Файл: 1. Описание объекта автоматизации.doc

Содержание

Введение

Темой дипломного проекта является "Разработка автоматизированной системы управления процессом производства серной кислоты".

Актуальность данной темы заключается в том, что эффективное управление внешнеэкономической деятельностью в современных условиях рынка - необходимое условие повышения эффективности бизнеса, создания, развития и реализации, конкурентных преимуществ предприятия.

Основная цель дипломного проекта: автоматизировать систему управления процесса производства серной кислоты.

Для достижения поставленной цели предполагается:

1. 
   выбрать объект для автоматизации производственного процесса - процесс производства серной кислоты;
   
2. 
   собрать и проанализировать основные технические показатели оборудования для производства серной кислоты на предприятии;
   
3. 
   построить математическую модель и оптимизировать технологический процесс;
   
4. 
   развитие и реконструкция материальной базы;
   
5. 
   внедрение нового оборудования, повышение качества и объема выпускаемой продукции.
   

Объектом исследования послужило промышленно-производственное предприятие ООО "Балаковские минеральные удобрения" города Балаково.

Производство серной кислоты - одно из важнейших и крупномасштабных производств как в химической промышленности, так и в народном хозяйстве. Это определяется той ролью, которую играет серная кислота во многих отраслях народного хозяйства - в производстве практически всех видов минеральных удобрений, которая является одним из наиболее крупных потребителей серной кислоты (40%), в промышленности органического синтеза (30%), в качестве электролита почти во всех процессах электролиза цветных металлов, в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.

---

В большинстве производств серная кислота является основным компонентом. Она самая дешёвая и самая сильная кислота.

Важнейшей задачей сернокислотной промышленности является непрерывное совершенствование производства путём использования новейших достижений науки и техники, распространения передового опыта внедрения новых приемов и методов работы.

1. Описание объекта автоматизации

1.1 Описание технологического процесса

В данной схеме применен метод двойного контактирования и двойной абсорбции. Сущность метода состоит в том, что, после первой ступени окисления сернистого ангидрида в серный, технологический газ выводится из контактного аппарата на абсорбцию образовавшегося серного ангидрида (SO₃), а затем опять направляется на окисление оставшегося в газе сернистого ангидрида (SO₂) на вторую ступень окисления, после чего вновь направляется на абсорбцию.

Процесс получения серной кислоты методом двойного контактирования с промежуточной абсорбцией состоит из следующих основных стадий.

Осушка атмосферного воздуха концентрированной серной кислотой. Сушильный цикл предназначен для осушки атмосферного воздуха от содержащихся в нем водяных паров.

Осушка воздуха производится концентрированной серной кислотой в сушильной башне (поз.840). При поглощении паров воды серной кислотой выделяется большое количество тепла, вследствие чего кислота нагревается и частично испаряется.

Сушильная башня (поз.840) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат из углеродистой стали, внутри футерованный кислотоупорным кирпичом. Для увеличения поверхности соприкосновения реагирующих фаз башня заполнена керамической насадкой из инталокса. В верхней части башни установлена оросительная система, состоящая из коллектора, центрального желоба и боковых желобов. Над системой орошения установлен демистер, предназначенный для улавливания брызг кислоты, увлекаемых потоком воздуха. Демистер изготовлен из углеродистой стали. В цилиндрической части его установлены патроны, обтянутые фториновым полотном.

Воздух с температурой 20-75 ºС подается в нижнюю часть сушильной башни (поз.840) из машинного отделения, где установлено две газодувки (поз.903 А, В). Одна из газодувок - в работе, другая - в резерве. На всасывающем коллекторе обеих воздуходувок установлен фильтр (поз.908) для очистки воздуха от взвешенных частиц.

---

Атмосферный воздух в газодувку поступает через входные штуцеры и сжимается при помощи двух сдвоенных рабочих колес. Противотоком поднимающемуся воздуху сушильная башня (поз.840) через оросительную систему орошается серной кислотой с массовой долей моногидрата 98,3-98,9%.

Стекающая по насадке кислота разбавляется поглощенной из воздуха влагой. При поглощении паров воды серной кислотой выделяется большое количество тепла, вследствие чего кислота нагревается до 50-65 ºС. В цикле сушильной башни установлен один погружной насос производительностью 1000 м³/ч.

Сжигание жидкой серы в атмосфере сухого воздуха и утилизация тепла с получением технологического пара. Процесс горения жидкой серы в атмосфере воздуха зависит от условий обжига (температуры, скорости газового потока), от физико-химических свойств (наличия в ней зольных и битумных примесей и другие).

Отфильтрованная жидкая сера поступает из отделения приема и фильтрации жидкой серы первой технологической системы сернокислотного производства по серопроводу поступает в сборники (поз.500) и (поз.503).

Сборник (поз.503) представляет собой сварную цилиндрическую емкость. С внешней стороны сборник оборудован пароспутниками. Обогрев греющих элементов осуществляется паром. Температура жидкой серы в сборнике поддерживается 130-150°С, температура газовой фазы в верхней части сборника не более 170°С. При увеличении температуры газовой среды в верхней части сборника (поз.503) срабатывает сигнализация.

Световая и звуковая сигнализация включатся при увеличении или уменьшении уровня в сборнике поз.503. При максимальном уровне жидкой серы в сборнике поз.503 (Н_макс=4,5 м) закрываются электрозадвижки на линиях подачи серы в этот сборник.

Сборник (поз.500) представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость. Внутри сборник оборудован паровыми регистрами. Верхняя внешняя сторона сборника обогревается снаружи. Обогрев греющих элементов осуществляется паром. Температура жидкой серы в сборнике поддерживается 130-150°С, температура газовой фазы в верхней части сборника не более 170°С. При увеличении температуры газовой среды в верхней части сборника (поз.500) срабатывает сигнализация.

Световая и звуковая сигнализация включатся при увеличении или уменьшении уровня в сборнике поз.500. При максимальном уровне жидкой серы в сборнике поз.500 (Н_макс=4,5 м) срабатывает автоматическая защита, закрываются электрозадвижки на линиях подачи серы в этот сборник.

Из сборников (поз.500) и (поз.503) сера самотеком подается в расходный сборник серы (поз.502). Сборник (поз.502) представляет собой горизонтально расположенную цилиндрическую емкость. С внешней стороны сборник обогревается паром, проходящим по каналам из швеллерного проката.

---

Уровень сборника (поз.502) поддерживается автоматически с помощью регулирующих клапанов установленных на перетоке из сборника (поз.503) и из сборника (поз.500) к сборнику (поз.502).

Температура жидкой серы в сборнике (поз.502) поддерживается 130-150°С, а газовой фазы в верхней части сборника (поз.502) - не более 170°С. При увеличении температуры газовой среды выше заданной (более 170°С) включается звуковая и световая сигнализация. При включении насосов (поз.504 (А, В)) срабатывает световая, а при отключении - звуковая сигнализация. Насосы установлены на крышке сборника. Производительность каждого насоса (поз.504) 45 м³/ч.

Из расходного сборника (поз.502) жидкая сера двумя погружными насосами (поз.504), один из которых резервный, подается на форсунки циклонных топок в энерготехнологический котел РСК - 75/40 (поз.501) для сжигания серы. Топка котла состоит из двух циклонов и камеры догорания.

Циклонные топки внутри футерованы огнеупорными материалами. В топках установлены серные форсунки механического типа с паровыми рубашками в количестве 8 штук по 2 форсунки с каждой стороны топки.

Каждая циклонная топка имеет горелку природного газа типа ГМ-10, предназначенную для предварительного разогрева циклонных топок перед включением их на сжигание серы.

Осушенный в сушильной башне воздух, газодувкой подается в энерготехнологический котел РКС-75/40 на сжигание серы. При сжигании серы в серных топках образуется газ с содержанием диоксида серы (SО₂₎ не более 12 % (объемных).

Технологический газ из топки котла поднимается вверх, последовательно проходя испарительное устройство первой ступени (чистый отсек барабана) и испарительное устройство второй ступени (солевой отсек барабана). На выходе из котла технологический газ охлаждается до температуры 390-420 ^оС. Для регулирования температуры газа в верхней части энерготехнологический котел РКС-95/40 существует система из трех шиберов, центральный шибер представляет собой байпас испарительного устройства.

В газоход энерготехнологического котла (поз.501) предусмотрена подача осушенного воздуха для доохлаждения газа перед подачей его на 1-й слой контактного аппарата (поз.890).

В верхней части котла имеются взрывные клапаны (мембраны) по газу и по воздуху, которые предназначены для сохранения конструкции котла при взрыве природного газа при розжиге топки.

Энерготехнологический котел (поз.501) водотрубный с естественной циркуляцией, типа РКС-75/40, одноходовой по газу предназначен для охлаждения сернистых газов при сжигании жидкой серы и выработки перегретого пара с температурой 430-450°С при давлении 3,9-4,4 МПа.

---

Энерготехнологический котел (поз.501) состоит из следующих основных узлов: барабана с внутрибарабанным устройством, испарительного устройства с конвективным пучком, трубчатого охлаждающего каркаса, топки состоящей из двух циклонов и переходной камеры, портала, каркаса под барабан, пароперегревателей 1-ой и 2-ой ступени, экономайзеров 1-ой и 2-ой ступени.

Температура газа после топок перед котлом повышается до 1170 ^оС. Охлаждение сернистого ангидрида происходит в энерготехнологическом котле, в результате чего температура газа снижается до 390-420 ^оС и образуется перегретый пар, который направляется на турбину. Охлажденный сернистый ангидрид направляется на последующую стадию производства серной кислоты - окисление в контактном аппарате (поз.890).

Температура жидкой серы в сборнике (поз.502) поддерживается 130-150°С, а газовой фазы в верхней части сборника (поз.502) - не более 170°С. При увеличении температуры газовой среды выше заданной (более 170°С) включается звуковая и световая сигнализация. При включении насосов (поз.504 (А, В) срабатывает световая, а при отключении - звуковая сигнализация. Насосы установлены на крышке сборника. Производительность каждого насоса (поз.504) 45 м³/ч.

Окисление сернистого ангидрида до серного на ванадиевом катализаторе. Учитывая условия ведения процесса окисления SО₂ в SО₃, регламентируемая степень превращения не менее 99,6%, достигается поочередным контактированием газовой смеси в 4-х слойном контактном аппарате (поз.890) со ступенчатым охлаждением газа в теплообменниках. Окисление сернистого ангидрида в серный в контактном аппарате осуществляется посредством кислорода, содержащегося в газе.

Контактный аппарат (поз.890) представляет собой стальной вертикальный цилиндрический аппарат, футерованный внутри огнеупорным кирпичом и теплоизолированный снаружи. По центру контактного аппарата проходит опорная труба. Между трубой и корпусом аппарата на четырех отметках смонтированы радиальные балки, на которых установлены чугунные колосники. На колосники настилается сетка из нержавеющей стали с ячейками 10х10 мм, на которую укладывается слой кварца с размером кусков 20х25 мм высотой 50 мм. На кварц равномерно насыпается контактная масса. Каждый слой контактного аппарата имеет свой вход и выход газа и снабжен двумя люками: над слоем контактной массы и под полкой.

Слои контактной массы в контактном аппарате (поз.890) располагаются (сверху вниз) в следующей последовательности: 1-й, 2-й, 3-й и 4-й.

---