Реферат

Записка містить:

• листів

• малюнків

• таблиць

Перелік ключових слів:

Фільтр, ресивер, компресор, котел-утилізатор, випаровував, уніфікований сигнал, клас точності, приведена погрішність, тиск, температура, рівень, витрата, первинний вимірювальний перетворювач зі шкалою, змішувач.

Зміст

1 Вступ

2 Розробка системи автоматичного контролю технологічного процесу

2.1 Коротка характеристика технологічного процесу

2.2 Вибір і обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрів

3. Розробка структурних схем ІВК і вибір комплексу технічних засобів

2.3.1 Розробка структурних схем ІВК

2.3.2 Вибір технічних засобів ІВК

3 Опис прийнятої схеми АСУТП

3.1 Призначення, мета і функції АСКТП

3.2 Опис функціональної схеми АСКТП

Висновок

Література

Замовна специфікація

1 Вступ

В останній час на сучасному промисловому виробництві дуже широко використовують автоматизовані системи керування технологічними процесами (АСКТП). Це пояснюється тим, що технологічні процеси характеризуються складністю і високою швидкістю протікання, а також чутливістю їх до порушень режиму, шкідливих умов роботи, вибухо- та пожежонебезпечності сполук, які переробляються. Автоматизація дозволяє покращити головні показники ефективності виробництва і збільшення кількості. При цьому підвищується якість та зменшується собівартість продукції, що випускається, зростає продуктивність праці.

За допомогою автоматизації хімічного процесу відбувається чіткий контроль за фізико-хімічними показниками сировини, допоміжних матеріалів та готової продукції, що значно зменшує вірогідність відхилення від стандартів та норм. Таким чином, автоматизація в хімічній промисловості відіграє значну роль, адже завдяки їй людство зробило великий крок вперед у всіх сферах життя. Аналізуючи тенденції розвитку промисловості можна виділити перспективні напрямки розвитку підгалузі:

1) повне технічне переустаткування, реконструювання діючих виробництв;

2) розвиток хімічного машинобудування, що випереджає, для створення нового обладнання із широким використанням ЕОМ, робототехніки;

3) освоєння нових, високоефективних технологічних процесів, які б забезпечували комплексне й ощадливе використання сировини та зниження (або повну відсутність) забруднення навколишнього середовища. Створення безвідхідних, економічно чистих технологій;

4) розробка та впровадження автоматизованих технологічних ліній, автоматичних систем керування, комплексна механізація виробничого процесу;

5) широке використання ЕОМ для проектування устаткування.

2 Розробка системи автоматичного контролю технологічного процесу

2.1 Коротка характеристика технологічного процесу

Всі промислові способи отримання азотної кислоти засновані на контактному окисленні аміаку киснем повітря з подальшою переробкою оксидів азоту в кислоту шляхом поглинання їх водою. Сировиною для виробництва азотної кислоти служать аміак, повітря і вода. Допоміжними матеріальними і енергетичними ресурсами є каталізатори окислення аміаку і очищення вихлопних газів, природний газ, пара і електроенергія.

Технологічна схема агрегату. Вона включає наступні стадії: фільтрацію повітря від пилу, стиснення його до 0,412 МПа; випаровування рідкого аміаку під тиском 0,588 МПа; фільтрацію газоподібного аміаку; змішення газоподібного аміаку з повітрям; фільтрацію аміачно повітряної суміші; окислення (конверсію) аміаку киснем повітря; охолоджування нітрозних газів з одночасною промивкою їх від нітрат-нітриту амонію і отриманням конденсату азотної кислоти концентрацією 40—45% HNO₃; стиснення нітрозних газів до 1,079 МПа і охолоджування їх; абсорбцію оксидів азоту з освітою 60%-й азотної кислоти; підігрів вихлопних газів до 480—500 °С; каталітичне очищення їх від оксидів азоту і одночасним підігрівом до 750—770 °С; розширення вихлопних газів в газовій турбіні від 0,932—0,981 до 0,103 МПа і охолоджування їх до 200 °С.Розглянемо автоматизацію одної з основних стадій виробництва неконцентрованої азотної кислоти — окислення аміаку.

Технологічна схема процесу окислення аміаку. Атмосферне повітря після очищення від механічних домішок на фільтрах грубого і тонкого очищення засмоктується осьовим повітряним компресором . Стисле повітря розділяється на два потоки, один з яких (основний) прямує в апарат окислення аміаку, а другий (10—14% від загальної витрати повітря на технологію)проходить підігрівач газоподібного аміаку і далі поступає на змішення з нітрозними газами.

Рідкий аміак поступає в ресивер , а потім у випарник, де випаровується за рахунок тепла циркулюючої води. Вологий газоподібний аміак очищається у фільтрі від механічних домішок і пари масла, нагрівається в підігрівачі стислим повітрям. Гарячий газоподібний аміак змішується з повітрям в змішувачі, вбудованому у верхню частину апарату окислення аміаку. Гарячі нітрозні гази охолоджуються далі в казані-утилізаторі, розташованому під каталізаторними сітками апарату окислення аміаку, і поступають на подальшу обробку. Окислення аміаку здійснюється на каталізаторних сітках з платино-родиєво-паладієвого сплаву.

Стадія конверсії аміаку багато в чому визначає показники всього виробництва азотної кислоти. Від умов і якості її проведення залежать витратні коефіцієнти по аміаку, втрати каталізаторів і енергетичні можливості схеми.

Каталітичне окислення аміаку — дуже складний процес. Протікаючі реакції в загальному вигляді описуються наступними рівняннями:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6Н₂O + 904,0 кДж; (1)

4NH₃ + 4O₂ = 2N₂O+ 6Н₂O + 1104,4 кДж; (2)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6Н₂O+ 1268,8 кДж. (3)

Залежно від умов окислення аміаку, окрім цих основних реакцій можуть протікати і побічні, що приводять до утворення молекулярного азоту. Хоча платиноїдні каталізатори володіють високою активністю до реакції окислення аміаку, вихід NO на одному і тому ж каталізаторі може сильно відрізнятися, залежно від вибраних технологічних умов.

Автоматизація процесу. Параметром, що робить найзначніший вплив на вихід NO, є температура. При підвищенні температури контакту збільшується ступінь конверсії і відповідно знижується витратний коефіцієнт по аміаку. З другого боку, при підвищенні температури збільшується витратний коефіцієнт по платиноїдному каталізатору. Тому існує оптимальне значення температуриконтакту, що задовольняє вказаним конкуруючим умовам.

Значний вплив на процес окислення надає вміст кисню в газі, що поступає на конверсію. Для повного перетворення NH₃ в NO відповідно до реакції (1) достатньо мати співвідношення n = O₂:NH₃= 1,25. Проте на практиці при такому співвідношенні вихід NO не перевищує 60— 80%. Ступінь конверсії зростає при збільшенні співвідношення приблизно до n=1,7, що відповідає змісту 11,5% NH₃ в аміачноповітряній суміші (АВС). Мінімальне необхідне співвідношення n складає 1,7 при 600 °С, 1,35 при 1000°С і 1,3 —при 1200°С.

Збільшення концентрації кисню в АВС при постійному змісті аміаку дозволяє отримати рівний вихід NО при більш низьких температурах; а зберігаючи оптимальне співвідношення n ≥ 1,7 можна підвищувати концентрацію аміаку аж до 13,5%, не знижуючи при цьому виходу оксиду азоту.

При автоматизації процесу окислення аміаку основними є вузли регулювання співвідношення повітря : аміак і стабілізації температури контактного окислення аміаку на платиноїдних сітках.

Для регулювання співвідношення застосована компенсаційна схема. Діафрагму, за допомогою якої виміряють витрату газоподібного аміаку, встановлюють за клапаном , регулюючим витрату при за стабілізованому тиску, що забезпечує рівність умов вимірювання на даній діафрагмі і на діафрагмі, що виміряє витрату повітря. Для підвищення якості регулювання співвідношення повітря : аміак необхідно знати точні витрати повітря і аміаку, що поступає в контактний апарат. Дійсне значення витрати газоподібної речовини визначають по формулі

Q_д = Q_вим [P_дT_р/( P_рT_д)]^1/2

де Q_д і Q_вим — дійсне і виміряне значення витрати; Р_д і Р_р — дійсне і розрахункове значення тиску перед вимірювальною діафрагмою;T_д і T_р — дійсне і розрахункове значення температури.

Для реалізації схеми корекції по приведеній формулі потрібне велике число функціональних перетворювачів, тому використовують перерахунок по формулі розкладання в ряд Тейлора в точці робочого розрахункового режиму:

Q_д = Q_вим (К₀+К₁ Р_д+К₂ T_д)

де К₀, К₁, К₂ — постійні коефіцієнти.

Схема корекції по витраті аміаку на основі цієї спрощеної формули містить: датчики вимірювання відповідно температури, витрати і тиску рідкого аміаку.

Схема корекції по витраті повітря містить аналогічні елементи: датчики вимірювання відповідно температури, витрати і тиску повітря.

При використовуванні схем корекції по витратах аміаку і повітря погрішність корекції по витраті аміаку не перевищує 0,54%, а по витраті повітря — 1,7%.

Температуру сіток контактного апарату стабілізують за допомогою регулятора температури. Крім того, системою автоматичного регулювання процесу передбачено автоматичне регулювання температури газоподібного аміаку за допомогою регулятора температури, а також регулювання рівня рідкого аміаку в ресивері за допомогою регулятора рівня .

Регламентні номінальні значення технологічних параметрів доцільно звести до таблиці (табл.1).

Табл.1 Норми технологічного режиму

№ п/п	Назва технологічного параметру	Номінальне значення параметра	Граничне відхилення
1	Температура нітрозних газів після підігрівача П	500 °С	±14 ºС
	Температура повітря на вході фільтра Ф-1	20 °С	±0,5 ºС
	Температура повітря, що направляється в апарат окиснення аміаку АОА	20 ºС
	Температура нітроз них газів на каталізаторних сітках апарату окиснення аміаку АОА	800 ºС	±20ºС
2	Тиск повітря на вході фільтра Ф-1	0,101МПа	±0,005МПа
	Тиск нітрозних газів після підігрівача П	0,716МПа	±0,02МПа
	Тиск повітря, що напрямляється в апарат окиснення аміаку АОА	0,412МПа
3	Витрати рідкого аміаку	300м3/год	±8м3/год
	Витрати повітря	1000м3/год	±30м3/год
4	Рівень рідкого аміаку в ресивері Р	0,6 м	±0,02м