Производство аммиачной селитры (стадия 2)

Минобрнауки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)"

КУРСОВАЯ РАБОТА Тема: «Производство аммиачной селитры (стадия 2)»

Учебная дисциплина Система управления химико-технологическими процессами Студент В. П. Иванова Руководитель А. А. Пешехонов

2013 г.

Содержание Введение

1. Краткая характеристика объекта автоматизации

2. Основные решения автоматизации

3. Описание функциональной схемы автоматизации

3.1 Контур стабилизации давления в линии подачи сокового пара

3.2 Контур регулирования соотношения расходов щелока и раствора доломита на входе в сборник СБ

3.3 Контур регулирования температуры конденсата сокового пара из барометрического конденсатора БК1 с коррекцией по расходу прямой воды

3.4 Контур регулирования уровня в кубе грануляционной башни ГБ

3.5 Контроль всех оставшихся регулируемых параметров

3.5.1 Контроль давления в линии отвода к вакуум-насосу

3.5.2 Контроль давления на входе в сепаратор СП

3.5.3 Запуск двигателя насоса на линии подачи щелока

3.5.4 Запуск двигателя насоса на линии выгрузки щелока из СБ

3.5.5 Запуск двигателя транспортера Заключение Литература Введение Комплексной автоматизации и механизации производств химической промышленности уделяется огромное внимание, поскольку протекание химико-технологических процессов характеризуется сложностью, высокой скоростью и чувствительностью к отклонениям от заданных режимов, вредностью среды рабочей зоны, взрыво-, пожароопасностью перерабатываемых веществ.

Проблемами автоматизации химической промышленности являются недостаток информации о протекании высоко-сложных технологических процессов химической промышленности, а также трудности при сопоставлении имеющихся данных для проведения качественного анализа деятельности предприятия химической промышленности с целью оптимизации его работы.

Современная автоматизация предприятия химической промышленности широко используется для оптимизации таких важных показателей работы химического предприятия, как уровень безопасности персонала, защита окружающей среды, соответствие стандартам контроля качества. Внедрение автоматизации технологических процессов химической промышленности приводит к снижению себестоимости продукции, а также максимальному повышению эффективности производства товаров массового потребления, спец. химикатов, органических (неорганических) продуктов, как с непрерывными, так и периодическими процессами предприятий химической промышленности.

На основе современных технологий автоматизации химической промышленности ее производственные данные становятся базой для принятия управленческих решений.

Предприятия химической промышленности широко применяют различные технологические схемы, главным образом использующие химические методы, в основе которых лежат глубокие качественные изменения, а также превращения веществ и материалов, их состава, свойств, состояния, внутренней структуры.

Ряд производств химической промышленности характеризуется значительным потреблением тепловой, а также электрической энергии, это определяет повышенные требования к организации качественного энергоснабжения предприятия для обеспечения его четкого и бесперебойного функционирования.

Предприятия химической промышленности работают в условиях постоянного присутствия различных опасных веществ; многие технологические процессы протекают при высоких давлениях и температурах. Это определяет повышенные требования к охране труда и технике безопасности на химическом предприятии. Вредные производства особенно требуют внедрения надежных систем автоматизации химических процессов.

Большинство технологических процессов химического производства протекают непрерывно в пределах цеха и всего предприятия в целом. Непрерывность протекания химико-технологических процессов обусловливает большое значение бесперебойного обеспечения химического производства сырьем и материалами, а также особой организации работы обслуживающего персонала.

Особенностью технологического оснащения химических предприятий является применение закрытых аппаратов непрерывного либо периодического действия, что затрудняет непосредственное наблюдение за ходом химико-технологических процессов, состоянием технологического оборудования, а также учетом количества полуфабрикатов, используемых на различных этапах производства. Это обусловливает оснащение технологических аппаратов современными автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП) химической промышленности. Особые требования предъявляются системам автоматизации химических предприятий для обеспечения систематического контроля исправности технологического оборудования, а также проведения своевременных осмотров и ремонтов.

1. Краткая характеристика объекта автоматизации Описание процесса.

Упаривание слабого щелока (слабокислого раствора аммиачной селитры), полученного на стадии нейтрализации разбавленной азотной кислоты газообразным аммиаком (стадия 1), до 98.5% осуществляется под вакуумом в две ступени. Первоначально в выпарном аппарате ВП1 концентрация щелока доводится до 82%, а затем в выпарном аппарате ВП2-до заданной.

Слабый щелок подается в нижнюю часть выпарного аппарата ВП1. В качестве греющего агента в выпарном аппарате первой ступени в основном используется соковый пар. Дополнительно к нему подают водяной пар. По мере увеличения концентрации сокового пара в греющей камере выпарного аппарата накапливаются инертные газы, ухудшающие теплопередачу. Для обеспечения нормальной работы аппарата ВП1 предусмотрена продувка межтрубного пространства с выбросом инертных газов в атмосферу.

Упаренный щелок из аппарата ВП1 перемещается в сборник СБ. Здесь для улучшения качества получаемой селитры к щелоку добавляют раствор доломита, снижающего слеживаемость селитры.

Из сборника СБ щелок перекачивается в выпарной аппарат ВП2. В сепараторе СП производится разделение выпаренного раствора на соковый пар и концентрированный раствор — плав. Соковый пар проходит в барометрически конденсатор БК2, а плав подается в грануляционную башню ГБ. Гранулированная аммиачная селитра (конечный продукт) выводится из башни по выходному патрубку транспортером ТР.

аммиачный селитра пар конденсатор Технологическая схема.

Состав технологической схемы: ВП1 и ВП2-выпарные аппараты 1 и 2 степеней; СБ — сборник; СП — сепаратор; БК1 и БК2 — барометрические конденсаторы; ГБ — грануляционный конденсатор; ТР — транспортер; Н1 и Н2 — насосы.

2. Основные решения автоматизации

1.Разработан контур стабилизации давления в линии подачи сокового пара (G1>P1).

2.Разработан контур регулирования соотношения расходов щелока и раствора доломита на входе в сборник СБ (G2>F2

3.Разработан контур регулирования температуры конденсата сокового пара из барометрического конденсатора БК1 с коррекцией по расходу прямой воды (G4>Т4

4.Разработан контур регулирования уровня в кубе грануляционной башни ГБ изменением положения затвора в выходном патрубке (G5>L5). Для измерения уровня используем емкостной уравнемер.

5.Обеспечен контроль всех регулируемых параметров, а также:

— Давления в линии отвода к вакуум-насосу (Р6);

— Давления на входе в сепаратор СП (Р7).

6.Предусмотрена световая сигнализация отклонения следующих параметров:

— отклонение от нормального диапазона давления на входе в выпарной аппарат ВП1 (Р1мин< P1< P1макс);

— превышение давления в реакторе (P7 > P7 _макс).

7.Разработана схема запуска/остановки двигателей насосов Н1, Н2 и транспортера ТР оператором, как по месту, так и со щита управления или с рабочей станции.

8.Продублирована разработанная на локальных средствах автоматизации система управлением с микропроцессорного контроллера (МПК) и рабочей станции.

9.Выполнен подбор приборов для реализации контура регулирования давления на входе в ВП1 (G1>Р1) с учётом следующих условий: давление 2,5 МПа, расход сокового пара 40 м3/ч, параметры трубопровода D_y=100 мм, P_y= 5 МПа.

3. Описание функциональной схемы автоматизации

3.1 Контур стабилизации давления в линии подачи сокового пара Унифицированный сигнал с датчика давления ROSEMOUNT (поз.1−1), поступает на самопишущий прибор КСУ2 (поз.1−2), снабженный двумя световыми сигнализациями (HL1 и HL2), для показания, регистрации и сигнализации текущего значения давления. Затем сигнал поступает на один вход регулирующего блока Р27 (поз. 1−4), ко второму входу которого подключен ручной задатчик РЗД-22 (поз. 1−3). Регулятор вырабатывает регулирующее воздействие и направляет его на блок ручного управления БРУ-32 (поз. 1−5). Далее сигнал следует на пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М (поз. 1−6), а затем на механизм электрический однооборотный (МЭО16/10−025), подключенный к регулирующему клапану (15с920нж1) (поз. 1−7).

3.2 Контур регулирования соотношения расходов щелока и раствора доломита на входе в сборник СБ В качестве датчика расхода используется ультразвуковой расходомер. Унифицированный сигнал с ультразвукового расходомера (поз.2−1) подается на самопищущий прибор (поз.2−2). Затем сигнал поступает на один вход блока вычислительных операций (умножение) (поз.2−4) и на второй вход регулятора поступает заданное значение расхода, формируемое вручную с помощью ручного задатчика (поз.2−3). После этого сигнал подается на один вход регулятора (поз.3−3), к другому входу регулятора подается сигнал с самопищущего прибора (поз.3−2). Регулятор вырабатывает регулирующее воздействие и направляет его на блок ручного управления (поз.3−4), потом на магнитный пускатель (поз.3−5). А затем на электрический клапан (поз.3−6).

3.3 Контур регулирования температуры конденсата сокового пара из барометрического конденсатора БК1 с коррекцией по расходу прямой воды Унифицированный сигнал с термопреобразователя сопротивления (поз.4−1) поступает на самопищущий прибор (поз.4−2). Затем сигнал поступает на один вход регулятора (поз.4−4) и на другой его вход подается сигнал с ручного задатчика (поз.4−3).

Для измерения расхода используется расходомер переменного перепада давлений: не унифицированный сигнал с диафрагмы (поз. 5−1) поступает на дифманометр (поз. 5−2), а затем в блок извлечения корня (поз. 5−3).Отсюда сигнал поступает на самопишущий прибор (поз. 5−4), откуда идет на один из входов блока вычислительных операций (умножения) (поз. 5−6), ко второму входу подключен ручной задатчик (поз. 5−5). Далее сигнал поступает в регулятор (поз.4−4).

Регулятор вырабатывает регулирующее воздействие и направляет его на блок ручного управления (поз.4−5), потом на магнитный пускатель (поз.4−6). А затем на электрический клапан (поз.4−7). При вращении выходного вала исполнительного механизма, связанный с ним регулирующий клапан увеличивает или уменьшает проходное сечение трубопровода подвода прямой воды, изменяя тем самым ее расход.

3.4 Контур регулирования уровня в кубе грануляционной башни ГБ Унифицированный сигнал с емкостного уровнемера (поз.6−1) поступает на самопищущий прибор (поз.6−2). Затем сигнал поступает на один вход регулятора (поз.6−4) и на другой его вход подается сигнал с ручного задатчика (поз.6−3). Регулятор вырабатывает регулирующее воздействие и направляет его на блок ручного управления (поз.6−5), потом на магнитный пускатель (поз.6−6). А затем на электрический клапан (поз.6−7).

3.5 Контроль всех оставшихся регулируемых параметров

3.5.1 Контроль давления в линии отвода к вакуум-насосу В качестве первичного преобразователя для измерения давления в используется преобразователь абсолютного давления (поз.7−1), унифицированный сигнал с которого подается на самопишущий прибор (поз.7−2), служащий для показания и регистрации текущего значения давления.

3.5.2 Контроль давления на входе в сепаратор СП В качестве первичного преобразователя для измерения давления используется преобразователь абсолютного давления (поз.8−1), снабженный световой сигнализацией (HL2). Унифицированный сигнал с которого подается на самопишущий прибор (поз.8−2), служащий для показания и регистрации текущего значения давления.

3.5.3 Запуск двигателя насоса на линии подачи щелока Включение/отключение двигателя насоса осуществляется с помощью блока ручного управления (поз. SА1), который выполняет функции перехода с автоматического на ручной режим с помощью кнопок «'больше», «меньше», функции дистанционного управления исполнительным механизмом. Импульсное регулирующее воздействие подается на реверсивный магнитный пускатель (поз. КМ1), который воздействует на привод электродвигателя насоса. Включение по месту и со щита осуществляется кнопками (поз. SВ1 и SB2).

3.5.4 Запуск двигателя насоса на линии выгрузки щелока из СБ Включение/отключение двигателя насоса осуществляется с помощью блока ручного управления (поз. SА2), который выполняет функции перехода с автоматического на ручной режим с помощью кнопок «'больше», «меньше», функции дистанционного управления исполнительным механизмом. Импульсное регулирующее воздействие подается на реверсивный магнитный пускатель (поз. КМ2), который воздействует на привод электродвигателя насоса. Включение по месту и со щита осуществляется кнопками (поз. SВ3 и SB4).

3.5.5 Запуск двигателя транспортера Включение/отключение двигателя насоса осуществляется с помощью блока ручного управления (поз. SА3), который выполняет функции перехода с автоматического на ручной режим с помощью кнопок «'больше», «меньше», функции дистанционного управления исполнительным механизмом. Импульсное регулирующее воздействие подается на реверсивный магнитный пускатель (поз. КМ3), который воздействует на привод электродвигателя насоса. Включение по месту и со щита осуществляется кнопками (поз. SВ5 и SB6).

Заключение

Была разработана схема автоматизации процесса производства аммиачной селитры. Схема выполнена в щитовом исполнении и с использованием микропроцессорной техники.

1.Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ под ред. В. В. Черникова. — Л:1987г.

2.Методические указания № 387, 571.

3.Бородин И. Ф., Судник Ю. А.: «Автоматизация технологических процессов». — М.: КолосС, 2004.

4. Голубятников В. А., Шувалов В. В.: «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебник для техникумов.» — М.: Химия, 1985.

5. http ://www.metran.ru/

6. Пешехонов А.А.