Курсовая работа_АТП-222_Пискунов_Алексей

различных типах оборудования, включая испарители, вакуумные испарители,

ротационные испарители и т.д.

Выпарная установка — это специальное оборудование, которое используется для проведения процесса выпарки в промышленных производствах. Выпарные установки могут быть различных типов, таких как пластинчатые, трубчатые, вакуумные, агитационные и другие.

Рисунок 1 – выпарная установка Однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной

аппарат (корпус). Принципиальная схема одиночного непрерывно действующего выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора на примере аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. 1). Аппарат состоит из теплообменного устройства - нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора

2. Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры. Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный

от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора. Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и

парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру, упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата. Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом. Упаренный раствор удаляется из конического днища аппарата.

1.2. Технологический процесс производства аммиачной селитры

Подготовка сырья. По трубопроводу поступает в донейтрализатор раствор аммиачной селитры, с концентрацией 46%, при этом измеряются его показатели,

такие как: расход, кислотность рН и его давление в трубопроводе.

Нейтрализация. Избыточная кислотность раствора аммиачной селитры нейтрализуется газообразным аммиаком, который поступает по трубопроводу в донейтрализатор. Заданный диапазон рН раствора аммиачной селитры обеспечивается автоматическим контуром управления за счёт изменения расхода поступающего газообразного аммиака, с помощью регулирующего клапана. На выходе должен получиться раствор, кислотность которого должна соответствовать диапазону 4,5–8 ед. рН. В случае, если кислотность раствора не будет соответствовать диапазону, срабатывает световая и звуковая сигнализация. После донейтрализатора раствор аммиачной селитры самотёком поступает в ёмкость хранилище, где постоянно измеряется температура раствора.

Рисунок 2 – схема нейтрализации аммиачной селитры

Очистка сырья. Перед подачей раствора аммиачной селитры в выпарной аппарат 1-й ступени раствор предварительно подогревается в теплообменнике до температуры + 100 - 150 С, за счёт тепла парового конденсата высокого давления,

за счёт тепла парового конденсата высокого давления, который поступает из выпарного аппарата 2-й ступени. Температура раствора на выходе теплообменника, измеряемая датчиком, регулируется автоматически контуром управления, за счёт регулировки расхода парового конденсата регулирующим клапаном.

На входе в теплообменник измеряется давление раствора в трубопроводе датчиком и регулируется насосом. Насос должен быть изготовлен из материалов стойких к агрессивным средам, а также иметь преобразователь частоты для качественного контроля скорости электродвигателя.

Нагретый раствор аммиачной селитры поступает в выпарной аппарат 1-ой ступени, где процесс упаривания происходит под разряжением до -0,085 Мпа,

которое измеряется датчиком и регулируется вакуум насосом, а также необходимо поддерживать температуру до 110°С создаваемую теплом конденсации сокового пара, который подаётся из выпарного аппарата 2-ой ступени и регулируется регулирующим клапаном.

Паровой конденсат межтрубного пространства выпарного аппарата поступает в ёмкость-сборник парового конденсата. Уровень заполнения паровым

конденсатом межтрубного пространства выпарного аппарата регулируется

автоматически контуром управления, с помощью регулирующего клапана.

Рисунок 3- схема очистки сырья : 1- газовая камера; 2- подпорная решётка; 3-

газорапределительная решётка; 4- рабочая камера; 5- шнек; 6- пневмомеханические форсунки;

7- коллектор раствора; 8- сепарационная камера; 9- корпус аппарата; 10отбойник; 11-

эжектор;12сепаратор

Кристаллизация. Соковый пар, образующийся в процессе упаривания,

загрязнён аэрозолью аммиачной селитры. Для промывки и снятия тепла перегрева сокового пара в сепарационной части выпарного аппарата установлены четыре колпачковые тарелки. На верхнюю четвертую тарелку подаётся паровой конденсат из ёмкости сборника парового конденсата насосом, на третью тарелку подаётся конденсат сокового пара из ёмкости насосом с последующим сливом на нижние,

вторую и первую тарелки. Регулирование расхода парового конденсата и конденсата сокового пара на орошение сепарационных тарелок осуществляется автоматически в зависимости от качества промывки сокового пара, что определяется датчиком, который установлен в ёмкости.

Для исключения коррозии аппарата воздушного охлаждения производится защелачивание сокового пара до рН=5,5…8,5 ед., с помощью газообразного аммиака, который подаётся под первую сепарационную тарелку. Расход подаваемого газообразного аммиака регулируется автоматически контуром

регулирования: регулирующий клапан изменяет расход газообразного аммиака в зависимости от рН сокового пара на выходе выпарного аппарата, что измеряется датчиком.

После промывки сокового пара с температурой +60…+100°С проходит сетчатый отбойник, установленный над верхней тарелкой, и направляется на конденсацию в аппарат воздушного охлаждения.

Раствор, полученный после промывки сокового пара, сливается с нижней промывной тарелки выпарного аппарата в ёмкость-хранилище.

Рисунок 4- схема кристаллизации аммиачной селитры: 1- вращающийся барабан; 2-

шестерни привода; 3- редуктор; 4- корыто; 5- нож; 6- течка

Сушка. В выпарном аппарате 2-й ступени раствор аммиачной селитры упаривается за счёт тепла конденсации насыщенного водяного пара давлением до

1,6 Мпа. Процесс выпаривания происходит под давлением не более 20 кПа, при температуре +145…+165°С. Регулирование давления пара, подаваемого в межтрубное пространство выпарного аппарата, осуществляется автоматически контуром управления, в соответствии с заданием, которое устанавливается в зависимости от температуры и концентрации раствора аммиачной селитры,

выходящего из выпарного аппарата. Регулировка давления пара осуществляется регулирующим клапаном, температура на выходе измеряется датчиком.

Соковый пар, образующийся в выпарном аппарате, после промывки от аэрозоля аммиачной селитры, аналогично промывке сокового пара в выпарном аппарате первой ступени, поступает в межтрубное пространство выпарного аппарата первой ступени с температурой +100…+110°С в качестве теплоносителя.

Для исключения коррозии аппарата производится защелачивание сокового пара до рН=5,5…8,5 ед. газообразным аммиаком, подаваемым под первую

сепарационную тарелку аппарата. Количество подаваемого газообразного аммиака регулируется автоматически и осуществляется регулирующим клапаном в зависимости от рН сокового пара на выходе из аппарата, измеряемого датчиком.

Раствор аммиачной селитры, полученный после промывки сокового пара,

сливается с нижней промывной тарелки в емкость.

Паровой конденсат из межтрубного пространства выпарного аппарата второй ступени поступает в теплообменник в качестве теплоносителя, затем в ёмкость. Уровень заполнения паровым конденсатом нижней части межтрубного пространства выпарного аппарата, измеряемый с помощью датчика уровня,

регулируется автоматически контуром, регулировка осуществляется с помощью регулирующего клапана.

Раствор аммиачной селитры с концентрацией 88…94% с температурой

+145…+165°С из выпарного аппарата второй ступени поступает самотёком в ёмкость сборник. Из ёмкости раствор насосом передаётся на дальнейшее производство в агрегаты. Автоматическое регулирование подаваемого раствора осуществляется контуром регулирования в соответствии с заданием. Снижение уровня раствора в ёмкости до 400 мм и превышение до 2800 мм сигнализируется на дисплее рабочего компьютера.

В качестве рабочей жидкости в системе вакуумного насоса используется конденсат сокового пара из ёмкости. Подача конденсата сокового пара осуществляется насосом и регулируется в зависимости от уровня конденсата в ёмкости, что измеряется датчиком.

Рисунок 5- схема сушки аммиачной селитры: 1- сушильный барабан; 2- центробежный вентилятор для циркуляции воздуха; 3- скруббера; 4- испаритель жидкого аммиака; 5-

центробежный насос

Рисунок 6 – Технологическая схема производства аммиачной селитры: 1 – реактор-нейтрализатор; 2 – подогреватель азотной кислоты; 3

– подогреватель аммиака; 4 – донейтрализатор; 5 – выпарной аппарат; 6 – подогреватель воздуха; 7 – нагнетатель воздуха; 8 – насос; 9 –

дренажная емкость плава; 10 – гидрозатвор-донейтрализатор; 11 – фильтр плава; 12 – емкость плава; 13 – насос плава; 14 – насос; 15 – емкость промывной жидкости скрубберов; 16 – напорный бак плава; 17 – грануляторы; 18 – скруббер; 19, 20 – промывной скруббер; 21 – буферная емкость; 23 – подогреватели воздуха; 24 – аппарат охлаждения гранул в кипящем слое; 25 – конвейер; 26 – элеватор; 27 – аппарат для опрыскивания гранул

2.Патентный поиск

Врамках работы над курсовым проектом был проведен анализ публикаций различных научных источников и патентов. Основным источником стали сайты «ФИПС» и «eLibrary.Ru». Задание на проведение тематического поиска (приложение 1), регламент поиска (приложение 2), отчёт о тематическом поиске (приложение 3).

Патент № 2788199 установка для растворения сухих и жидких компонентов

вводе и водных растворах с получением жидких комплексных удобрений и карбамидо аммиачных смесей содержит соединенные между собой два модуля,

первый из которых теплогенерирующий, а второй смесительный, состоящий из установленных в металлическом каркасе с погрузочными проушинами на регулируемых опорах реакторной емкости с конусным дном внешнего теплообменника с воздуходувкой, роторно пульсационного аппарата РПА , сильфонного компенсатора, блока прогрева воздуха, соединенных между собой посредством системы трубопроводов, обратных клапанов и трубных затворов кранов.

Рисунок 7- патент № 2788199

Патент № 134814. Сущность полезной модели: Устройство для автоматического управления процессом выпаривания в выпарной установке, содержащее выпарной аппарат, теплообменник, уровнемер упаренного раствора, исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора, вычислительное устройство, первичный преобразователь концентрации упаренного раствора, связанный с корректирующим регулятором, соединенным с регулятором соотношения «расход исходного раствора - расход тепла», который связан с исполнительным механизмом подачи пара и с расходомером исходного раствора.

Полезная модель относится к технике автоматического управления процессом выпаривания и может быть использовано в химической, строительной, бумажной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности, а также в цветной металлургии при упаривании алюминатных щелоков.

Рисунок 8 - Патент № 134814

Патент № 2260776. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в химической и пищевой промышленности

при необходимости измерения переменного уровня жидкости с неизвестной плотностью в резервуарах, работающих как в условиях разряжения, так и повышенного давления. Сущность: для осуществления способа используются два датчика гидростатического давления, находящиеся один над другим на известном расстоянии. При этом используется не разность показаний двух датчиков, а только показания нижнего датчика в момент перехода раздела газ-жидкость через верхний датчик. Технический результат: повышение точности измерения параметров жидкости, преимущественно уровня и плотности, при снижении стоимости оборудования и затрат на его обслуживание.

Рисунок 9- Патент № 2260776

Патент № 2665515 Изобретения относятся к области изотермической кристаллизации солей из растворов, а точнее к способам и устройствам систем управления процессами кристаллизации в выпарных установках. Способ автоматического управления процессом кристаллизации в многокорпусной выпарной установке, например, для производства поваренной соли, включает поддержание и корректирование заданного соотношения «расход исходного