9-第九章 吸收系统
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驱动电路要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节,一般采用光隔离或磁隔离。
光隔离一般采用光耦合器,有普通、高速和高传输比三种类型。
磁隔离的元件通常是脉冲变压器.驱动电路的分类:分为电流驱动型和电压驱动型两类。
驱动电路具体形式可为分立元件的,但目前的趋势是采用专用集成驱动电路。
晶闸管的触发电路:过电流分过载和短路两种情况过电流保护措施及其配置位置:快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施.缓冲电路又称为吸收电路,其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、d u/d t或者过电流和d i/d t,减小器件的开关损耗。
分类1:关断缓冲电路和开通缓冲电路分类2:耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路晶闸管的串联:静态不均压问题由于器件静态特性不同而造成的均压问题。
为达到静态均压,首先应选用参数和特性尽量一致的器件,此外可以采用电阻均压。
动态不均压问题由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压问题。
为达到动态均压,首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件,另外还可以用RC并联支路作动态均压;对于晶闸管来讲,采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。
晶闸管的并联:均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件,此外还可以采用均流电抗器;同样,用门极强脉冲触发也有助于动态均流。
电力MOSFET的并联R on具有正温度系数,具有电流自动均衡能力,容易并联。
选用R on、U T、G fs和C iss尽量相近的器件并联。
电路走线和布局应尽量对称。
可在源极电路中串入小电感起到均流电抗器的作用。
IGBT的并联:在1/2或1/3额定电流以下的区段,通态压降具有负温度系数;在以上的区段则具有正温度系数;也具有一定的电流自动均衡能力,易于并联使用。
在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方面也应尽量一致。
9-2为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?其基本方法有哪些?一是安全,因为主回路和控制回路工作电压等级不一样、电流大小也不一样,各有各的过流保护系统。
第九章吸收本章学习要求1.掌握的内容相组成的表示方法及换算;气体在液体中的溶解度,亨利定律各种表达式及相互间的关系;相平衡的应用;分子扩散、菲克定律及其在等分子反向扩散和单向扩散的应用;对流传质概念;双膜理论要点;吸收塔的物料衡算、操作线方程及图示方法;最小液气比概念及吸收剂用量的确定;填料层高度的计算,传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义、传质单元数的计算。
2.熟悉的内容各种形式的传质速率方程、传质系数和传质推动力的对应关系;各种传质系数间的关系;气膜控制与液膜控制;吸收剂的选择。
3.了解的内容分子扩散系数及影响因素。
第1节概述9.1.1.气体吸收过程和工业应用1.吸收吸收~利用混合气体中各组份在同一种液体(溶剂)中溶解度差异而实现组分分离的过程称为气体吸收。
2.吸收操作在化工生产中的应用(1)分离混合气体以获得一定的组分。
(2)除去有害组分以净化气体。
(3)制备某种气体的溶液。
(4)保护环境。
3.吸收与脱吸作为一种完整的分离方法,吸收过程应包括“吸收”和“脱吸”两个步骤。
“吸收”仅起到把溶质从混合气体中分出的作用,在塔底得到的是由溶剂和溶质组成的混合液,此液相混合物还需进行“脱吸”才能得到纯溶质并回收溶剂。
9.1.2 吸收过程的分类吸收过程可按多种方法分类1.按过程有无化学反应分类(1) 物理吸收~在吸收过程中,如果溶质与溶剂之间不发生明显的化学反应,可看做是气体中可溶组分单纯溶解于液相的物理过程,称为物理吸收。
用水吸收二氧化碳、用洗油吸收芳烃等过程都属于物理吸收。
(2) 化学吸收~如果溶质与溶剂发生显著的化学反应,则称为化学吸收。
用硫酸吸收氨、用碱液吸收二氧化碳等过程均为化学吸收。
2.按被吸收的组分数目分类(1) 单组分吸收~混合气体中只有一个组分进入液相,其余组分不溶解于溶剂中,称为单组分吸收。
例如合成氨原料气中含有N2、H2、CO、CO2等组分,而只有CO2一个组分在高压水中有较为明显的溶解度,这种吸收过程属于单组分吸收过程。
第九章吸收系统一、工艺流程简介来自前一工序的生成气(富气,其中C4组分包括C3、C2占25.13%,CO和CO2占6.26%,N2占64.58%,H2占3.5%,O2占0.53%)从板式吸收塔DA-302底部经手操阀V1进入,与自上而下的吸收油(贫油,C6油) 接触, 将生成气中的C4组分吸收下来, 未被吸收的不凝气(贫气)由塔顶排出, 经手操阀V2进入盐水冷却器EA-306的壳程和尾气分离罐FA-304,通过手操阀V22回收冷凝的C6和C4,尾气经压力调节器PIC-308输出调节阀排至放空总管进入大气。
PIC-308的输出调节阀设有前阀V4、后阀V5和旁路手操阀V3。
冷却盐水经手操阀V26进入EA-306的管程,通过手操阀V27排出。
C6油通过手操阀V6进入吸收油贮罐FA-311,经罐底出口阀V7和V8至泵G2A(G2B 为备用泵),由出口阀V9排出,通过吸收油流量调节器FRC-311的输出调节阀(其前阀为V12,后阀为V13)打入塔顶,与自下而上的生成气接触,吸收其中的C4组分成为富油,从吸收塔底排出。
塔底富油经出口阀V14、出口富油流量调节器输出调节阀(其前阀为V15,后阀为V16),再经贫、富油热交换器EA-311的壳程, 通过手操阀V17进入解吸塔DA-303。
解吸塔塔顶生产出C4产品,解吸塔底部的C6油通过塔釜液位调节器LIC-312的输出调节阀(其前阀为V19,后阀为V18)进入贫、富油热交换器EA-311的管程,出口经手操阀V20进入贫油冷却器EA-312的壳程,再经手操阀V21反回吸收油贮罐FA-311循环使用。
冷却器EA-312采用冷冻盐水使贫油温度下降,有利于提高吸收效率。
盐水由入口阀V24进入EA-312管程,出口经温度调节器TIC-312的输出调节阀,再经手操阀V25排出。
随着生产过程的进行,尾气分离罐的液位将上升,吸收油因部分损耗导致贮罐的液位有所下降。
要定期用V22排放尾气分离罐内的液体,用V6补充新鲜C6油入贮罐。
主要工艺条件和指标:吸收塔顶压 1.2MPa左右吸收油温度4~6℃富气流量 5000 kg/h 贫油流量 13300 kg/h质量指标吸收塔顶尾气中C4<0.5%, C6<0.6%二、操作画面说明1.工艺流程图画面本画面的调出软键为G1,详见图9-1。
本画面可完成全部操作及控制任务。
流程图画面G1中相关设备说明如下:DA-302 吸收塔 DA-303 解吸塔FA-311 吸收油贮油罐 FA-304 尾气分离罐EA-306 尾气冷凝器 EA-312 循环油冷却器EA-311 贫富油热交换器G2A/B 贫油泵图 9-1 吸收系统工艺流程图V1 (生成气)富气进料阀V2 贫气出口阀V3 PIC-308旁路阀V4、V5 PIC-308前、后阀V6 新鲜C6油注入阀V7 油罐出口阀V8、V9 泵G2A和入、出口阀V10 、V11 泵G2B的入、出口阀V12、V!3 FRC-311前、后阀V14 塔釜富油出口阀V15、V16 FIC-310前、后阀V17 解吸塔入口阀V18、V19 LIC-312的前、后阀V20、V21 循环油路阀V22 尾气分离罐排液阀V23 FA-311泄液阀V24 、V25 EA-312的盐水入、出口阀V26、V27 EA-306的盐水入、出口阀VN2 氮气充压阀2.控制组画面本画面的调出软键为C1,详见图9-2。
本画面可完成全部控制任务。
同时集成了开车前有关准备工作的开关、分析仪表及部分手操器。
控制组画面C1中相关仪表说明如下。
调节器:LIC-310、FIC-310、TIC-312、LIC-312、FIC-311手操器:V01、V06、AKB(比值设定器)开关:GYG、YBT、N2H、N2S分析器:AI-301、AI-302、AI-303图9-2 控制组画面3.指示仪画面本画面的调出软键为C1,详见图9-2。
本画面集成了指示仪表的棒图画面。
指示仪画面C2中相关仪表如下:FI-308、FI-309、TI-310、TI-309、TI-311、PI-306、PI-307、LI-311、LI-309、TI-308。
图9-3 吸收塔整体吊装画面三、控制系统简介1. 控制回路(1)贫油流量控制:采用FRC-311单回路控制。
并且可以与富气流量通过比值器AKB构成一个比值控制系统,即富气流量与比值器AKB系数的乘积作为FRC-311的外给值。
(2)吸收塔液泣控制:由LIC-310与釜采出的流量调节器FIC-310构成液位流量的串级控制系统。
(3)吸收塔压力控制:通过控制尾气分离罐的压力来控制搭压,采用PIC-308单回路调节系统,通过调节放空气量来控制压力。
(4)循环油温度控制:由TIC-312单回路调节系统,通过改变EA-312的盐水量来调节循环油的温度。
(5)解吸塔液位控制:由LIC-312单回路控制釜采量来控制其液位。
2. 报警限FRC-311(H) 贫油流量高报警 >20000 kg/hFRC-311(L) 贫油流量低报警 <8000 kg/hTIC-312(H) 循环油温高报警>10 ℃PIC-308(H) 塔压高报警>1.30 MPaLIC-310(H) 吸收塔釜液位高报警>85 %LI-311(H) 贮油罐液位高报警>85 %LI-309(H) 尾气分离罐液位高报警>65 %LIC-312(H) 解吸塔液位高报警>85 %PIC-308(L) 吸收塔压力低报警<1.10 MPaLIC-310(L) 吸收塔釜液位低报警<15 %LI-311(L) 贮油罐液位低报警<15 %LI-309(L) 尾气分离罐液位低报警<15 %LIC-312(L) 解吸塔釜液位低报警<15 %3. 指示和记录变量FI-308 富气(生成气)流量(0~10000kg/h) FI-309 贫气流量(0~10000kg/h)TI-310 塔中间板温度(0~50℃) TI-309 塔顶温度(0~50℃)TI-311 塔釜温度(0~50℃) PI-306 塔顶压力(0~2.0 MPa)PI-307 塔釜压力 (0~2.0 MPa) LI-311 贮油罐液位(0~100%)LI-309 尾气分离液位(0~100%) TI-308 尾气分离温度(0~10℃)FI-308 富气流量记录(0~10000kg/h) FRC-311 贫油流量记录(0~20000kg/h)AI-301 塔顶C4含量 AI-302 塔釜C4含量AI-303 塔顶C6含量(4)调节器位号作用设定值(正常状态)范围LIC-310 吸收塔釜液位调节器50% (0~100%)FIC-310 富油流量调节器 15100kg/h (0~20000kg/h)FRC-311 贫油流量调节器 13300kg/h (0~20000kg/h)PIC-308 塔压调节器 1.2MPa (0~2MPa)LIC-312 解吸塔液位调节器50% (0~100%)TIC-312 循环油温度调节器5℃(0~20℃)(5)手操器AKB 比值调节器的比值设定器 (0~100%) V1 (生成气)富气入口阀(0~100%)V2 贫气出口阀(0~100%)V3 PIC-308的旁路阀(0~100%)V6 新鲜油注入阀(0~100%)V7 贮油罐出口阀(0~100%)V14 富油出口阀(0~100%)V17 解吸塔入口阀(0~100%)V20、V21 循环油路阀(0~100%)V22 尾气分离罐排液阀(0~100%)V23 贮油罐泄液阀(0~100%)V24、V25 EA-312的盐水入、出口阀(0~100%)V26、V27 EA-306的盐水入、出口阀(0~100%)(6)开关及快开阀门公用工程具备 GYG表示公用工程具备条件仪表投用YBT表示仪表投用正常。
氮置换N2H代替对系统的氮置换操作氮吹扫N2S代替对系统的氮吹扫操作G2A开启动 G2A泵G2B开启动 G2B 泵V8、V9 G2A的入、出口阀V10、V11 G2B的入、出口阀V4、V5 PIC-308的前、后阀V12、V13 FRC-311的前、后阀V15、V16 FIC-310的前、后阀V18、V19 LIC-312的前、后阀四、操作说明1.冷态开车(1)开车前的准备工作①将各调节器置手动,且输出为零。
②将各手操器和开关关闭。
③开“GYG”,表示公用工程具备。
④开“YBT”,表示仪表投用。
⑤开“N2S”,表示系统氮气吹扫完成。
⑥开“N2H”,表示氮气置换合格。
(2)建立吸收塔和解吸塔系统C6油冷循环和热循环①开阀门V6,向FA-311引入贫油,LI-311上升。
②当LI-311上升至50%之前,先全开V7、V8,启动泵G2A,然后开V9、V12、V13。
当LI-311上升至55%左右,手动开FRC-311的输出约20%,当塔内持液量建立后,吸收塔液位LIC-310上升。
注意调整V6阀,保证LI-311不超限。
③当LIC-310达到50%之前,全开V14、V15、V16和V17。
当LIC-310 接近50%时,手动开FIC-310,C6油进入解吸塔,LIC-312上升。
当LIC-310 达到50%时将LIC-310和FIC-310同时投入自动和串级。
④当LIC-312达50%之前,全开V18、V19、V20、V21、V24和V25。
当LIC-312 达50%时投自动。
此时已建立C6油的冷循环。
由于设备及管线的持液量也基本建立,若继续进C6油会导致LI-311迅速上涨。
应注意关小V6,防止LI-311超限。
建立C6油循环时,稳定工况的关键是控制FRC-311不宜过大,否则难于控制各液位。
冷循环一旦建立,解吸塔会立即升温(本软件仅仿真吸收塔部分,解吸塔的相关现象由软件自动生成。
操作从略)。
可观察到系统各测量点温度上升,说明系统已进入热循环阶段。
(3)氮气升压:为了稳定富气进塔的流量, 提高开车阶段的吸收效率,在接收富气前将吸收塔用氮气升压有好处。
开氮气充压阀VN2,将DA-302压力提到1.0 MPa 以上, 关VN2。
(4)接收富气(C4混合气):确认热循环已建立,氮充压完成,可开始进富气。
①逐渐开V1,同时开V2约10%~20%左右。
注意各检测点压力逐渐上升。
②开V4、V5,当PIC-308压力升至1.2 MPa左右时投自动。
③随压力上升,逐渐开大V1和V2,使FI-308达到2000 kg/h 左右。
④进富气达到一定负荷后,开V26和V27,调整两阀使TI-308在5℃以下,以便在FA-304中分离C6油。
(5)手动开TIC-312的输出,使温度降低至5℃左右,投自动。