Регулирование давления

Лекция №7. Регулирование давления Давление является показателем соотношения расходов газовой фазы на входе в аппарат и выходе из него. Постоянство давления свидетельствует о соблюдении материального баланса по газовой фазе. Обычно давление (или разрежение) в технологической установке стабилизируют в каком-либо одном аппарате, а по всей системе оно устанавливается в соответствии с гидравлическим сопротивлением линии и аппаратов. Например, в многокорпусной выпарной установке (рис. 3.12) стабилизируют разрежение в последнем выпарном аппарате. В остальных аппаратах при отсутствии возмущений устанавливается разрежение, которое определяется из условий материального и теплового балансов с учётом гидравлического сопротивления технологической линии. В тех случаях, когда давление существенно влияет на кинетику процесса, предусматривается система стабилизации давления в отдельных аппаратах. Примером может служить процесс ректификации, для которого кривая фазового равновесия существенно зависит от давления. Кроме того, при регулировании процесса бинарной ректификации часто в качестве косвенного показателя состава смеси используют её температуру кипения, которая однозначно связана с составом лишь при постоянном давлении. Поэтому в продуктовых ректификационных колоннах обычно предусматривают специальные системы стабилизации давления (рис. 3.13). 4 P C 1 5 Вода 2 Раствор 3 Греющи й пар Упаренный раствор Рис. 3.12. Регулирование разрежения в многокорпусной выпарной установке: 1,2 – выпарные аппараты; 3 – барометрический конденсатор; 4 – регулятор разрежения; 5 – регулирующий клапан. PC Хвостовые газы Дистилят Рис. 3.13. АСР давления в ректификационной колонне: 1 – колонна; 2 – дефлегматор; 3 – флегмовая ёмкость; 4 – регулятор давления; 5 – регулирующий клапан. Уравнение материального баланса аппарата по газовой фазе записывается в виде: V dP  f (GВХ  GВЫХ  GОБ ) dt , (3.12) где V- объём аппарата; GВХ и GВЫХ – расход газа, соответственно подаваемого в аппарат и отводимого из него; GОБ – масса газа, образующегося (или расходуемого) в аппарате в единицу времени. Как видно из сравнения уравнений (3.11) и (3.12), способы регулирования давления аналогичны способам регулирования уровня. В рассмотренных выше примерах АСР давления регулирующими воздействиями выбраны расход несконденсировавшихся газов, отводимых из верхней части колонны (т.е. GВЫХ, рис. 3.13) и расход охлаждающей воды в барометрический конденсатор, который влияет на скорость конденсации вторичного пара (т.е. на GОБ, рис. 3.12). Особое место среди АСР давления занимают системы регулирования перепада давления в аппарате, характеризующего гидродинамический режим, который существенно влияет на протекание процесса. Примерами таких аппаратов могут служить насадочные колонны (рис. 3.14,а), аппараты с кипящим слоем (рис. 3.14,б) и др. Жидкость 1 1 2 PD 2 PD C C 3 a Газ 3 б Газ Рис. 3.14. Схема регулирования перепада давления: а – в колонном аппарате с насадкой; б – в аппарате с кипщим слоем; 1 – аппарат; 2 – регулятор перепада давления; 3 – регулирующий клапан.