В азеотропную (или дегидратационную) колонну (К-2) подают спирт-сырец крепостью 88% (по объему) и бензол из декантатора (Д). Из верхней части колонны отгоняется азеотроп этанол-вода-бензол; из кубовой части колонны отводится абсолютный этанол. Обогрев колонны осуществляется глухим паром. Число многоколпачковых тарелок 60-65, в том числе в укрепляющей части 10 тарелок. После конденсации и охлаждения в дефлегматоре (Т-3) азеотропная смесь поступает в декантатор, где расслаивается на верхний слой, состоящий в основном из бензола (при 15 ^о С содержит 85% бензола, 13,3% этанола и 1,7% воды) и нижний слой, состоящий из смеси этанола и воды (при 15 ^о С содержит 49,7% этанола, 41,3% воды и 9% бензола). Верхний слой возвращается в дегидратационную колонну, а нижний поступает в спиртовую колонну. В спиртовой (отгонной) колонне (К-3) этанол укрепляется и вместе с бензолом возвращается в колонну (К-2). Из кубовой части колонны (К-3) отбирается лютерная вода. Число многоколпачковых тарелок в спиртовой колонне 60-65, в том числе 40-43 в концентрационной части [2].

Потери бензола в системе периодически восполняются путем его подачи в декантатор. Расход бензола составляет 0,01 кг на 1 дал абсолютного этанола, пара 35-40 кг/дал. Потери этанола при абсолютировании около 1% от исходного количества.

3. Анализ процесса как объекта управления

3.1 Выбор параметров контроля

В колоннах К-2 и К-3 необходимо осуществлять контроль следующих основных технологических параметров:

- расход потоков, теплоносителей и хладагентов;

- качество этанола;

- давление в колоннах.

3.1.1 Расход

Необходимо контролировать расход входящих и выходящих из колонны продуктов, а также расход смеси этанол+бензол из колонны К-3, расход бензола, подаваемого в качестве холодного орошения колонны К-2. Кроме того, следует контролировать расход хладогента в теплообменниках Т-3 и Т-4 и пара для обогрева колонн.

3.1.2 Качество

Необходимо контролировать качество этанола, выходящего из колонны К-2, на содержание в нем бензола.

3.2 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования

В блоке очистки биоэтанола необходимо осуществлять контроль и регулирование следующих основных технологических параметров:

– температура;

– расход;

– уровень.

3.2.1 Температура

Основными параметрами, влияющими на работу колонны, являются температура верха и низа. Температура верха К-2 регулируется подачей холодного бензола на верхнюю тарелку, К-3 – подачей холодной смеси этанол+бензол, а температура низа обеих колонн стабилизируется потоком пара. Температура горячей струи под нижнюю тарелку регулируется подачей пара в подогреватель. Кроме того, регулируются температуры потоков, выходящих из теплообменников Т-3, Т-4, путем изменения расхода хладогента - воды.

3.2.2 Расход

Контроль и регулирование расхода сырья в колонну К-2 имеет большое значение, так как он влияет на эффективность разделения продуктов.

3.2.3 Уровень

Необходимо регулировать уровень жидкости в кубах колонн. При осушении аппаратов происходит кавитация насосов, а при превышении установленного уровня – переполнение аппаратов, в случае колонны возможно захлебывание. Регулирование уровня осуществляется изменением расхода откачиваемых из аппаратов потоков.

3.3 Выбор сигнализируемых параметров и ПАЗ

В условиях предаварийной ситуации, когда технологические параметры выходят за заданные пределы, система автоматизации должна сигнализировать об этом оператору. Необходимо осуществлять сигнализацию следующих параметров:

- уровень в колонне К-2;

- уровень в колонне К-3;

- уровень в декантаторе Д.

3.3.1 Уровень

Необходимо сигнализировать верхний и нижний пределы уровня жидкости в кубе колонны во избежание ее осушения или захлебывания.

3.4 Выбор параметров защиты и блокировки

В качестве параметров противоаварийной защиты выбираем уровень в колоннах К-2, К-3, а также в декантаторе Д. В случае осушения куба колонн перекрывается откачка остатка из колонн. В случае осушения декантатора Д перекрывается откачка смеси этанол+бензол+лютерная вода.

4. Выбор технических средств автоматизации

При выборе приборов контроля и регулирования руководствуются следующими положениями:

1) приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения, быть достаточно чувствительными и надежными в работе;

2) показывающие приборы должны иметь наглядную шкалу и указатель. Самопишущие приборы должны регулировать показания в виде четкой, хорошо различимой кривой;

3) местные приборы должны иметь места расположения, легко доступные для наблюдения за показаниями;

4) погрешность не должна выходить за доступные пределы при изменении внешних условий, температуры и давления окружающей среды;

5) защитные трубки ртутных термометров, термопар должныбыть достаточно прочными, рассчитанными на данные условия работы;

6) диафрагмы дифманометров должны иметь камеры, фланцы которых также рассчитаны на данные условия;