книги из ГПНТБ / Автоматизация переработки каменноугольной смолы

лучения прессованного нафталина являются барабанный кристаллизатор и пресс. Остальные аппараты, за исклю­ чением теплообменных, предназначены для перемещения твердых, тестообразных и жидких веществ. Теплообмен­ ные аппараты достаточно хорошо изучены и в каждом конкретном случае для регулирования процессов тепло­ обмена легко подобрать типовые решения автоматиза­ ции.

Мало изученным остается процесс переработки нафта­ линовой фракции по новой схеме барабанный кристал­ лизатор — пресс. Статику процессов кристаллизации и прессования изучали методом исследования работы схе­ мы в нормальных условиях и выбора оптимальных пара­ метров режима в зависимости от выхода и качественных показателей прессованного нафталина. В ходе исследо­ вания изучали влияние параметров технологического ре­ жима на процесс кристаллизации, который оценивали по толщине корки откристаллизовавшегося на барабанном кристаллизаторе нафталина, и на процесс прессования, эффективность которого определяли по температуре кристаллизации прессованного нафталина и его выходу из шихты.

Как показали исследования, режим кристаллизации нафталиновой фракции при максимальном охлаждении барабанных кристаллизаторов дает корку толщиной 4— 4,5 мм. Чем ниже температура охлаждающей воды и меньше температурный перепад между входящей и вы­ ходящей водой, тем больше толщина нафталиновой корки.

По результатам прессования нафталиновой корки в смеси с горячей фракцией видно, что нафталин, отпрес­ сованный из корки, полученной при «холодном режиме» кристаллизации, при прочих равных условиях получает­ ся более высокого качества.

Из анализа проведенных исследований можно сде­ лать следующие выводы относительно оптимальных ре­

164

жимов кристаллизации нафталиновой фракции концент­ рацией 75—85% и прессования нафталиновой корки с добавлением горячей фракции:

1) температура нафталиновой фракции в ванне крис­ таллизатора должна быть в пределах 70—74° С;

2)температура охлаждающей воды должна состав­ лять 12—25° С;

3)температура отходящей воды 25—35° С;

4)для улучшения кристаллической структуры струж­ ки нафталина необходимо по возможности максимальное время кристаллизации, что обеспечивается применением новых барабанов диаметром 1,6 м с числом оборотов 0,2 об/мин, а также поддержанием максимального уров­ ня фракции в ваннах кристаллизаторов;

5)температура смеси нафталиновой корки (стружки)

игорячей фракции в мешалке пресса должно поддержи­ ваться в пределах 54—55° С;

6)уровень смеси в мешалке пресса должен быть мак­ симальным, так как при этом увеличивается время пере­ мешивания, что способствует улучшению гранулометри­ ческого состава прессуемой массы, создает условия для повышения производительности пресса и снижает кон­ центрацию нафталина в оттеках прессования;

7)температура воды, обогревающей фильтры пресса, должна поддерживаться на 1—60 град выше температу­ ры кристаллизации нафталина;

8)температура масла в гидравлической системе прес­ сов не должна превышать 40 °С.

Таким образом, получение прессованного нафталина заданного качества обеспечивается при условии постоян­ ства температуры и уровня фракции в ваннах кристал­ лизатора, оптимальной степени охлаждения стенок бара­ бана и постоянных температуре и уровне смеси в мешал­ ке пресса.

2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

* Барабанный кристаллизатор

Согласно исследованиям статики процесса кристал­ лизации нафталина, основными каналами регулирова­ ния режима работы барабанного кристаллизатора яв­ ляются:

165

а) расход горячей воды — температура нафталиновой фракции в ванне;

б) расход отходящей воды — температура ее на вы­ ходе;

в) количество подаваемой нафталиновой фракцииуровень в ванне кристаллизатора.

Пресс

Пресс для брикетирования нафталина имеет локаль­ ную обусловленную конструкцией гпгдроавтоматику, обес­ печивающую необходимую скорость прессования, дози­ ровку прессуемой массы и выдачу брикетов нафталина. Однако как показали исследования, для улучшения его работы необходимо поддерживать заданные температуру и максимально допустимый уровень прессуемой массы в мешалке. Исходя из этих положений выбраны следую­ щие каналы регулирования:

а) расход горячей нафталиновой фракции — темпера­ тура прессуемой массы в мешалке;

б) количество нафталиновой стружки, поступающей из барабанных кристаллизаторов — уровень массы в ме­ шалке.

Динамические характеристики по выбранным кана­ лам регулирования исследовали обычным методом—вне­ сением скачкообразных возмущающих воздействий. Вре­ менные характеристики объектов определяли графо-ана­ литическим способом по соответствующим кривым разгона.

Барабанный кристаллизатор и мешалка пресса по ка­ налам уровень — количество поступающего продукта яв­ ляются статическими объектами, для которых коэффици­

ент передачи и постоянная'времени определяются как ус­ ловные величины [20]

^об —

Анализ временных характеристик, приведенных в табл. 18, показывает, что барабанный кристаллизатор и мешалка пресса являются по статическим каналам температура— расход греющего агента одноемкостнымн

166

Т а б л и ц а 18

ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАРАБАННОГО КРИСТАЛЛИЗАТОРА

И МЕШАЛКИ ПРЕССА

Барабанны й кристаллизатор

* Единица измерения: мм вод. ст./с/% хода. ** То же, град/% хода.

инерционными объектами с временами запаздывания от 2,5 до 6 мин. Отношение х/Т, лежащее в пределах 0,128— 0,555, свидетельствует о возможности применения как не­ прерывного, так и импульсного регулирования.

3.ВЫБОР ТИПОВ РЕГУЛЯТОРОВ

ИРАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЕК

Из практики работы и литературных данных [13] из­ вестно, что в химических цехах на статических и астати­ ческих объектах большей частью устанавливают инте­ гральный, пропорциональный, пропорционально-инте­ гральный регуляторы на статическом и пропорционально­ интегральный регуляторы на астатическом объекте.

Учитывая жесткие требования, предъявляемые к ре­ гулированию уровня в ванне барабанного кристаллизато­

167

ра и мешалке пресса, целесообразно выбрать для этих процессов пропорционально-интегральный закон регули­ рования.

4. СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Выбор средств автоматизации в основном определя­ ется физико-химическими свойствами перерабатываемых продуктов, параметрами технологических процессов, тре­ бованиями техники безопасности, а также требованиями, предъявляемыми к надежности работы приборов в за­ газованной и загрязненной атмосфере. Поскольку отде­ ление кристаллизации является пожароопасным, а атмос­ фера загрязнена продуктами сублимации (нафталин способен возгоняться при комнатной температуре), за базовую принята пневматическая агрегатная система «Старт».

Температуру точек регулирования замеряют хромелькопелевыми термопарами в комплекте с бесконтактными преобразователями э. д. с. ПТ-ТП и электро-пневмо-пре­ образователями ЭПП. Для контроля температур примя­ ты многоточечные приборы в пскробезопасном исполне­ нии. Для измерения уровней применяют нестандартные уровнемеры (см. гл. II), разработанные специально для загрязненных и кристаллизующихся веществ. Для заме­ ра давления применяют датчики системы ГСП в комп­ лекте со вторичными пневматическими приборами. Уп­ равление шиберами и кранами осуществляют при помо­ щи поршневых пневмоприводов ПСП-1.

В качестве регулирующих исполнительных механиз­ мов, устанавливаемых на водяных и паровых коммуника­ циях, используют клапаны с мембранным пневмоприво­ дом типа КЯПоскольку нафталин способен кристалли­ зоваться при 65—70° С, всю запорную и регулирующую арматуру нафталинопроводов снабжают водяными ру­ башками для обогрева.

5. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ОТДЕЛЕНИЯ

Схема автоматизации отделения кристаллизации со­ стоит из системы автоматического контроля и сигнализа­ ции, локальных схем технологической автоматики и ав­ томатики программного управления работой оборудова­ ния. На основании классификационного анализа, изуче-

168

имя статических и динамических характеристик выбраны параметры контроля, регулирования и программного уп­ равления схемой барабанный кристаллизатор — пресс

Схема автоматизации по участкам приведена на рис. 80—82.

лизатор; I V — охлаждающая вода; V — нафталиновая стружка

Участок I (рис. 80):

1) автоматическое регулирование уровня в ванне ба­ рабанного кристаллизатора достигается изменением ко­ личества нафталиновой фракции, поступающей из напор­ ного бака. Для измерения уровня предусмотрен нестан­

169

дартный датчик давления 3, дифманометр ДС-П1 За, сигнал которого поступает на вторичный пневматический прибор ПВ10.1П 36 и регулятор ПР3.21 Зв. В качестве

Рис. 81. Схема автоматического регулирования температуры смеси в мешалке, масла в картерах прессов и воды в бойлере:

/ — сборник оттеков; / / — скребковый транспортер; / / / — нафталиновая стружка; I V — мешалка пресса; V — нафталиновая фракция; VI — пресс; VII — бойлер; VI II — ленточный транспортер

исполнительного механизма применен обогреваемый кран с поршневым пневмоприводом ПСП-1 Зг\

2)регулирование температуры нафталиновой фрак­ ции в ванне барабанного кристаллизатора происходит при. изменении подачи горячей воды. Схема состоит из термопары ТХК-Ѵ-ХѴ 4, преобразователей ПТ-ТП 4а и ЭПП 46, прибора ПВ10.1П 4в, регулятора ПР3.21 4г и регулирующего клапана КЯ-25-40 4д\

3)регулирование температуры отходящей воды до­ стигается изменением ее количества. Схема включает

170

термопару TXK-V-XV 5, преобразователи ПТ-ТП и ЭПП 5а, 56, прибор ПВ10.1П 5в, регулятор ПР3.21 5г и регу­ лирующий клапан КЯ-25-40 5д;

Рис. 82. Схема автоматического регулирования температуры масла для регенерации сеток центрифуг, контроля уровня и тем­ пературы оттеков в кристаллизаторах и уровня смеси в ме­

нафталиновой фракции достигается устройствами 1, Іа, 16, 2а, 2. Для регистрации температур применены мно­ готочечные приборы К.СП-4И в искробезопасном испол­ нении.

Участок II (рис. 81):

1) схемы регулирования температуры смеси в мешал­ ке, масла в картерах прессов и воды в бойлере анало­ гичны ранее описанным;

171

2) автоматический контроль уровня в сборнике отте­ ков прессования и давления в цилиндрах прессов осу­ ществляется устройствами 6—11.

Участок III (рис. 82):

1)автоматическое регулирование температуры масла для регенерации сеток центрифуг осуществляется устрой­ ствами 15, 15а, 156, 15в, 15гц. 15д\

2)автоматический контроль уровня оттеков в меха­ нических кристаллизаторах осуществляется устройства­ ми 12, 12а, 126, температура оттеков—13 и 13а, уровень смеси в мешалках центрифуг—14а и 146.

Схема программного управления работой оборудова­ ния приведена на рис. 83. Схема предусматривает воз­ можность одновременного включения или отключения любого числа из шести барабанных кристаллизаторов и двух конвейеров. Она не нарушает существующий поря­ док включения и отключения каждого пз аппаратов в любых режимах работы технологической линии (магнит­ ные пускатели работают на том же напряжении и в их цепи управления вводятся лишь кратковременно сраба­ тывающие контакты выходных реле схемы программного управления).

Схема позволяет дистанционно включать и отключать резервный кристаллизатор даже при устойчивом уровне шихты в мешалке вспомогательного пресса, причем ре­ зервным кристаллизатором может быть любой из шести. Резервный кристаллизатор периодически включается на время одного оборота барабана независимо от уровня шихты в мешалках прессов во избежание образования недопустимой толщины корки нафталина на барабане.

Программа набирается тумблерами на пульте управ­ ления. При этом осуществляется сигнализация на пульте световыми табло и дублируется на щитекристаллизаторщика (на отметке+9,300). По окончании подготовки к запуску цепей аппаратов на пульте управления появляет­ ся сигнал «Схема готова» и снимается блокировка запре­ та включения. Перед пуском машинист дает предупреди­ тельный звуковой сигнал, после чего только имеется воз­ можность осуществить пуск. На пульте машиниста вы­ полнена световая сигнализация действительного состоя­ ния всех аппаратов технологической линии.

Схема позволяет включать, в случае аварий отклю­ чать любой аппарат в любой момент времени местными кнопочными постами. При исчезновении напряжения в

172

силовых цепях схема исключает самовклгочение аппара­ тов. Для безопасности эксплуатации схема программно­ го управления рассчитана на работу при напряжении 48 В.

Подача напряжения в схему программного управле­ ния технологическими агрегатами осуществляется вклю­ чением автомата АП с тепловой защитой и токовым расцепителем. Схема питается постоянным напряжени­ ем 48 В через трансформатор и выпрямитель. О наличии напряжения сигнализирует лампа ЛБ белого цвета на пульте управления.

Перед пуском всей технологической линии машинист набирает программу на пульте управления. Выбор режи­ ма барабанных кристаллизаторов (работа, резерв или отключенное положение) осуществляется тумблерами ПК-1—ПК-6 с тремя фиксированными положениями со­ ответственно верхнее положение (по схеме)— рабочий кристаллизатор, нижнее положение — резервный крис­ таллизатор и среднее — кристаллизатор отключен.

Выбор числа и номеров работающих скребковых кон­ вейеров и прессов достигается переключением тумбле­ ров ПК7—ПК11 в соответствующее положение: «Вклю­ чено» или «Выключено». Одновременно на щите кристаллизаторщика на отметке +9,300 появляется световая сигнализация о выбранной программе: работающий кристаллизатор—загораются лампы 1ЛРК—6ЛРК, ре­ зервный— загораются лампы 1ЛК.Р—6ЛКР.

Исправность цепей сигнализации и самих ламп кристаллизаторщик может проверить в любой момент при помощи кнопки КОС1, установленной на том же щитке. Аналогично машинист проверяет исправность сигнализа­ ции на пульте управления кнопкой КОС.

Соответственно заданной программе кристаллизаторщик собирает технологическую схему (включая продув­ ку, прогрев магистралей, задвижек, кранов и др.) и после готовности технологических коммуникаций и аппара­ тов нажимает кнопку КРП (разрешение пуска), сигна­ лизирует машинисту пресса о готовности к пуску (в этом случае замыкаются контакты реле разрешения пуска РРП и на пульте управления загорается лампа готовнос­ ти агрегатов к пуску ЛЖ)- Для обеспечения безопас­ ности эксплуатационного персонала машинист дает предупредительный сигнал: замыкает кнопку предупре­ дительной сигнализации КПС, после чего реле РПСвкто-

173