ЖУРНАЛ СТА №4/2021

СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В ВЕДЕНИЕ Вопросы автоматизации сложных технологических процессов для повы- шения эффективности производств вы- сокочистых веществ и изотопного обо- гащения лёгких элементов всё чаще встают перед разработчиками совре- менных промышленных производств. Как правило, такие производственные комплексы основаны на одиночных, групповых и различных комбинациях насадочных колонн, реализующих раз- личные виды тепломассообменных процессов: высоко- и низкотемператур- ную ректификацию, химический изо- топный обмен, двухтемпературные схе- мы изотопного обмена и т.п. Развитие производств материалов для электроники, лазерной техники, групп других перспективных высокотехноло- гичных материалов требует порой уров- ней химической чистоты продукта не ниже 6N (99,9999%). Это практически невозможно сделать в промышленных масштабах без применения методов рек- тификации и без использования аппара- тов в виде высотных насадочных колонн. Развитие производств лёгких изото- пов, ядерной медицины, группы пер- спективных изотопно-модифициро- ванных материалов требует применения высокоэффективных методов промыш- ленного разделения изотопов. Физико- химические методы с использованием тепломассообменных насадочных ко- лонн признаются пока наиболее подхо- дящими для промышленного получе- ния изотопной чистоты (90–99)% ат с приемлемой себестоимостью. В итоге это обеспечивает существенное пони- жение себестоимости всей цепочки дальнейшей переработки. За счёт сни- жения себестоимости базового продук- та становится возможным сквозное снижение себестоимости продукции до высших уровней переработки, включая конечные материалы и изделия. В таких условиях все продуктовые наборы ста- новятся более доступными, расширяя и активизируя далее другие сегменты вы- сокотехнологичных продуктов, созда- вая ценовые преимущества для конеч- ных материалов и изделий. Указанные выше преимущества не- льзя получить, не внедряя в техноло- гические процессы методы и аппарату- ру высокоточного контроля и управле- ния. Это уже невозможно делать, при- меняя традиционные группы КИПиА, отдельные датчики и приборы, исполь- зуя в основном возможности человека- оператора. Максимальное исключение челове- ческого фактора позволит не только су- щественно снизить вероятность техно- генных аварий, обезопасить персонал и окружающую среду, но и снизить экс- плуатационные расходы, обеспечить стабильно высокое качество работы и управление качеством продукции. В итоге – обеспечить конкурентоспо- собность производства и продукции. С распадом СССР Россия потеряла часть своего научно-технического по- тенциала и производственных мощно- стей по ультравысокочистым газам и жидкостям, а также по лёгким стабиль- ным изотопам. Воссоздание ранее утра- ченных компетенций и производств, импортозамещение, а также развитие научных исследований в данном стра- тегическом направлении представляют актуальную задачу. В рассматриваемой эксперименталь- ной установке в качестве рабочего ве- щества для ультравысокой очистки был взят газ ксенон. А температурный диа- пазон ректификации задан в пределах –95…–110°С. Необходимо отметить, что в основ- ном изложенное практически примени- мо и для других экспериментальных, опытных и промышленных колонн рек- тификации с рабочим диапазоном низ- ких температур практически до –196°С. О БЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ Объектом автоматизации является насадочная тепломассообменная экспе- риментальная колонна, в которой осу- ществляется процесс ректификации ксенона в температурном диапазоне –95…–110°С и при давлениях, близких к нормальному. Целью процесса является высокая очистка газа ксенона для последующего использования, например, в медицине, Автоматизация процесса ректификации в насадочных тепломассообменных колоннах Владимир Краскин, Анатолий Петров, Олег Флисюк Рассматривается система контроля и управления процессом низкотемпературной ректификации в насадочной колонне для варианта сверхвысокой очистки ксенона. Подходы и основные решения применимы и к проблемам высокой очистки других газов и жидкостей, разделению лёгких изотопов и производств с аналогичными процессами и аппаратами. Особое внимание уделяется вопросам выбора аппаратных средств и программных решений. СТА 4/2021 26 www.cta.ru