Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Черкасский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

МВ Кта КХТП до вик. КР.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

222 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 44

Зразок виконання курсової роботи

3 РІШЕННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Стадія окислення аміаку на виробництві слабкої азотної кислоти представлена загальною сумарною реакцією:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O.

Процес проходить з необхідною швидкістю на каталізаторі. Платина та її сплави вважаються найкращими каталізаторами, що володіють вибірковістю щодо окислення аміаку і оксид азоту (II). На таких каталізаторах в умовах високих температур в оксид азоту (II) перетворюється до 99% аміаку. Окислення аміаку на чистій платині починається при температурі 145 ⁰С, а при 300 ⁰С вже спостерігається утворення оксиду азоту (II) в помітних кількостях.

Оптимальний температурний режим окислення аміаку при атмосферному тиску, враховуючи втрати каталізатору, лежить в інтервалі 800 – 840 ⁰С, а в системах, що працюють під тиском 0,7 – 0,9 МПа – від 880 до 900 ⁰С. Підвищення температури від 700 до 900 ⁰С дозволяє збільшити швидкість реакції приблизно в 3 рази.

Попереднє підігрівання аміачно – повітряної суміші (АПС) до 160 – 240 ⁰С перед подачею на каталізатор значно прискорює його розігрівання та вихід на робочий режим контактного апарату.

Для окислення аміаку в переважній кількості випадків застосовують повітря. Тому вміст аміаку в АПС обмежується вмістом кисню в повітрі. Оптимальною концентрацією аміаку в АПС може вважатися його найбільший вміст, при якому ще можливим є високий ступінь окислення аміаку до оксиду азоту (II) (співвідношення О₂ : NH₃ < 2). Різке зниження ступеню конверсії аміаку наступає при О₂ : NH₃ < 1,7 (вміст аміаку в АПС 11,5% об.).

Підвищення О₂ : NH₃ > 2 на ступінь конверсії аміаку впливає незначною мірою. В виробничих умовах вміст аміаку в АПС підтримують в межах 9,5 – 11,5% об., т.б. О₂ : NH₃ = 1,7 – 2.

Суміш аміаку з повітрям здатні до самозаймання та вибуху. В межах температур 700 – 800 ⁰С само спалах відбувається для будь – яких концентрацій аміаку в АПС. В присутності каталізатору можливість само спалаху АПС зменшується.

Нижня межа небезпеки вибуху АПС при атмосферному тиску складає 13,8 % об.; в умовах тиску 0,5 і 0,8 МПа ця межа знижується та складає 13 і 12,4 % об. відповідно. В зв’язку з цим необхідно передбачити міри, що попереджають спалах АПС до подачі на каталізатор. Концентрація аміаку в АПС не повинна перевищувати 14,4 % об.

Робота контактного апарату в умовах високого тиску дає можливість підвищити продуктивність установки і можливість спрощення конструкції контактного апарату. Головним недоліком окислення аміаку за таких умов є великі втрати каталізатору та підвищення температури проведення процесу у 0,9 – 1,1 рази.

Аналізуючи умови проведення процесу окислення аміаку в контактному апараті з точки зору підбору параметрів регулювання, контролю, сигналізації та блокування, можна зробити наступний висновок:

1. У якості параметрів, за допомогою яких буде проведено регулювання технологічним процесом вибираємо:

- температуру аміаку перед змішувачем (подачею пари в теплообмінник);

- температуру аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат (подачею пари в теплообмінник);

- концентрацію аміаку в аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат (регулюванням подачі аміаку в змішувач);

- температуру нітрозних газів на виході з котла - утилізатора (подачею котлової води в теплообмінник котла – утилізатора);

2. У якості параметрів, за допомогою яких буде проведено контроль за технологічним процесом вибираємо:

- температуру аміаку перед змішувачем;

- температуру повітря перед подачею в змішувач;

- температуру аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат;

- концентрацію аміаку в аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат;

- температуру нітрозних газів на виході з котла - утилізатора ;

- температуру в контактному апараті;

- рівень в збірниках рідкого аміаку;

- витрати повітря, аміаку, пари, котлової води.

3. У якості параметрів сигналізації допустимих значень параметрів технологічного процесу вибираємо:

- концентрацію аміаку в аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат;

- температуру в контактному апараті;

- рівень в збірниках рідкого аміаку.

4. У якості параметру по якому буде проведено блокування на випадок виникнення аварійної ситуації обираємо концентрацію аміаку в аміачно – повітряної суміші перед подачею в контактний апарат. При підвищенні концентрації аміаку в суміші вище 13,2% необхідно передбачити аварійне відключення подачі газоподібного аміаку в змішувач [ 4, 5 ].

4. ВИЗНАЧЕННЯ ОБ’ЄМУ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Таблиця 4.1 – Об’єм автоматизації технологічного процесу

Технологічний об’єкт	Параметр, що вимірюють або регулюють	Можливий діапазон зміни параметру	Місце відбору імпульсу	Вимоги до схеми автоматизації	Примітки
1	2	3	4	5	6
трубопровід газоподібного аміаку	температу-ра	80-110 ⁰С	на вході в змішувач	вимірювання регулювання	регулюван-ня подачею пари
трубопровід аміачно-повітряної суміші	температу-ра	170-230 ⁰С	на виході із змішува-ча	вимірювання регулювання	регулюван-ня подачею оборотної води
трубопровід аміачно-повітряної суміші	концентра-ція аміаку	9,5-11 % об.	на вході в контак-тний апарат	вимірювання регулювання, сигналізація	регулюван-ня подачею аміаку в змішувач
трубопровід аміачно-повітряної суміші	концентра-ція аміаку	більше ніж 13,2 % об.	на вході в контак-тний апарат	блокування, сигналізація	блокування подачі аміаку в змішувач
газохід	температу-ра нітроз- них газів	230-285 ⁰С	після котла-утилізато-ра	вимірювання регулювання	регулюван-ня подачею котлової води в котел-утилізатор
трубопроводи	витрати	15-30 м³/год.	пари	вимірювання	багато шкальний прилад
трубопроводи	витрати	20-35м³/год.	котлової води	вимірювання	багато шкальний прилад
трубопроводи	витрати	4-7,5 тис.м³/год.	аміаку	вимірювання	багато шкальний прилад
трубопроводи	витрати	42-60 тис.м³/год.	повітря	вимірювання	багато шкальний прилад
ємкості рідкого аміаку	рівень	2-2,5 м	всередині ємкостей	вимірювання сигналізація	максимум, мінімум
контактний апарат	температу-ра	880-910 ⁰С	всередині апарату	вимірювання сигналізація	максимум, мінімум

5 СХЕМА РОБОТИ ПРИЛАДІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ

5.1 Блок контролю та регулювання температури аміаку, що поступає в змішувач

Для контролю за рівнем температури аміаку у якості датчика вибираємо вимірювальний перетворювач температури 13ДТ73 для неперервного перетворення температури в пневматичний сигнал 0,02-0,1 МПа (діапазон вимірювання 0 – 600 ⁰С), який встановлено на трубопроводі подачі аміаку перед входом в змішувач. Пневматичний сигнал від датчика по каналам зв’язку передається на вторинний прилад ПКР.1 прилад контролю пневматичний для запису і показання величини одного параметру. Далі сигнал поступає на регулятор ПР3.31.М - пристрій пневматичний регулюючий ізодромний, який порівнює рівень сигналу, що поступає від вторинного приладу із заданим та видає результуючий пневматичний сигнал на виконавчий пристрій 25ч32нж – регулюючий клапан з пневматичним мембранним виконавчим механізмом, який встановлено на трубопроводі подачі пари в теплообмінник нагрівання аміаку.

5.2 Блок контролю та регулювання температури аміачно – повітряної суміші на вході в контактний апарат

Для контролю за рівнем температури аміачно-повітряної суміші у якості датчика вибираємо вимірювальний перетворювач температури 13ДТ73 для неперервного перетворення температури в пневматичний сигнал 0,02-0,1 МПа (діапазон вимірювання 0 – 600 ⁰С), який встановлено на трубопроводі подачі аміаку на виході із в змішувача. Пневматичний сигнал від датчика по каналам зв’язку передається на вторинний прилад ПКР.1 прилад контролю пневматичний

для запису і показання величини одного параметру. Далі сигнал поступає на регулятор ПР3.31.М - пристрій пневматичний регулюючий ізодромний, який порівнює рівень сигналу, що поступає від вторинного приладу із заданим та видає результуючий пневматичний сигнал на виконавчий пристрій 25ч32нж – регулюючий клапан з пневматичним мембранним виконавчим механізмом, який встановлено на трубопроводі подачі води в охолоджувач повітря.

5.3 Блок контролю та регулювання концентрації аміаку в аміачно-повітряній суміші на вході в контактний апарат

Для контролю за концентрацією аміаку в аміачно-повітряній суміші у якості датчика вибрано газоаналізатор ГОА-4 для аналізу концентрацій аміаку в газовій суміші (діапазон вимірювань 0 – 20% об.). Датчик встановлено на трубопроводі подачі аміаку в контактний апарат. Електричний сигнал, що поступає від датчика перетворюється в електропневматичному перетворювачі ЕПП в пневматичний сигнал (вхід 0-5 мА, вихід 0,02 – 0,1 МПа), який по каналам зв’язку передається на вторинний прилад ПКП.1Е – прилад контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини одного параметру і сигналізації заданого діапазону його значень. Далі сигнал поступає на регулятор ПР3.31.М - пристрій пневматичний регулюючий ізодромний, який порівнює рівень сигналу, що поступає від вторинного приладу із заданим та видає результуючий пневматичний сигнал на виконавчий пристрій 25ч32нж – регулюючий клапан з пневматичним мембранним виконавчим механізмом, який встановлено на трубопроводі подачі аміаку в змішувач.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических предприятий. – М., «Машиностроение». – 1983, 464 с.
Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М., «Химия», 1972, 247 с.
Шкатов Е.Ф., Шувалов В.В. Основы автоматизации технологических процессов химических производств. Учебник для техникумов, - М,: «Химия», 1988. 304 с.
Емельянов А. И., Капник О. В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.
Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. М.: «Химия», 1970. 496 с.
Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Под ред. Б.Д. Кошарського. – Ленинград: Машиностроение. – 1976. – 488 с.
Методичні вказівки до оформлення дипломних, курсових проектів і робіт для студентів хіміко-технологічних спеціальностей \ Укл.: Головченко В.М., Мислюк Є.В., Громико А.В., Столяренко Г.С. – Черкаси: ЧІТІ, 2000. – 32 с.
Контроль та керування хіміко – технологічними процесами: Методичні вказівки до вивчення дисципліни та виконання курсових та контрольної робіт для студентів денної та заочної форм навчання за напрямом 6.051301 ─ ”Хімічна технологія” / Укл.Г.С. Столяренко, А.В. Громико, В.М. Вязовик. – Черкаси: ЧДТУ, 2009. – 38 с.

Р ЕФЕРАТ

Курсова робота: 19 c.; 1 табл.; 6 джерел; 1 креслення.

Мета курсової роботи: Розробити схему стадії конверсії аміаку виробництва неконцентрованої азотної кислоти продуктивністю 220 тис. т/ рік.

В курсовій роботі на основі знань про закнономірності протікання процесу каталітичного окислення аміаку визначено тип схеми автоматики, розроблено типове рішення автоматизації, вибрано об’єкт автоматизації, серед параметрів технологічного режиму вибрано параметри регулювання, контролю, сигналізації та блокування, визначено об’єм автоматизації, підібрано, згруповано в блоки прилади автоматики та показано їх взаємодію для виконання завдання.

АМІАК, КАТАЛІЗАТОР, ОКИСЛЕННЯ, НЕКОНЦЕНТРОВАНА КИСЛОТА, ПРИЛАДИ, АВТОМАТИЗАЦІЯ

М іністерство освіти і науки України

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра хімії та хімічної технології неорганічних речовин

СХЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ СТАДІЇ КОНВЕРСІЇ АМІАКУ

ВИРОБНИЦТВА НЕКОНЦЕНТРОВАНОЇ АЗОТНОЇ КИСЛОТИ

ПРОДУКТИВНІСТЮ 220 тис. т/рік

Пояснювальна записка до курсової роботи з курсу дисципліни

„Контроль та керування хіміко-технологічними процесами”

КР09.ХТ57.07.00.000ПЗ

Керівник:

ст. викладач

Громико А.В.

Виконавець

студентка гр. ХТ-57

Глуханько А.Д.

Допущено до захисту

__________________

Захищено з оцінкою