Автоматизация стадии осушки реакционного газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

технологический упаривание хлорметан осушка газ

Введение

1. Описание технологической схемы

1.1 Осушка реакционного газа

1.2 Отдувка хлорметанов и упаривание раствора хлористого кальция

1.3 Схема выпаривания

2. Приборы и преобразователи

2.1 Техническое описание и инструкция по эксплуатации радиолокационного датчика уровня РДУ

2.2 Сапфир 22ДД

2.3 Метран 253-(50М)-01

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Получение продукции высокого качества с минимальными материальными и энергетическими затратами и надлежащая защита окружающей среды в настоящее время возможна только при высокой степени контроля и управления производственными процессами.

Современные химические производства характеризуются все возрастающей сложностью и многообразием операций и оборудования. Управление такими производствами возможно лишь при использовании методов и средств автоматизации, которыми должны владеть инженеры, специализирующиеся в области защиты окружающей среды и химической технологии. При автоматизации повышается производительность оборудования, улучшается качество полу чаемой продукции, уменьшаются энергетические и сырьевые затраты. Автоматизация позволяет повысить производительность труда, сократить численность обслуживающего персонала, улучшить условия труда, обеспечить безопасные условия работы.

В данной работе приведена схема автоматизации стадии получения хлорметанов - осушка реакционного газа, отдувка хлорметанов и упаривание раствора хлорида кальция.

1. Описание технологической схемы

1.1 Осушка реакционного газа

Осушка реакционного газа производится в насадочной колонне поз.101_1-2, орошаемой раствором, с массовой долей хлористого кальция 22-29,5 %.Раствор хлористого кальция (далее также именуемый рассол) принимается в сборник поз.109₁ по трубопроводу из корпуса 722 или из железнодорожной цистерны методом передавливания азотом под давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²).

Уровень в сборнике поз.109_1-2 при приеме свежего рассола составляет 1,4-1,7 м (40-50 %), далее в ходе ведения процесса 1,4-3,0 м (40-90 %) (к.т.108Б), контролируется с сигнализацией максимального значения уровня. Из сборника поз.109_1-2 насосом поз.108_1-4 через испаритель поз.110_5-6 раствор хлористого кальция подается в верхнюю часть колонны поз.101_1-2. Давление нагнетания насоса поз.108_1-4 , 0,1-0,5 МПа (1-5 кгс/см²), контролируется (к.т.111Б), минимальное значение давления сигнализируется с блокировкой работы электродвигателя насоса. Температура подшипников насоса поз.108_1-4, не более 65 ⁰С, контролируется (к.т.111.1 Б), при достижении максимального значения включается световая и звуковая сигнализация с отключением электродвигателя насоса.

В испарителе поз.110_5-6 раствор хлористого кальция захолаживается до температуры (минус 17-минус 30) ⁰С (к.т.110Б) жидким аммиаком, поступающим в межтрубное пространство из аппарата поз.7_1-6 стадии охлаждения. Уровень, не более 0,9 м (не более 80 %) (к.т.114Б), и давление паров аммиака в испарителе поз.110_5-6, 0,01-0,06 МПа (0,1-0,6 кгс/см²) (к.т.113Б), регулируются автоматически. Аммиак из испарителя поз.110_5-6 возвращается на стадию охлаждения в аппарат поз.9_1-4. Расход раствора хлористого кальция в колонну поз.101_1-2, 20-40 м³/ч (к.т.109Б), контролируется. Из колонны поз.101_1-2 осушенный реакционный газ с температурой (минус 15-минус 30) ⁰С (к.т.105Б) направляется на стадию компримирования в теплообменник поз.105_1-2. В пробе газа из трубопровода от подогревателя поз.105_1-2 контролируются массовая концентрация влаги, не более 1 г/м³, (к.т.131Б) и отсутствие "проскока" хлора (к.т.132Б).

В колонне поз.101_1-2 кроме осушки происходит конденсация хлорметанов из реакционного газа. Из куба колонны поз.101_1-2 раствор хлористого кальция вместе со сконденсировавшимися хлорметанами насосом поз.102_1-4 подается на разделение во флорентин поз.103. Давление в нагнетательном трубопроводе насоса поз.102_1-4 0,3-0,41 МПа (3,0-4,1 кгс/см²) (к.т.112Б) контролируется, при достижении минимального значения давления включается световая и звуковая сигнализация с отключением электродвигателя насоса. Уровень в кубе колонны поз.101_1-2, 0,5-1,2 м (20-80 %) (к.т.104Б), регулируется автоматически, максимальное значение сигнализируется световой и звуковой сигнализацией.

Во флорентине поз. 103 раствор хлористого кальция отделяется от жидких хлорметанов за счет разности плотностей: хлорметаны - нижний слой, раствор хлористого кальция - верхний слой. Хлорметаны из флорентина поз. 103 поступают на дополнительное разделение во флорентин поз. 104, из нижней части которого сливаются в сборник поз. 106. Работа флорентинов контролируется наличием перелива хлорметанов по смотровому фонарю на линии из флорентина поз. 104 в сборник поз. 106. В сборнике поз. 106 происходит дополнительное расслоение и предусмотрена линия перелива слоя рассола из аппарата поз. 106 в сборник поз. 129₃, с последующим возвратом его насосом поз. 130_3,5 в сборник поз. 109₂.

Раствор хлористого кальция из верхней части флорентинов поз.103, 104 сливается в сборник поз. 109_1-2 и циркулирует в схеме осушки. Массовая доля хлористого кальция 22-29,5 % (к.т.106К) и показатель активности ионов водорода не менее 4 рН (к.т.107К) в сборнике поз. 109_1-2 контролируются. Снижение показателя активности ионов водорода свидетельствует о высокой влажности газа, неполадках в работе схемы нейтрализации, "проскоке" хлора. Для поддержания требуемой концентрации часть рассола непрерывно отводится на схему упаривания.

При снижении показателя активности ионов водорода менее 4 рН в сборники поз. 109_1-2 добавляется известковое молоко. В схеме предусмотрена подача рассола из линии к испарителю поз. 110₆ в воздухоотделитель поз. 23_1-2 стадии охлаждения для разделения смеси паров аммиака и воздуха путем захолаживания. Возврат рассола из воздухоотделителя поз. 23_1-2 производится в линию от испарителя поз. 110₆ . В процессе работы испарителя поз. 110_5-6 в межтрубном пространстве идет образование масляной пленки на трубках, что ухудшает теплообмен. Температура хлористого кальция, подаваемого на орошение колонны поз.101_1-2 при этом повышается, что отрицательно влияет на процесс осушки газа. В этом случае переводят охлаждение рассола на один испаритель поз.110_5-6, а выведенный из работы испаритель отпаривают. Выделенное при отпарке масло сливают в бочки и отправляют на сжигание в корпус 321.

1.2 Отдувка хлорметанов и упаривание раствора хлористого кальция

Поглощение влаги из реакционного газа снижает концентрацию раствора хлористого кальция, тем самым ухудшает дальнейший процесс осушки газа. Концентрация рассола поддерживается упаркой и приемом свежего раствора хлористого кальция.

Для упарки часть потока раствора хлористого кальция, подаваемого в колонну поз. 101_1-2 насосом поз. 108_1-2, направляется на разделение во флорентин поз. 108а. Раствор хлористого кальция из верхней части флорентина поз.108а сливается в сборник поз. 113₁. Уровень в сборнике поз. 113₁ 1,4-1,8 м (60-80 %) (к.т.117Б) контролируется, максимальное значение сигнализируется и автоматически регулируется поступлением рассола во флорентин поз. 108а. В сборнике поз. 113₁ происходит дополнительное разделение хлорметанов и рассола. Из средней части сборника поз. 113₁ раствор хлористого кальция насосом поз. 108_5-6 подается на схему упарки и отдувки хлорметанов в холодильник поз. 117_2.Отслоившиеся жидкие хлорметаны из нижней части сборника поз. 113₁ насосом поз. 108_5,6 откачиваются в сборник поз. 109₁ или насосом поз. 108_3,4 в линию рассола, циркулирующего в схеме осушки.

Давление нагнетания 0,1-0,32 МПа (1,0-3,2 кгс/см²), (к.т.115Б) насоса поз. 108_5-6 контролируется. Расход раствора хлористого кальция 0,3-3,0 м³/ч (к.т.116Б), поступающего на упаривание и отпарку, контролируется и регулируется автоматически. Пройдя теплообменные аппараты поз. 117₂, 117₃, раствор хлористого кальция подогревается теплом возвращаемого в сборник поз. 109₁, очищенного от хлорметанов и упаренного рассола, до температуры 70-90 ⁰С (к.т.118Б) и поступает в верхнюю часть аппарата для отдувки хлорметанов поз.111.

Уровень в аппарате поз. 111 0,3-1,6 м (20-80 %) (к.т.122Б) контролируется и регулируется автоматически, предельные значения сигнализируются. В нижнюю часть аппарата поз. 111 поступает метан, подогретый до 80-100 ⁰С (к.т.616) в теплообменнике поз. 503а на схеме очистки соляной кислоты и сточных вод. Расход метана 50-150 м³/ч (к.т.120Б) контролируется и автоматически регулируется. На выходе из аппарата поз. 111 поддерживается температура 70-90 ⁰С (к.т.121Б), контролируется.

Метан барботирует через слой рассола, отдувает содержащиеся в нем хлорметаны, выходит из верхней части аппарата поз. 111 и, пройдя огнепреградитель и каплеотбойник поз. 116, направляется в колонну поз. 566а на схему очистки стоков. Давление на трубопроводе от аппарата поз. 116 0,03-0,07 МПа (0,3-0,7 кгс/см²) (к.т.126Б) контролируется.

Очищенный от хлорметанов раствор хлористого кальция, через гидрозатвор поступает в выпарной аппарат поз. 112₂ для упаривания. Выпарной аппарат поз. 112_1-2 снабжен мешалкой и обогревается паром, подаваемым в рубашку. Температура 105-120 ⁰С (к.т.123Б) контролируется и регулируется автоматически. В аппарате поз. 112_1-2, при перемешивании из раствора хлористого кальция выпаривается вода. В процессе выпаривания в пробе контролируется массовая доля хлористого кальция. При массовой доле СаСI₂ 30-35 % (к.т.124К) упаренный раствор самотеком по уровню в аппарате поз. 112_1-2 поступает в теплообменники поз. 117₃, 117₂, где охлаждается поступающим на отпарку раствором и сливается в сборник поз. 109₁. Пары из выпарного аппарата поз. 112_1-2 направляются в ловушку поз. 115 и через огнепреградитель выбрасываются в атмосферу.

Жидкость из ловушки поз. 115 сливается в выпарной аппарат поз. 112_1-2. В схеме имеется аварийная емкость для хлорметанов поз. 113₂, уровень заполнения которой не более 1,8 м (не более 80 %) (к.т.125Б) контролируется и максимальное значение сигнализируется.

В случае выхода из строя схемы отдувки и упаривания допускается использование схемы выпаривания рассола в выпарном аппарате поз. 112₁. Примечание. Для освобождения сборников поз. 109_1-2 от рассола на период ремонта предусмотрена линия от насоса поз. 108_1-2 к ж/д цистернам.

1.3 Схема выпаривания

Схема выпаривания работает периодически. При этом часть потока раствора хлористого кальция от насоса поз. 108_1-2 отводится во флорентин поз. 108а на разделение. Хлористый кальций из верхней части флорентина поз.108а поступает в теплообменник поз. 117₁, где подогревается за счет тепла отводимого упаренного раствора, и направляется в выпарной аппарат поз. 112₁. В выпарном аппарате поз. 112₁, обогреваевом паром через рубашку, при температуре 105-120 ⁰С (к.т.123Б) и перемешивании из раствора хлористого кальция выпаривается вода.

Упаренный раствор через теплообменник поз. 117₁ отводится в сборник поз. 109₁. Массовая доля хлористого кальция на сливе 30-35 % (к.т.124К).

Таблица 1. Средства контроля и автоматизации

2. Приборы и преобразователи

2.1 Техническое описание и инструкция по эксплуатации радиолокационного датчика уровня РДУ

Техническое описание и инструкция по эксплуатации радиолокационного датчика уровня РДУ -- Х2 (далее РДУ) предназначается для ознакомления обслуживающего персонала с составом РД, принципом его работы, основными техническими характеристиками, а также основными правилами эксплуатации, транспортирования и хранения. РДУ производятся по заказу в наиболее выгодной для потребителя конфигурации (варианте исполнения) и могут отличаться рабочим диапазоном измерения, напряжением электропитания, параметрами выходных сигналов. РДУ-- Х2 поставляется в исполнении У категории 1 по ГОСТ 15150 -- 69.

Назначение прибора.

Радиолокационный датчик уровня предназначен для бесконтактного измерения уровня заполнения крупногабаритных емкостей, как в автономном режиме, так и в составе АСУ ТП. Результат измерения уровня выдается на выходном разъеме датчика в виде токового либо цифрового сигнала, пропорционального измеренному уровню. Технические данные РДУ представлены в таблице 2.

Таблица 2. Технические данные

Принцип действия.

Принцип действия прибора основан на облучении препятствия радиоволнами и приеме отраженных сигналов. При постоянстве скорости и прямолинейности распространения радиоволн дальность D однозначно связана с временем распространения (временем запаздывания) радиоволн от антенны до препятствия и обратно Td:

D = 0.5C * Td,

где C - скорость распространения радиоволн.

В приборе используется частотный метод определения дальности. Время распространения определяется путем измерения разности частот излучаемых колебаний и отраженного сигнала. Антенна датчика излучает частотно - модулированные колебания. Принятые и излучаемые колебания подаются в смеситель, на выходе которого образуется разностная частота.

2.2 Сапфир 22ДД

Разновидности Сапфир 22ДД.

Преобразователи предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи. Преобразователи могут использоваться для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый сигнал. При работе с блоками извлечения корня БИК-1 получается линейная зависимость между расходом и выходным сигналом.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А предназначены для преобразования значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал на объектах АС.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-К предназначены для преобразования значения измеряемого параметра газообразного кислорода и кислородосодержащих газов в унифицированный токовый сигнал.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн-А, Сапфир-22ДД-Вн-К не предназначены для использования во взрывоопасных условиях.

Преобразователи Сапфир-22ДД-Вн имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты - сочетание «специальный вид взрывозащиты» и «взрывонепроницаемая оболочка» (маркировка по взрывозащите Iexsd ПВТ4/Н₂) и могут применяться во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно требованиям главы 7-3 ПУЭ или других нормативно-технических документов, определяющих применяемость электрооборудования во взрывоопасных средах, образуемых взрывоопасными смесями паров и газов с воздухом категории до ПВ группы до Т4 включительно и категории ПС группы Т1 по ГОСТ 12.1.011-78.

Преобразователи относятся к изделиям ГСП.

Преобразователи предназначены для работы со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 или 0-20 или 4-20 mA постоянного тока. По устойчивости к климатическим воздействиям преобразователи в зависимости от исполнения соответствуют:

- исполнению УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от 5 до 50⁰С (основной вариант исполнения) или, по обоснованному требованию потребителя, от 1 до 80 ⁰С;

- исполнению У категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от минус 30 до плюс 50⁰С (основной вариант исполнения) или, по обоснованному требованию потребителя, от минус 50 до плюс 80 ⁰С;

- исполнению Т категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69, но для работы при температуре от минус 10 до плюс 55 ⁰С или минус 20 до плюс 80⁰С в соответствии с заказом-нарядом внешнеторговой организации.

По устойчивости и прочности к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха преобразователи имеют группы исполнений, соответственно В4; С4; С3 по ГОСТ 12997-84.

Устройство и работа прибора.

Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединяется с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензопреобразователь мембранно-рычажного типа размещен внутри основания в замкнутой полости, заполненной кремний-органической (у преобразователя Сапфир-22ДД полиэфирфторированной) жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрировнными мембранами. Мембраны приварены по наружному контуру к основанию и соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя с помощью тяги. Фланцы уплотнены прокладками. Воздействие измеряемой разности давлений вызывает прогиб мембран, изгиб мембраны тензопреобразователя и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство. По проводам через гермоввод. Измерительный блок выдерживает воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при перегрузке одна из мембран ложится на профилированную поверхность основания.

Электронный преобразователь (ПЭС) включает в себя:

- преобразователь изменения сопротивления тензомоста в выходной сигнал, выполненный в виде отдельной микросборки ПСТ-М;

- элементы, обеспечивающие работу ПСТ-М в заданных режимах;

- элементы, входящие в схему температурной компенсации и линеаризации выходной характеристики измерительного блока;

- элементы для настройки начального значения выходного токового сигнала и диапазона измерения.

Транзисторы VT1 и VT2, функционально связанные со схемой ПСТ-М и имеющие повышенную мощность рассеяния, размещены непосредственно на центральной печатной плате. На этой же печатной плате вместе с микросборкой ПСТ-М размещены также резисторы R5… R15, R17, R20 цепи термокомпенсации и резисторы R1… R4, определяющие работу ПСТ-М с заданными характеристиками.

2.3 Метран 253-(50М)-01

Общие сведения.

ТСМ Метран-253 (50М) (взрывозащищенный) предназначен для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры во взрывоопасных зонах и помещениях, в которых могут содержаться аммиак, азотоводородная смесь, углекислый или природный газы.

Термопреобразователи сопротивления взрывозащищенные Метран-250: медные ТСМ Метран-253, ТСМ Метран-254 и платиновые ТСП Метран-255, ТСП Метран-256 (в дальнейшем - ТС) предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред во взрывоопасных зонах или помещениях, в которых могут содержаться аммиак, азотоводородная смесь, углекислый газ, природный или конвертированный газ и его компоненты, а также примеси сероводорода и сернистого ангидрида в допустимых пределах по ГОСТ 12.1.005. ТС могут применяться во взрывоопасных зонах согласно классификации главы 7.3 ПУЭ, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категории IIС группы Т6 по ГОСТ Р 51330.0.

ТС имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты по ГОСТ Р 51330.0, обеспечиваемый видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка». Маркировка взрывозащиты - 1ЕхdIIСТ6 Х. ТС изготавливают следующих климатических исполнений по ГОСТ 15150:

- исполнение У1.1, но для работы при температурах от минус 45 до плюс 70 °С;

- тропическое исполнение ТЗ, но для работы с верхним пределом температуры окружающей среды плюс 70 °С.

Выводы

1. Провёл автоматизацию стадии осушки реакционного газа, отдувки хлорметанов и упаривания раствора хлорида кальция.

2. Познакомился с приборами, используемыми в химической промышленности для регистрирования данных, изменения таких параметров, как давление, температура, уровень, расход, концентрация.

3. Подобрал приборы, регистрирующие параметры процессов.

4. Контролируются все процессы - Ремиконтом.

5. Приобрёл навыки автоматизации производства.

Список использованной литературы

1. Основы автоматизации процессов химической технологии и зашиты окружающей среды: Учеб. Пособие /А.И. Козлов, П.М. Лукин, В. 2. С. Илакин и др. Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та, 2006. 178 с.

2. Методическое пособие по курсовой работе по курсам: Автоматизация процессов защиты окружающей среды, Контроль производства органического синтеза. Учеб. Пособие / Л.И. Мухортова. Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та, 2009. 16 с.

Размещено на Allbest.ru