. Загальні відомості                                                                                     6

    1.2.Характеристика адсорбентів і їх види                                                     6

    1.3. Десорбція                                                                                                  7                                                                                                

    1.4. Рівновага при адсорбції                                                                            8

    1.5. Тепловий баланс адсорбента                                                                    8

    1.6. Матеріальний баланс процесу адсорбції                                                 9

    1.7. Тонка очистка від двоокису вуглецю                                                      10

    1.8. Опис установки                                                                                          12

      1.9. Визначення й аналіз факторів, що впливають на технологічний

           процес                                                                                                         13 

    1.10. Технологічна карта процесу                                                                   13

    1.11. Структурна схема взаємозв’язку між технологічними                        14

             параметрами об’єкта

    2. Розроблення системи автоматичного керування технологічним

        процесом                                                                                    

    2.1. Обґрунтування і вибір координат вимірювання, контролю,

           сигналізації, дистанційного керування, захисту, блокування

           та регулювання                                                                                          15

    2.2. Функціональні ознаки систем автоматизації                                          15

    2.3. Вибір технічних засобів автоматизації (ТЗА)                                        16

    2.4. Опис ФСА                                                                                                  18 

    3. Розрахунок САР                                                                                          

    3.1. Функція передачі об’єкта                                                                          20

    Висновок                                                                                                            22

    Література                                                                                                          23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

    Розвиток автоматизації хімічної промисловості пов'язаний зі збільшенням інтенсивності технологічних процесів і зростанням виробництв, ускладненням технологічних схем, підвищенням якості продуктів.

    Особлива увага приділяється питанням автоматизації процесів хімічної технології у зв'язку з вибухо- і пожежонебезпечністю перероблюваних речовин, їх агресивністю та токсичністю, з необхідністю перешкодженню викидів шкідливих речовин у навколишнє середовище. Вказані особливості, висока чутливість до порушення заданого режиму, наявність великої кількості точок контролю і керування процесом, а також необхідність вчасної і відповідної дії, що склалася в даний момент, на даний процес у випадку відхилення параметрів регулювання від заданих не дозволяють навіть досвідченому оператору забезпечити регулювання вручну.

    Людина  володіє скінченою швидкістю сприйняття певного об'єму інформації; їй потрібен деякий час для його обдумування, прийняття рішення та  виконання цього рішення. Оператор повинен неперервно слідкувати за процесом, із максимальною швидкістю оцінювати обстановку, що склалася, й у випадку необхідності приймати швидкі рішення з метою підтримання заданого режиму, що дуже важко, інколи неможливо. Тому в теперішній час експлуатація процесів хімічної технології без автоматизації неможлива.

    Під технологічним процесом розуміють сукупність технологічних операцій, які проводяться над вхідним продуктом в одному чи декількох апаратах, метою яких є отримання продуктів, які відповідають заданим якостям; їх можна отримати в ректифікаційних колонах, реакторах, абсорберах, адсорберах, сушках та інших апаратах. Зазвичай із метою переробки хімічних речовин та отримання кінцевих продуктів із цих апаратів компонують складні технологічні схеми.

    Технологічний процес, реалізований на відповідному технологічному обладнанні, називають технологічним об'єктом керування (ТОК). ТОК – це окремий апарат, агрегат, відділення, цех, виробництво, підприємство. Різні зовнішні збурення (зміна витрати чи складу вхідної речовини, стан і характеристики технологічного устаткування тощо) порушують роботу ТОК. Тому для підтримки його нормального функціонування, а також для необхідності зміни умов його роботи, ним можна керувати. При цьому мета керування полягає в забезпеченні оптимального значення критерію керування, під яким розуміють технологічний або техніко-економічний показник (продуктивність виробництва, якість продукції тощо), який характеризує якість ТОК в цілому і приймає числові значення в залежності від подаючих на нього керуючих дій – ціленапрямлених змін матеріальних і енергетичних потоків. Процес управління передбачає: збір інформації про стан об'єкта керування; визначення оптимального режиму функціонування об'єкта; обчислення керуючих дій; реалізацію оптимальних керуючих дій.

    У теперішній час для керування все більше застосовують автоматичні системи керування (АСК) – людино-машинні системи, які забезпечують автоматичний збір та обробку інформації, необхідні для оптимізації керування. При цьому під процесом оптимізації розуміють вибір такого варіанту керування, при якому досягається мінімальне чи максимальне значення критерію керування.

    Керування хімічними підприємствами безпосередньо АСК здійснюється по ієрархічному принципу на трьох рівнях.

    На вищому рівні забезпечується оперативне керування підприємством у цілому, яке в ряді з рішенням задач технологічного керування окремими виробництвами координує роботу цих виробництв і вирішує планово-економічні задачі, забезпечуючи ефективність роботи всього підприємства. Для оперативного керування хімічними підприємствами розробляються автоматизовані системи керування підприємствами (АСКП).

    На наступному рівні забезпечується керування технологічним процесом. Для цього застосовується автоматизована система керування технологічним процесом (АСКТП), призначена для реалізації керуючих дій на ТОК у відповідності з прийнятим критерієм керування. Задача керування полягає у пошуку оптимальних режимів спільно працюючих апаратів, розподілення навантажень між окремими агрегатами чи паралельно працюючих колами апаратів із врахуванням існуючих ресурсів речовин, енергії та інших показників. В АСКТП широко застосовується увесь арсенал існуючих засобів автоматизації.

    При керуванні технологічним процесом на рівні АСКТП інформація про його протікання передається також і на диспетчерські пункти підприємства, забезпечуючи її аналіз, оброблення та використання в АСКП при керуванні підприємством.

    На нижчому рівні задача зводиться до стабілізації необхідних режимів процесів, які протікають в окремих апаратах, шляхом підтримання заданих значень технологічних величин (витрата, температура, якісні показники отриманих продуктів та ін.). Крім цього виконується оптимізація процесів із врахуванням їх особливостей. Одночасно виконується сигналізація про порушення заданого режиму, захист і блокування устаткування, його пуск і зупинка, дистанційне керування процесом і т.д. Ці задачі вирішуються за допомогою локальних автоматичних систем, які входять в АСКТП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аналіз  технологічного процесу як об’єкта керування

    1.1. Загальні відомості  

    Адсорбція – це процес поглинання одного чи декількох компонентів із газової суміші чи розчину твердою речовиною – адсорбентом. (Адсорбція являє собою процес поглинання газів, парів або рідин поверхнею пористих твердих тіл – адсорбентів.) Речовина, яка поглинає, називається адсорбат, чи адсорбтив.    

    Процеси адсорбції (як і інші процеси масопередачі) вибіркові й оборотні. Це означає, що кожний поглинач володіє здатністю поглинати лише певні речовини і не поглинає (чи поглинає лише в незначній мірі) інші речовини, які містяться в газовій суміші чи розчині, а поглинута речовина завжди може бути виділена з поглинача шляхом десорбції.

    Адсорбція  застосовується при невеликих  концентраціях поглинаючої речовини  у вхідній суміші, коли потрібно досягнути практично повного витягнення адсорбтиву.

    Процеси адсорбції широко застосовуються у промисловості при очистці й осушці газів, очистці й освітленні розчинів, розділенні сумішей газів і парів і т.д. Адсорбцію застосовують для очистки аміаку перед контактним окисленням, осушки природного газу, виділення й очистки мономерів у виробництвах синтетичного каучуку, смол і пластичних мас, виділення ароматичних вуглеводнів із коксового газу та для багатьох інших цілей. У багатьох випадках після адсорбції поглинені речовини виділяють (десорбують) із поглинача.

    Виділяють  фізичну та хімічну адсорбцію.  Фізична адсорбція зумовлена  взаємним притяганням молекул  адсорбата й адсорбента під  дією сил Ван-дер-Ваальса та  не супроводжується хімічною взаємодією адсорбованої речовини з поглиначем. При хімічній адсорбції (хемосорбції) у результаті хімічної реакції між молекулами поглинутої речовини та поверхневими молекулами поглинача виникає хімічний зв’язок.