книги из ГПНТБ / Караваев М.М. Промышленный синтез метанола

лее эффективные холодильники-конденсаторы воздушного охлаж­ дения (рис. 30). Эти аппараты занимают значительно меньшую площадь по сравнению с холодильником-конденсатором типа «тру­ ба в трубе» при одинаковых поверхностях теплообмена. Газ после колонны синтеза проходит внутри оребренных труб, смонтирован­ ных в секции. Снаружи трубы обдуваются воздухом, нагнетаемым вентиляторами. Автоматические системы регулирования (поворот лопастей вентиляторов, жалюзей, впрыск воды для увлажнения воздуха) обеспечивают требуемые режимы работы аппаратов в различных условиях. Устройство аппарата и рациональная си­ стема подачи охлаждающего воздуха обеспечили высокую эффек­ тивность работы, компактность и небольшую металлоемкость его.

Рис. 30. Холодильник-конденсатор воздушного охлаждения.

До последнего времени в производстве метанола использовали поршневые циркуляционные компрессоры. Недостатком компрес­ соров такого типа являются загрязнение газа маслом, небольшая производительность, сложность обслуживания и необходимость в отдельном помещении для их размещения (машинный зал). Прн внедрении новых конструкций насадок колонны синтеза с низким сопротивлением (перепадом давления) можно применять центро­ бежные циркуляционные компрессоры для циркуляционного газа, например компрессор марки ЦЦК-Ю. Этот компрессор состоит из цельнокованного герметического корпуса высокого давления, внут­ ри которого размещен 12-ти ступенчатый центробежный компрес­ сор и асинхронный трехфазный электродвигатель.

78

исходит полного отделения эфира. В тарельчатой колонне меньших

ветственно качество продукта) на колон-

метпнрл- нах предварительной и основной ректи-

____-^ректификатфикации регулируют количеством отби­ раемых предгонов и боковых фракций, изменением подачи флегмы на орошение и греющего пара в испарители. Эти ко­ лонны обычно оснащают колпачковыми, ситчатыми, провальными, туннельными или клапанными тарелками (рис. 33, о, б и б). В настоящее время наиболее эф­ фективными в процессе ректификации ме­ танола являются клапанные тарелки.

Испарители, устанавливаемые на ко­ лоннах, однотипные, но с разной поверх­ ностью теплообмена, определяемой про­ изводительностью колонны. Обычно это кожухотрубные аппараты с естественной циркуляцией теплоносителя. Греющий пар -подают как в трубное, так и в меж­ трубное пространство. Конденсаторы для

выходящих паров — аналогичного типа. В последнее время для конденсации паров используют конденсаторы, охлаждаемые возду­ хом. Для охлаждения готового продукта применяют теплообмен­ ники типа «труба в трубе».

80

Описанные колонны стабильны в работе и дают возможность получать метанол-ректификат высокого качества. Однако они об­ ладают значительной инер­ ционностью и весьма чув­ ствительны к малейшим на­ рушениям технологического режима.

Из . другого оборудова­ ния отделения ректифика­ ции следует рассмотреть конструкцию ионитного фильтра (рис. 34). Это ап-

Рпс. 34. Ионитиыіі фильтр.

парат емкостного типа с крышкой, крепящейся на фланцах. В ниж­ ней части аппарата укреплена решетка с мелкими отверстиями для предотвращения уноса частичек ионита. На решетку укладывают стеклоткань .и насыпают ионит. Пространство между днищем и ре­ шеткой засыпают инертным материалом, например гравием, квар­ цевой крошкой и др. В верхней части фильтра также устанавли­ вают решетки или поролитовые трубки, через которые в фильтр вводят метанол.

При заполнении фильтра перед началом работы или по мере возрастания его сопротивления с целью взрыхления ионита преду­ смотрена подача метанола через нижнюю часть. Объем таких ап­ паратов зависит от заданного срока пробега до регенерации иони­ та и производительности отделения ректификации.

Характеристика основного оборудования отделения ректифика­ ции метанола-сырца приведена в табл. 6.

Та б лица 6. Характеристика оборудования отделения ректификации метанола-сырца

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Современное крупнотоннажное производство метанола невоз­ можно без оперативного контроля и автоматического регулирова­ ния параметров технологического процесса. В производстве мета­ нола предусмотрена централизация и автоматизация управления, рассчитанная на пуск, нормальную работу, остановку агрегата в нормальных условиях и в аварийных случаях.

Контрольно-измерительные и регулирующие приборы разме­ щают на центральном пульте управления производством, с по­ мощью которого осуществляют дистанционный пуск, контроль за выведенными на технологический режим процессами, корректиру­ ют задания автоматическими регуляторами и, в случае необходи­ мости, переходят с автоматического на ручное дистанционное уп­ равление.

В центральном пульте управления, кроме приборов автомати­ ческого контроля температуры, давления, расходов и сигнальной арматуры, устанавливают щиты общецеховых замеров (регуляторы давления природного газа, воздуха, азота, пара и др.). На рис. 35 приведен центральный пульт управления одного из производств метанола. При размещении оборудования вне здания датчики из­ мерителей и регуляторов давления, расхода и газоанализаторов для удобства эксплуатации устанавливают в специальных поме­ щениях. Контроль за работой и пуском насосов, газодувок и дру­ гих машин, устанавливаемых в помещениях, осуществляют на месте.

Рис. 35. Центральный пульт управления.

Измерение температуры

Жидкостно-стеклянные термометры, помещенные в специальные чехлы, используют для измерения температуры в аппарате и ком­ муникациях. Замер основам на изменении объема термометриче­ ской жидкости от температуры (термометры расширения). Термо­ метрической жидкостью служат ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и др. Эти термометры получили большое распространение благодаря простоте отсчета температуры, широкому температур­ ному интервалу (от 190 до 1000°С) и достаточной точности изме­ рения. Цена наименьшего деления шкалы термометра 0,01 °С.

Однако жидкостно-стеклянные термометры имеют существен­ ный недостаток — ими нельзя произвести автоматическую запись показаний. Для дистанционного замера температуры применяют термометры сопротивления и термопары.

Принцип действия термометров сопротивления основан иа свойстве металлов и их сплавов изменять свое электрическое со­ противление при изменении температуры. Чувствительный эле­ мент термометров сопротивления изготавливают из медной (ТСМ) или платиновой (ТСП) проволоки. Температурные пределы изме­ рения термометра типа ТСМ. от — 50 до 180 °С и ТСП — от 200

до 650 °С.

В отличие от термометров расширения термометр сопро­ тивления не является прибором, показывающим температуру, а служит лишь датчиком. Он работает со вторичным электроизме­ рительным прибором (логометры и мосты), измеряющим сопро­ тивление термометра и показывающим соответствующую этому сопротивлению температуру среды.

Принцип действия термопары основан на возникновении термо­ электродвижущей силы в результате нагрева спая двух электро­ дов из различных сплавов. Величина термоэлектродвижущей силы зависит от материала электродов, от температуры горячего и хо­ лодного спаев, называемых соответственно рабочим и свободным концами термопары. Для защиты от воздействия среды термопару помещают в чехлы из стали Х18Н10Т, Х25Т, стали 20, никеля или фарфора.

В отделениях конверсии природного газа, синтеза и ректифи­ кации метанола-сырца для замера температуры применяют хро- мель-алюмелевые (до 1000 °С), хромель-копелевые (до 600 °С) и платино-платино-родиевые (до 1300 °С) термопары.

Термопары работают в комплекте с пирометрическими милли­ вольтметрами и потенциометрами. Автоматические потенциометры служат для контроля, записи и регулирования температуры, за­ меряемой первичным прибором (термопарой). В отличие от мил­ ливольтметров потенциометры автоматически измеряют и запи­ сывают показания температуры в нескольких точках и имеют автоматическую компенсацию температуры холодных спаев термо­ пар. Потенциометры монтируют на щите (или на стене), они пред­

84

Для дистанционного замера количества газовой смеси обычно применяют диафрагмы. Камерная диафрагма представляет собой шайбу, устанавливаемую внутри трубопровода, и имеет отвер­ стие конического сечения. Перепад давления до и после диафраг­ мы измеряется шкальными манометрами (типа ДПП) и бес­ шкальными (типа ДМПК)- Дифференциальные манометры преоб­ разуют перепад в пропорциональный ему пневматический импульс, который передается на вторичный прибор типа МП или РЛ. Шка­ лы приборов обычно градуируют в объемных или массовых едини­ цах расходуемого вещества (кг/ч, м3/ч). Недостатки этих самых распространенных приборов — малый диапазон измерения, зави­ симость показаний расходомера от плотности измеряемой среды, небольшая точность (1,5—2,5% от шкалы прибора). Дифферен­ циальные манометры устанавливают в удобном для обслужива­ ния месте при температуре окружающего воздуха от 5 до 50 °С.

Аналитический контроль производства Для поддержания нормального технологического режима и по­

ных и конечных продуктов производства. Кроме того, на основа­ нии состава материальных потоков рассчитывают материальные и тепловые балансы работы агрегатов конверсии природного газа, синтеза и ректификации метанола-сырца. Состав газовых сме­ сей и растворов метанола по технологическому регламенту анали­ зируют непосредственно в цехе. При необходимости для единич­ ного контроля того или иного потока привлекаются работники центральной лаборатории завода или комбината. В цеховых лабо­ раториях отделений конверсии, синтеза и ректификации метано­ ла-сырца для анализа газовых смесей применяют газоанализато­ ры типа ВТИ-2, принцип действия которых основан на избиратель­ ном поглощении и сжигании компонентов смеси. Этот метод дли­ телен, и точность определения зависит от индивидуальных особен­ ностей лаборанта. Для контроля состава газа применяют также автоматические газоанализаторы, например оптико-акустические типа ОА. Следует заметить, что эти газоанализаторы контролиру­ ют содержание индивидуальных компонентов. Для определения всех компонентов потребуются довольно громоздкие и дорогостоя­ щие щиты управления.

На действующих и проектируемых современных производствах метанола для сокращения времени анализа и повышения точности определения необходимо применять инструментальные методы, та­ кие, как хроматографические, фотоколориметрические, кулономет­ рические, оптико-акустические и спектрофотометрические. На ря­ де действующих производств внедрены хроматографические мето­ ды анализа газовых и жидкостных потоков, что позволило не

86

только значительно ускорить анализ сложных смесей, повысить точность анализа с меньшими затратами труда, но и более гибко управлять процессом в пределах норм технологического режима.

1 АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

Автоматизация процесса синтеза метанола включает: автома­ тическое регулирование основных параметров, обеспечивающих

*стабилизацию заданного технологического режима; автоматиче­ ский контроль за ходом процесса; сигнализацию об аварийных от­ клонениях основных параметров технологических процессов и со­ стояния агрегатов; автоматический перевод агрегатов в положе­ ние, безопасное при аварийном нарушении режима. В производ­ стве метанола предусматривается двухсторонняя микрофонная связь диспетчера с рабочими местами любого отделения и наруж­ ными площадками.

Принципиальная схема контура автоматического регулирова­ ния состоит из датчика, первичного и вторичного приборов, ре­ гулирующего блока и исполнительного механизма. Датчик пере­ дает информацию о замеряемом параметре. Первичный прибор преобразует эту информацию в пропорциональный пневматический

*сигнал и посылает его на вторичный прибор. Вторичный прибор состоит из трех механизмов: один для записи регулируемого (из­ меряемого) параметра, второй для показания величины сигнала задания, третий для показания давления на исполнительном ме­ ханизме. Регулирующий блок предназначен для получения непре­ рывного сигнала, который передается сжатым воздухом на испол­ нительный механизм.

Регулирование температуры. В комплект регулятора темпера­

туры входят термопара, преобразователь типа ПЭП-ТП-62, вто­ ричный прибор 2МП-30В, регулирующий блок 4РБ-32А, реле РП-17М и регулирующий клапан. При изменении температуры тер­ моэлектрический сигнал от термопары поступает в преобразова­ тель, где. превращается в пневматический сигнал с давлением от

^ 0,2 до 1,0 кг/см2. Из преобразователя сигнал поступает во вторич­ ный прибор и далее в камеру регулирующего блока, в котором сравнивается с заданием. Сигнал давления сжатого воздуха, от- f работанный в регулирующем блоке, направляется в камеру реле переключения. После реле пневматический сигнал поступает в мембранную головку регулирующего клапана, который изменяет расход холодного газа на полки. При повышении температуры

~'возрастает давление воздуха на мембрану регулирующего клапа­ на. Подача холодного газа увеличивается и температура снижает­ ся до требуемой по нормам технологического режима, и наоборот.

С панели дистанционного управления можно регулировать тем­ пературу в зоне катализаторного слоя автоматически или дистан­ ционно (вручную). Для этого на панели имеются переключатель и редуктор воздуха.

87