Автоматизація процесу ректифікації у виробництві етилового спирту
Автор: Мелько Володимир Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Мелько В.Я., Фединець В.О. (керівник).«Автоматизація процесу ректифікації у виробництві етилового спирту».Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Розширена анотація Ректифікація у виробництвіетилового спирту — цебагатоетапнийпроцес теплового розділення, якийґрунтується на послідовномувипаровуванні та конденсаціїкомпонентівсуміші. Завдякицьому методу вдаєтьсяефективновідокремитиетиловий спирт від води та супутніхдомішок, щоутворюютьсяпід час спиртового бродіння [1]. Процес ректифікації здійснюється у спеціальних колонах, де створюється температурний градієнт: тепло подається знизу, а охолодження — зверху. Завдяки різниці температур кипіння води (100?°C) й етилового спирту(78?°C) , спиртові пари піднімаються вгору колони, де вони конденсуються й збираються у вигляді очищеного продукту. Такий метод забезпечує отримання етилового спирту високої чистоти, який широко використовується в харчовій, хімічній та фармацевтичній промисловості [2]. Завдяки ректифікації вдається не лише відокремити воду, а й ефективно усунути леткі домішки, такі як сивушні олії, метанол та альдегіди. У результаті отримують етиловий спирт високої концентрації — до 96,6% об’ємних, відомий як ректифікований спирт. Цей процес є одним із найважливіших етапів у виробництві спирту, адже саме він значною мірою впливає на чистоту й якість кінцевого продукту [3]. Об’єктом дослідженнямагістерської кваліфікаційної роботи є процес ректифікації у виробництві етилового спирту. Предметом дослідженняє технічне, інформаційне, математичне та програмне забезпечення системи автоматизації процесу ректифікації у виробництві етилового спирту. Метою дослідженняє аналіз та удосконалення процесу ректифікації у виробництві етилового спирту, розробка автоматизованих алгоритмів для підвищення ефективності очищення та якості готового продукту. У першому розділімагістерської кваліфікаційної роботи розглянуто опис технологічного процесу ректифікації, розглянуто матеріальні та теплові баланси технологічного об’єкта. У другомурозділі проаналізовано процес ректифікації як об’єкт керування, складено технологічну карту, структурну схему взаємозв’язку між технологічними параметрами. Третій розділ охоплює розробку та технічне обгрунтування вибору функціональної схеми автоматизації процесу ректифікації у виробництві етилового спирту. В четвертому розділі вибрано первинні вимірювальні перетворювачі, виконавчі механізми, мікропроцесорний засіб корпорації Siemens серії Simatic S7- 300 та програмний засіб людино-машинного інтерфейсу (SCADA/HMI), а саме WinCCRuntimeAdvanced в програмному середовищі TIA Portal. В п’ятому розділі розроблені алгоритми роботи процесу ректифікації, програму функціонування мікропроцесорного програмного засобу автоматизації та людино-машинного інтерфейсу (SCADA/HMI). В шостомурозділі розроблено принципову схему електричних з’єднань комп’ютерно-інтегрованої системи керування з’єднань контролера із технічними засобами автоматизації. В сьомомурозділі здійснено розрахунок та моделювання системи автоматичного регулювання температури на верхній контрольній тарілці ректифікаційної колони. Складено математичну модель, розраховано параметри налаштування автоматичних ПІД та П регуляторів, одноконтурну та каскадну САР температури. У восьмому розділі детально описано про контури регулювання на розгорнутій функціональній схемі автоматизації процесу ректифікації у виробництві етилового спирту. У дев’ятому розділі наведено специфікацію технічних засобів автоматизації процесу ректифікації.