Для заочников / Производство этилового спирта / Постановка задачи

Постановка задачи

Темой курсовой работы является «Производство этилового спирта».

Целью курсовой работы является автоматизация технологического процесса, по средством, микроконтроллера семейства SIMATIC S315. Для автоматизации данной технологической линии необходимо разработать алгоритмы управления и функциональную схему, воплощающую данные алгоритмы в графическом виде.

Одним из важных этапов, является написание словесного алгоритма управления и взаимодействия элементов технологической линии. Словесный алгоритм, составляется с учётом всех датчиков, которые предоставляют информацию о действиях и характере процесса, в определённым месте технологической линии. А так же исполнительных механизмов, которые осуществляют физические действия в технологическом процессе.

Изучив принцип действия технологического оборудования в данном технологическом процессе, необходимо приступить к написанию алгоритмов, которые будут воплощать данный принцип в автоматическом режиме.

Конечной целью является программа, написанная на в STEP7, по разработанным алгоритмам, данная программа зашивается в микроконтроллер и циклически выполняется в нём. В основе каждого микроконтроллера лежит принцип циклического выполнения защитой в нём программе. Программа при своём выполнении опирается на значения входных сигналов, поступающих от датчиков.

Описание технологического процесса

Технологические схемы синтеза этанола различаются способами получения водяного пара и системами утилизации тепла. В наиболее совершенных схемах водяной пар для синтеза получают путём рецикла воды отделения этанола и использованием парового конденсата.

Свежий и обработанный этилен сжимается в компрессорах до 8.0 Мпа, смешивается с водяным паром, поступающим обычно с ТЭЦ, подогревается в теплообменнике теплом отходящей из реактора смеси и перегривается в трубчатой печи до 275 С, после чего подаётся в реактор-гидратор. Перед входом в реактор в поток «взбрызгивается» фосфорная кислота для подпитки катализатора, что продлевает срок его службы (реакционная газовая смесь смешивается с подаваемой фосфорной кислотой при температуре 280-3000С).

Реактор представляет собой полную колонну высотой 10м и диаметром 1,5м, работающую в режиме идеального вытеснения. Для исключения влияния коррозии от фосфорной кислоты он выложен листами красной меди.

Реакционные газы содержат пары унесенной фосфорной кислоты, которая нейтрализуется гидроксидом натрия, а образующиеся соли выделяются в солеотделителе. Отток фосфорной кислоты составляет 0.4-0.5 т/час с одного метра кубического катализатора.

Теплота отходящих реакционных газов регенерируется в теплообменнике для нагрева входящей смеси. В холодильнике происходит конденсация продуктов реакции, а в сепараторе разделяются жидкие и газовые потоки. Вода, как менее летучий компонент, конденсируется с большей полнотой. По-этому для дополнительного выделения спирта производится его отмывка водой в абсорбере. Непрореагировавший га, содержащий 90-92% этилен,

рециркулирует компрессором, а часть его срабатывает, чтобы избежать накопления примесей в системе.

Отдувка составляет примерно 20% от введенного этилена и направляется на установку газоразделения для выделения этилена.

Водный конденсат после сепаратора и жидкость из абсорбера дросселируют, в результате чего выделяются растворенные газы, отделяемые в сепараторе низкого давления и направляется в топливную линию.

Жидкая фаза из сепаратора представляет собой 15%-ный водный раствор этанола, содержащий примеси диэтилового эфира, ацетальгида и низкомолеулярных полимеров этилена. Этот раствор подвергают ректификации в ректификационных колонных. В первой отгоняют наиболее летучие диэтиловый спирт и ацетальдегид, а во второй – этиловый спирт в виде азеотропной смеси, содержащей 95% этанола и 5% воды. Обогрев колонны осуществляется острым паром. В кубе колонны остаётся вода, которую очищает от соли в ионообменной установке и возвращают на гидрацию, организуя замкнутый цикл по технологической воде. Это позволяет значительно снизить расход свежей воды, исключить сброс отработанной воды в стоки и сократить потери этанола.

При необходимости получения безводного спирта этанол-ретификат направляют в дегидратор. Расход этилена на производство 1 т этилового спирта составляет 0.7 т (теоретически расходный коэффециент 0.61 т С2Н4). В структуре себестоимости спирта 30% приходится на стоимость сырья.