吸收解吸塔与旋风分离过程控制系统设计(4)
⑤完成水吸收空气中CO2操作，分析吸收前后的浓度，并计算传质系数、传质单元高度；
⑥完成空气解吸水中CO2操作，分析解析前后的浓度，并计算传质系数、传质单元高度；
⑦加深对旋风分离器作用原理的了解；
⑧掌握旋风分离的职能仪表控制系统的软硬件知识；
1.4 设计的内容
1. 吸收解吸过程
2. 旋风分离过程
3. 吸收解吸工艺
4. 旋风分离工艺
5. 硬件设备介绍
6. 硬件设计方案的确定
7. MCGS软件简介
8. MCGS在设计中的应用
9. 数据的处理和分析
2 设计原理及数学模型
2.1 设计原理
2.1.1 吸收解吸原理
吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同，来分离气体混合物。被溶解的组分称为溶质或吸收质，含有溶质的气体称为富气，不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。
溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡，当溶质在吸收剂中达到溶解平衡时，溶质在气相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽压。当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从气相溶入液相中，称为吸收过程。当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从液相逸出到气相中，称为解吸过程。
气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无、无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。
2.1.2 旋风分离原理
旋风分离器主体上部的圆筒形，下部是圆锥形。含尘气体由切线方向的气管进入，由于圆形器壁的作用而获得旋转运动，旋转运动使颗粒受到离心力的作用而被甩向器壁，沿锥形部分落入下部的灰斗中而达到分离的目的。旋转速度越大离心力就越大，所以旋风分离器的效率也比较高。
2.2 控制系统
2.2.1 微机过程控制系统
以微型计算机作为控制器。控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可。微机过程控制系统的接口电路中,与外部设备联系在一起的主要是传感器及其信号变换放大等电路、执行机构、显示器等等。
图2-1 微机过程控制系统基本框图
在生产现场,传感器、执行机构与CPU所在地的控制台之间是有相当距离的,并且往往是分散的。因此,从系统结构的配置来说,有可能接口电路紧靠CPU,这时I/O模拟信号线拉得较长;也可能接口电路靠近外部设备,这时三总线的数字信号线拉得较长。
2.2.2 模拟量控制系统
被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。
图2-2 基本模拟反馈控制回路
2.2.3 数字控制系统DDC
DDC(Direct Digital Control)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。
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