Процесс производства серной кислоты (стадия 2)
Содержание
Введение
.
Краткая характеристика объекта автоматизации
.
Основные технические решения по автоматизации
.
Описание функциональной схемы автоматизации
Заключение
Литература
Введение
Автоматизация производственных процессов - одно
из наиболее важных направлений научно-технического развития.
В химической промышленности автоматизации
уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью
протекания технологических процессов, а так же чувствительностью их к нарушению
режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых
веществ и т.д.
В автоматизированном технологическом процессе
человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции
управления процессами, механизмами, машинами передаются автоматическим
устройствам.
Внедрение специальных автоматических устройств
способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма,
предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленным отходам.
Что важно, проведение некоторых современных
технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации.
Комплексная автоматизация процессов химической
технологии предполагает не только автоматическое обеспечение нормального хода
этих процессов с использованием различных автоматических устройств (контроля,
регулирования, сигнализации), но и автоматическое управление пуском и остановом
аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях.
Итак, автоматизация преследует
технико-экономические цели такие как уменьшение затрат на сырье, полуфабрикаты,
сбережение энергоресурсов, повышение качества продукции.
В данной работе производится автоматизация
процесса производства серной кислоты.
1.
Краткая
характеристика объекта автоматизации
Серная кислота - это один из важнейших продуктов
химической технологии, который находит широкое применение. Нет ни одной отрасли
химической промышленности, где не использовалась серная кислота.
В промывном отделении обжиговый газ подвергается
тонкой очистке от примесей, являющихся ядами для катализатора, и от оставшейся
в газе огарковой пыли.
Первоначально обжиговой газ промывается и
охлаждается серной кислотой концентрацией 40-50% в промывной колонне ПК
распылительного типа. Затем промывка осуществляется в насадочной колонне НК
кислотой меньшей концентрации (5-20%), отбираемой из емкости Е1 и охлажденной в
холодильнике Х. Обе абсорбционные колонны работают в замкнутом цикле по
кислоте, поэтому концентрация кислоты постепенно повышается за счет испарения
части воды и частичного улавливания сернистого ангидрида. Для поддержания
постоянной концентрации кислоты в емкости Е2 в нее подается менее
концентрированная кислота и емкости Е1, а в последнюю поступает вода.
Пропорционально вновь вводимой воде из системы выводится кислота, которая после
доведения ее концентрации до 93% отправляется потребителям как товарный
продукт. Вместе с кислотой из промывной системы выводятся примеси. При
охлаждении газа в колоннах ПК и НК содержащийся в обжиговом газе серный
ангидрид, соединения мышьяка и селена частично переходят в туманообразное
состояние. Появившийся туман улавливается в мокром электрофильтре ЭФ.
Серную кислоту применяют:
в производстве минеральных удобрений;
как электролит в свинцовых аккумуляторах;
для получения различных минеральных кислот и
солей;
в производстве химических волокон, красителей,
дымообразующих и взрывчатых веществ;
в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной,
кожевенной и др. отраслях промышленности;
в пищевой промышленности - зарегистрирована в
качестве пищевой добавки
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B8%D1%89%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B0>
E513 (эмульгатор <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8C%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80>);
в промышленном органическом синтезе в реакциях:
дегидратации (получение диэтилового эфира
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%8D%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D0%B8%D1%80>,
сложных эфиров);
гидратации (этанол
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BB> из
этилена
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD>);
сульфирования (синтетические моющие средства
<http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0%B5_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0&action=edit&redlink=1>
и промежуточные продукты в производстве красителей);
алкилирования (получение изооктана
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%BE%D0%BE%D0%BA%D1%82%D0%B0%D0%BD>,
полиэтиленгликоля, капролактама
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B0%D0%BC>)
и др.
для восстановления смол в фильтрах на
производстве дистилированной воды.
2.
Основные технические решения по автоматизации
автоматизация серная кислота
Схему выполнить по ГОСТ 21.404-85 в развернутом
виде. Состав курсового проекта: чертеж, выполненный на формате А2 или А3,
пояснительная записка и заказная спецификация (формат А4) на выбранные средства
автоматизации указанного контура.
Разработать схему в щитовом исполнении и с
использованием микропроцессорной техники. Учесть, что станция управления и
площадка установки синтеза разнесены более чем на 800 м.
. Разработать контур регулирования уровня в
емкости Е2 с коррекцией по расходу кислоты из емкости Е1 (G1 ⇒
L1⇐
F2). Регулирующее воздействие - расход выводимой из схемы кислоты. Корректор
подключить на вход регулятора:
∆L1=L1ЗД-L1-∆L1KOP(ƒ(F2)).
В качестве корректора использовать пропорциональное звено (∆L1KOP =
К*F2). Для измерения уровня использовать акустический уровнемер, а для расход -
электромагнитный расходомер.
. Разработать контур каскадного регулирования
температуры в трубопроводе подачи смеси в верхнюю часть колонны НК, с
промежуточной координатой - расход воды. В качестве регулирующего воздействия
принять расход воды (G4⇒F4⇒Т5).
F4ЗД = f(∆Т5) = f(Т5ЗД-Т5). Для измерения температуры принять
термосопротивление.
. Разработать контур регулирования концентрации
серной кислоты (80%) в емкости Е2 путем изменения количества подаваемого в нее
кислоты из емкости Е1 (G6 ⇒ Q6). Для измерения
концентрации использовать рН-метр.
. Обеспечить контроль всех регулируемых
параметров, а также:
расходов в линиях подачи смеси в ПК и НК колонны
(F7 и F8) с использованием электромагнитных расходомеров;
давления газа после ЭФ (Р9).
. Предусмотреть световую сигнализацию отклонения
следующих параметров:
снижение концентрации в емкости Е2
(Q6<Q6MIN);
повышение температуры на входе в колонну НК
(Т5>Т5MAX).
. Разработать схемы запуска/останова двигателей
насосов Н1 и Н2 оператором, как по месту, так и со щита управления или с
рабочей станции.
. Продублировать разработанную на локальных
средствах автоматизации систему управлением с микропроцессорного контроллера
(МПК) и рабочей станции.
. Выполнить подбор приборов для реализации
контура регулирования уровня в емкости Е1 (G2 ⇒
L2) с учетом следующих условий: уровень 2 м, параметры трубопровода DУ = 50 мм,
Т = 25°С, РУ =0,5МПа .
3.
Описание функциональной схемы автоматизации
Контур регистрации расхода в промывной колонне ПК.
В качестве первичного преобразователя расхода
используется электромагнитный расходомер (поз. 1-1) сигнал от которого
поступает на самопишущий прибор, установленный на щите (поз. 1-2).
Контур измерения перепада давления в
электрофильтре ЭФ.
В качестве измерения давления используется
манометр (поз. 2-1) сигнал с которого поступает на самопищущий прибор,
установленный на щите (поз.2-2).
Контур регистрации расхода в насадочной колонне
НК.
В качестве первичного преобразователя расхода
используется электромагнитный расходомер (поз. 3-1), сигнал от которого
поступает на самопишущий прибор, установленный на щите (поз. 3-2).
Контур регулирования уровня воды в емкости Е1.
В качестве первичного преобразователя
используется акустический уровнемер УА-2 (поз. 4-1), сигнал с которого
поступает на самопишущий прибор КСУ-3 (поз. 4-2). Затем сигнал подается на один
вход аналогового регулятора Р-27 (поз. 4-3), а на второй его вход подается
сигнал с ручного задатчика РЗД-22 (поз. 4-4). Регулятор вырабатывает
регулирующее воздействие и передает его через блок ручного управления БРУ-22
(поз. 4-5) и бесконтактный магнитный пускатель ПБР-2М (поз. 4-6), который
управляет исполнительным механизмом регулирующего клапана (поз. 4-7) типа
МЭО-40/63-0,24И-84.
В качестве первичного преобразователя
используется рН-метр (поз. 5-1). С него неунифицированный сигнал передается на
преобразователь (поз. 5-2). Затем сигнал передается на самопишущий прибор (поз.
5-3) со световой сигнализацией по минимальному значению (сигнальная лампа HL1).
Затем сигнал подается на один вход аналогового регулятора (поз. 5-5), а на
второй его вход подается сигнал с ручного задатчика (поз. 5-4). Регулятор
вырабатывает регулирующее воздействие и передает его через блок ручного
управления (поз. 5-6) и бесконтактный магнитный пускатель (поз. 5-7), который
управляет исполнительным механизмом регулирующего клапана (поз. 5-8).
Контур регулирования уровня в емкости Е2 с
коррекцией по расходу кислоты из емкости Е1.
В качестве первичного преобразователя
используется акустический уровнемер (поз. 6-1), сигнал с которого поступает на
самопишущий прибор (поз. 6-2). Затем сигнал подается на один вход аналогового
регулятора (поз. 6-4), а на второй его вход подается сигнал с ручного задатчика
(поз. 6-3). В контуре 12 в качестве первичного преобразователя расхода
используется электромагнитный расходомер ( поз. 7-1). Затем сигнал передается
на самопишущий прибор (поз. 7-2). Затем сигнал подается на вычислительное
устройство (поз. 7-4), выполняющее функцию умножения на коэффициент К, который
подается на второй его вход с ручного задатчика (поз. 7-3). Далее полученное
значение передается на вход аналогового регулятора (поз. 6-4). Регулятор
вырабатывает регулирующее воздействие и передает его через блок ручного
управления (поз. 6-5) и бесконтактный магнитный пускатель (поз. 6-6), который
управляет исполнительным механизмом регулирующего клапана (поз. 6-7).
Контур каскадного регулирования температуры
подачи смеси в верхнюю часть насадочной колонны НК.
В качестве первичного преобразователя
используется ультрозвуковой расходомер (поз. 8-1), сигнал с которого поступает
на самопишущий прибор (поз. 8-2). Затем сигнал подается на вход аналогового
регулятора (поз. 8-3).
В контуре 15 в качестве первичного
преобразователя используется термосопротивление ( поз. 9-1). Затем сигнал
передается на самопишущий прибор (поз. 9-2) со световой сигнализацией по
максимальному значению (сигнальная лампа HL2). Затем сигнал подается на один
вход аналогового регулятора (поз. 9-4), а на второй его вход подается сигнал с
ручного задатчика (поз. 9-3). Далее вырабатывается регулирующее воздействие и
передается на вход аналогового регулятора (поз. 8-3). Регулятор вырабатывает
регулирующее воздействие и передает его через блок ручного управления (поз.
8-4) и бесконтактный магнитный пускатель (поз. 8-5), который управляет
исполнительным механизмом регулирующего клапана (поз. 8-6).
Остановка/запуск двигателей насосов Н1 и Н2
оператором по месту и со щита управления.
При остановке/запуске двигателя насоса сигнал
поступает на переключатель (поз. SА1 и поз. SА2) с кнопок, которые расположены
на щите управления (поз. SB2 и поз. SB4) или по месту (поз. SB1 и поз. SB3).
Затем сигнал передается на не реверсивный магнитный пускатель (поз. КМ1 и поз.
КМ2), который и запускает/останавливает двигатели насосов Н1 и Н2.
Заключение
В данной работе была разработана схема
автоматизации процесса производства серной кислоты. Автоматизация приводит к
улучшению основных показателей эффективности производства: улучшению качества
продукции, снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению
производительности труда.
Внедрение автоматических устройств обеспечивает
высокое качество продукции, безаварийную работу оборудования, исключает случаи
травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоёмов
промышленными отходами.
При выборе приборов и средств автоматизации
учитывались условия функционирования приборов и систем (степень пожаро- и
взрывоопасности процесса, агрессивность среды и т.п.), предельные значения и
диапазон изменения параметров процесса, требования к точности контроля и
регулирования, быстродействию, надежности и другие факторы.
Схема выполнена на листе формата А2.
К схеме прилагается заказная спецификация, оформленная
и выполненная по Госстандарту.
Литература:
.
Голубятников
В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической
промышленности: Учеб. для техникумов. - М.: Химия, 1985. - 352 с.
2.
Шувалов
В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А.. Автоматизация производственных
процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1991. - 480 с.
3.
Проектирование
систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ А.С. Клюев,
Б.В.
Глазов,
А.Х.
Дубровский,
А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.
4.
Промышленные
приборы и средства автоматизации: Справочник/ Под ред. В.В. Черенкова. - Л.:
1987. - с.
5.
Аналоговые
и цифровые регуляторы и исполнительные механизмы в системах автоматизации
технологических процессов: Метод. Указания / Под ред.: Харазова В.Г. ЛТИ им.
Ленсовета. - Л., 1992. - 60 с.
7.
Приборы
и средства автоматизации технологических процессов: Метод. Указания / Под ред.:
Харазова В.Г. ЛТИ им. Ленсовета. - Л., 1990. - 56 с.