книги из ГПНТБ / Автоматизация переработки каменноугольной смолы

чает сирену ЗС иа отметке +9,300 и, используя проме­ жуточное реле 1РРП, собирает схему реле пуска РП.

Только после этих операций возможен пуск, который осуществляет реле пуска РП после замыкания кнопки КП. Своими контактами реле РП включает выходные

реле 1РВВ 6РВВ включения рабочих кристаллизато­

ров, для которых задана программа тумблерами ПК1 ПК6. Выходные реле включения своими контактами воз­ действуют на катушки магнитных пускателей приводов соответствующих кристаллизаторов. Таким образом, осу­ ществляется централизованный пуск кристаллизаторов, причем замыкание контактов выходных реле в цепи ка­

тушек магнитных пускателей — кратковременное, рав­

ное продолжительности включения кнопки КП. Тем самым практически не нарушается существующая схе­ ма местного управления приводами кристаллизаторов (то же самое относится и к отключению через реле

1РВ0—6РВ 0).

служит —кнопка КО. В этом случае реле разрешения пус­ ка РРП 1РРП обесточивается, гаснет лампа готовнос­ ти ЛЖ разбирается схема реле пуска РП и замыкают­

ся контакты3),реле отключения РО, которое своими кон­ тактами включает выходные реле отключения 1РВ0 6РВ0, а те в свою очередь разрывают цепи питания ка­ тушек магнитных пускателей кристаллизаторов.

Конвейеры включаются от выходных реле включения

кристаллизаторов по схеме «ИЛИ», т. е. первый конвей­ ер включается при включении любого числа кристалли­

заторов (№ 1 а второй конвейер включается при включении любого из кристаллизаторов (№ 4—6). Для централизованного отключения работающих аппаратов

Конвейеры отключаются по схеме «И», т. е. конвейер № 1 отключается только после отключения всех кристал­ лизаторов № 1—3 (реле блокировки отключения 1РБ, 2РБ ЗРБ обесточены) и подачи импульса на отключение от реле 1РВ0 или 2РВ0 и ЗРВО, а конвейер № 2 отклю­ чится после отключения кристаллизаторов № 4—б, а также после остановки элеваторов центрифуг № 1 и 2 (реле блокировки 4РБ, 5РБ, 6РБ, 9РБ, 10РБ обесточе­ ны) и подачи импульса на отключение от реле 4РВ0, или 5РВ0, или 6РВ0. Приводы конвейеров отключаются крат­ ковременным размыканием контактов выходных реле 7РВ0 и 8РВ0 в цепи управления магнитных пускателей соответствующих конвейеров.

176

Схема—предусматривает дистанционное индивидуаль­ ное включение с пульта управления барабанных крис­ таллизаторов—кнопками 1КВК 6КВК и дистанционное индивидуальное отключение кристаллизаторов кнопками 1КОК 6КОК, а также управление конвейерами соот­ ветственно кнопками 7КВТ 8КВТ и 7КОТ 8КОТ. О включении конвейеров и кристаллизаторов в работу сиг­ нализируют лампы 1ЛРМ 8ЛРМ, загорающиеся при запитке соответствующих реле 1РБ, 6РБ в цепи управ­ ления магнитных пускателей.

При отыскании программы в зависимости от числа и производительности работающих прессов выбирается оп­ ределенное число резервных кристаллизаторов тумбле­ рами ПК1 ПК6, причем резервным может быть любой кристаллизатор. Управление резервными кристаллиза­ торами осуществляется соответствующим рабочим прес­ сом: при наборе программы замыкается один из тумбле­ ров ПК9 ПК11. Заданным параметром является уро­ вень шихты в мешалке прессов. Датчиком уровня слу­ жит пьезометрический датчик, воздействующий через дифференциальный трансформатор на вторичный прибор типа ЭПИД с трехпозиционным сигнальным устройст­ вом, два контакта которого настраиваются на замыка­ ние при достижении верхнего и нижнего уровня шихты

В мешалке {ТКтах И Г/СпНл)-

При недостаточном количестве шихты, поступающей от работающих кристаллизаторов в мешалку пресса, уровень в последней постепенно понижается и после за­ мыкания контакта ІТКты {2ТКтт, ЗТКтт) запитывает­ ся реле времени включения резервного кристаллизатора РВВР. Последнее через определенный промежуток вре­ мени замыкает свой контакт в цепи промежуточного ре­ ле включения резерва РВР. Через 1 с РВР обесточится вторым контактом реле времени, замедленным на раз­ мыкание.

Этим достигается кратковременность подачи импуль­ са через контакт РВР и выходные реле включения ІРВВ 6РВВ на включение кристаллизаторов. Выдерж­ ка времени на включение реле РВР необходима для пре­ дупреждения «прыгания» при кратковременных колеба­ ниях уровня шихты в мешалке. Реле РВР своим контак­ том включит резервный кристаллизатор в работу. При повышении уровня шихты в мешалке замыкается кон­ такт ІТКтах (2Т /(max, ЗТKmах), и реле времени отклю­

Р а з д е л второй

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЕКОКОКСОВОГО ЦЕХА

Современный цех для производства пекового кокса состоит из отделения пекоподготовки, пекококсовых пе­ чей и отделения конденсации. Существенное усовершен­ ствование технологии производства пекового кокса стало возможным после перехода на коксование высокотемпе­ ратурного пека и загрузку его в камеры печей в нагре­ том жидком состоянии. Однако достижению оптималь­ ной производительности и дальнейшему увеличению сро­ ка службы пекококсовой установки препятствовал низ­ кий уровень автоматизации производственных процессов в пекококсовом цехе вследствие недостаточной оснащен­ ности технологических схем средствами автоматизации и отсутствия автоматического управления процессами.

Для решения вопросов автоматизации основных участков пекококсового цеха требуется глубокое изуче­ ние технологии и конструкции применяемых аппаратов, позволяющее составить математическое описание про­ цессов и на основе его анализа выбрать параметры и структурные схемы автоматического регулирования.

Гл а в а АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА V ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПЕКА

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Каменноугольный высокотемпературный пек произ­ водят в отделении пекоподготовки 'пекококсового цеха и используют для получения на его основе электродного пекового кокса [38, 39].

Для современной схемы отделения пекоподготовки характерно получение высокотемпературного пека по не­ прерывному процессу окислением исходного сырья в не­ скольких реакторах, объединенных в технологическую цепь. В промышленной практике реакторы последова-

тельио соединяют в одну пли две самостоятельные тех­ нологические цепи. Исходным сырьем для производства высокотемпературного пека служит среднетемпературный пек, получаемый при фракционировании каменно­ угольной смолы, и пековая смола, образующаяся при коксовании пека. В последнее время в качестве одного из компонентов исходного сырья нашли применение тя­ желые пековые дистилляты. Добавка пх к среднетемпе­ ратурному пеку н пековой смоле позволяет снизить вспучиваемость высокотемпературного пека при коксовании, что положительно сказывается как на условиях эксплу­ атации печей, так и на качестве кокса [40—43]. Показа­ тели качества поступающего в производство исходного сырья не постоянны и колеблются в широких пределах:

в СССР применяют обработку исходного сырья воздухом. Ыа осно­ вании исследований, выполненных в УХИНе [38, 39, 48], по изуче­ нию основ и кинетики процесса обработки пека воздухом установле­ но, что повышение температуры размягчения пека является след­ ствием реакций конденсации — полимеризации находящихся в нем миогокольчатых ароматических соединений. Роль кислорода воздуха сводится к дегидрированию этих соединений с образованием про­ дуктов уплотнения и реакционной воды. Протекание реакций кон­ денсации характеризуется повышением содержания углерода в высо­ котемпературном пеке и соответственным снижением содержания водорода, увеличением выхода a -фракции за счет ß- и у-фракций. Повышение содержания кислорода в высокотемпературном пеке не наблюдается.

Частичный рост продуктов уплотнения в высокотемпературном пеке обусловлен также процессами дистилляции и термической поли­

180

меризации. Удельное значение последних зависит от технологических условий протекания реакций конденсации.

ческую цепь приведена на рис. 84.

Среднетемпературный пек из отделения дистилляции каменно­ угольной смолы поступает в пекопрпемник I, из которого насосом 2 его подают в нижнюю часть первого реактора 3, в который самоте­ ком поступает предварительно обработанная пековая смола. В реак­ торах исходное сырье обрабатывают воздухом, который подводят

Рис. 84. Технологическая схема производства высокотемпературного пека

через барботер. Из первого реактора через боковой штуцер пек пере­ текает в нижнюю часть следующего по технологической цепи реак­ тора, в котроом продолжается обработка пека воздухом. Окислен­ ный до высокотемпературного пек из последнего реактора 4 посту­ пает в пекопрпемник 5, из которого насосом 6 подается в камеры пекококсовых печей.

Существуют пекококсовые установки, в которых пек поступает на печи из последнего реактора, минуя пекоприемник. Преимущест­ вами такой схемы являются сокращение числа технологического обо­ рудования и уменьшение потерь тепла при подаче высокотемператур­ ного пека на загрузку. Однако при такой подаче пека для находя­ щихся в жидкости фусов нет емкости для отстоя, в результате чего

зольность кокса. Кроме того, при отсутствии промежуточной емкости

имеющейся в отделении пекоподготовки, так и от магистрали центра­ лизованного воздуха. Отработанный воздух и пары пековых дистил­ лятов из реакторов, пройдя через отбойные колонки 7, поступают

181

в коиденсаторы-холодилышки 8, из которых охлажденный конденсат поступает в сборники пековых дистиллятов 9, а нескоиденспровавшиеся газы направляются в газопровод прямого коксового газа или на сжигание.

Пековую смолу перед подачей в реактор предварительно нагре­ вают для обезвоживания и достижения заданной температуры. Пе­

В испарителе из нагретой до 360° С пековой смолы удаляются пары

Рис. 85. Технологическая схема двухступенчатого нагрева пеко­ вой смолы

повышенное давление в трубопроводах при увеличении влажности пековой смолы.

При двухступенчатом нагреве операции обезвоживания и нагре­ ва пековой смолы разделены. Двухступенчатый нагрев (в зависимо­ сти от нагрузки отделения пекоподготовкп по расходу пековой смо­ лы) может осуществляться как в одной, так н в двух самостоятель­ ных трубчатых печах. Технологическая схема двухступенчатого нагрева пековой смолы в двух самостоятельных трубчатых печах изображена на рис. 85.

Поступающая периодически из отделения конденсации в сбор­ ник 1 пековая смола насосом 2 прокачивается через первую трубча­ тую печь 3 в испаритель 4. В испарителе первой ступени из нагретой до 180° С пековой смолы удаляются пары влаги. Обезвоженная смо­

из нее в испарителе 8 погонов легких компонентов поступает в кубыреакторы. Пары из испарителей отводятся в холодильник 9. При та ­ кой схеме нагрева понижается давление в смолопроводах п увели­ чивается время пребывания пековой смолы при высокой температу­ ре, что способствует образованию продуктов уплотнения в ней

Пековые дистилляты, применяемые в качестве одного из ком­ понентов исходного сырья, одновременно используются для промыв­

182

ки технологических коммуникаций и аппаратуры. Так как для обес­

дистилляты смешиваются с пековой смолой. Таким образом, пековые

от параметров исходного сырья, так и от правильности ведения технологического режима. К основным техноло­ гическим факторам, влияющим на выход и качество вы­ сокотемпературного пека, следует отнести температуру жидкой фазы в реакторах, расход воздуха и время кон­ такта пека с кислородом воздуха. Оптимальной темпера­ турой жидкой фазы при обработке пека воздухом явля­ ется 340° С. При более высокой температуре увеличива­ ется дистилляция низкокипящих компонентов, в резуль­ тате чего сокращается выход высокотемпературного пека. Однако несмотря на это в производственных условиях процесс часто ведут при температурах вы­ ше 340° С, так как это позволяет интенсифицировать его и сократить период контактирования пека с возду­ хом [44].

Понижение температуры жидкой фазы в реакторах отрицательно сказывается на протекании процесса, так как приводит к снижению интенсивности реакций уплот­ нения и увеличению продолжительности обработки пека воздухом.

Большое влияние на процесс окисления оказывают температуры нагрева исходного сырья, качество и рас­ ходы среднетемпературного пека, пековой смолы и пеко­ вых дистиллятов, а также их соотношение в смеси [45, 46].

Колебания температуры нагрева и расхода каждого из компонентов приводят к изменениям количества теп­ ла, вносимого исходным сырьем в реактор, а следова­ тельно, II к изменениям температуры жидкой фазы в ре­ акторах, влияние которой на процесс окисления описано выше. Изменение расхода любого из -компонентов исход­ ного сырья, кроме указанного действия, оказывает влия­ ние на длительность пребывания сырья в реакторах, а также на соотношение компонентов в исходной смеси.

183

Соотношение компонентов исходного сырья в значи­ тельной мере определяет групповой состав производимо­ го высокотемпературного пека и его свойства. Если оце­ нивать высокотемпературный пек по выходу коксового остатка, то лучшим исходным сырьем для коксования следовало бы считать пеки, полученные без участия пе­ ковой смолы и пековых дистиллятов. В этом случае достигается наибольший выход кокса (65—66% против 61—62%), но в то же время этот пек при коксовании вспучивается значительно сильнее, чем пек, полученный из смеси среднетемпературного пека, пековой смолы и пековых дистиллятов.

Вспучивание пека часто приводит к выбросам и по­ жарам на верху печей, ухудшает качество кокса и не по­ зволяет обеспечить максимальную загрузку камер печей. Поэтому использование для коксования высокотемпера­ турного пека, полученного из смеси среднетемпературиого пека, пековой смолы и пековых дистиллятов, являет­ ся более эффективным, так как позволяет снизить вспу­ чивание и увеличить разовую загрузку в печь.

Большое число переменных факторов, определяющих кинетику процесса, а также выход и характеристику ко­ нечного продукта, обусловливает необходимость автома­ тизации процесса производства высокотемпературного пека. Однако до последнего времени на всех действую­ щих пекококсовых установках вследствие отсутствия ря­ да необходимых датчиков (расхода компонентов исход­ ного сырья и качества пека) и недостаточной изученно­ сти отделения пекоподготовки как объекта автоматизации регулирование процессов осуществлялось вручную, а из показателей технологического режима контролировались лишь следующие [47]:

1)температура нагрева среднетемпературного пека и пековой смолы, газов на перевале трубчатой печи и в боровах кубов-реакторов, жидкой и газовой фаз в реак­ торах;

2)расход воздуха в реакторах и коксового газа, по­ ступающего на обогрев;

3)давление коксового газа и газов в реакторах;

4)уровни в сборниках исходного и конечного про­ дуктов.

Отсутствовал контроль таких важных для технологи­ ческого режима показателей, как расходы среднетемпе­ ратурного пека и пековой смолы.

184