Jatkuvatoimisen bituminpuhallusyksikön säätö

Abstract

Diplomityön aluksi suoritettiin tietopankkihakuja maailmalla toteutettujen jatkuvatoimisten bitumipuhallusreaktoreiden toiminnan ja säädön selvittämiseksi. Julkaistuja artikkeleita oli hyvin vähän tarjolla, eniten tietoa löytyi neuvostoliittolaisista alan julkaisuista. Kirjallisuuden, Porvoon jalostamon käyttökokemusten ja prosessikokeiden perusteella suunniteltiin Naantalin jalostamon bituminpuhallusreaktorille säätöpiirit ja tuotannon optimoiva säätö jatkuvatoimista puhallusta varten. Prosessikokeita suoritettiin Naantalin jalostamolla panostoimisella, kolonnityyppisellä reaktorilla prosessimittakaavassa sekä jatkuvatoimisella pienoislaitteistolla Porvoon jalostamolla. Panospuhalluskokeilla selvitettiin reaktiolämpö sekä prosessiolosuhteiden vaikutus tuotteen laatuun. Reaktiolämmön ja tuotteen laadun todettiin riippuvan voimakkaasti puhalluksen lähtöseoksesta. Lisäksi tutkittiin panosreaktorin mahdollisuuksia toimia jatkuvatoimisena saattamalla se jatkuvaan tilaan. Jatkuvatoimisen koelaitteiston avulla luotiin malli prosessin säätöä varten. Koelaitteiston lämpötilat ja viipymät valittiin todellisia prosessiolosuhteita vastaaviksi, mutta ilmamäärä jouduttiin hakemaan kokeellisesti. Koetulokset käsiteltiin tilastollisesti ja lopullinen malli luotiin regressioanalyysiä käyttäen. Suurin vaikutus laatuun oli puhallusilmamäärällä valitulla vaihteluvälillä. Syötön laadun todettiin vaikuttavan voimakkaasti ns. puhalluskäyrän muotoon sekä panos- että jatkuvassapuhalluksessa. Säätöpiirien suunnittelussa pyrittiin ottamaan huomioon prosessin säädölle asettamat rajoitukset, mm. bitumin kuohunta reaktorissa ja järjestelmän suuret viiveet. Erityisesti tarkasteltiin reaktorin pinnan, jäähdytysjärjestelmän, syötön seossuhteen ja suojakaasun syötön säätöpiirejä. Optimoivan säädön suunnittelussa tarkasteltiin erikseen painosvaiheen, jatkuvaan puhallukseen siirtymisvaiheen sekä jatkuvan puhalluksen optimointia. Säädön suunnittelun lähtökohtina pidettiin panosvaiheessa panoksen mahdollisimman lyhyttä valmistumisaikaa, siirtymisvaiheessa hukkatuotteen ja siirtymisajan minimointia sekä jatkuvassa puhalluksessa taloudellisinta toimintapistettä. Jatkuvan puhalluksen säätöön sovellettiin kokeellista mallia. Työn lopuksi tarkasteltiin jatkuvan puhalluksen laadun vaihtoja eri tapauksissa sekä keinoja puhalluksen lopettamiseksi siten, ettei hukkatuotetta synny, sekä mahdollisuuksia jatkuvatoimisen laatuanalysaattorin soveltamiseksi. /Kir09