Автоматизация реактора сульфат метиолета

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Комплексной автоматизации и механизации производств химической промышленности уделяется огромное внимание, поскольку протекание химико-технологических процессов характеризуется сложностью, высокой скоростью и чувствительностью к отклонениям от заданных режимов, вредностью среды рабочей зоны, взрыво-, пожароопасностью перерабатываемых веществ. Проблемами автоматизации химической промышленности являются недостаток информации о протекании высоко-сложных технологических процессов химической промышленности, а также трудности при сопоставлении имеющихся данных для проведения качественного анализа деятельности предприятия химической промышленности с целью оптимизации его работы. Современная автоматизация предприятия химической промышленности широко используется для оптимизации таких важных показателей работы химического предприятия, как уровень безопасности персонала, защита окружающей среды, соответствие стандартам контроля качества. Внедрение автоматизации технологических процессов химической промышленности приводит к снижению себестоимости продукции, а также максимальному повышению эффективности производства товаров массового потребления, спец. химикатов, органических (неорганических) продуктов, как с непрерывными, так и периодическими процессами предприятий химической промышленности. На основе современных технологий автоматизации химической промышленности ее производственные данные становятся базой для принятия управленческих решений. Предприятия химической промышленности широко применяют различные технологические схемы, главным образом использующие химические методы, в основе которых лежат глубокие качественные изменения, а также превращения веществ и материалов, их состава, свойств, состояния, внутренней структуры. Химические методы производства позволяют применять разнообразное сырье, включая различные отходы. Некоторые предприятия химической промышленности, использующие горнохимическое сырье, выполняют его переработку, а также добычу, что существенно усложняет структуру таких предприятий и организацию производственного процесса. Поскольку в результате химических преобразований меняют состояние веществ и целенаправленно получают продукты, обладающие специально заданными свойствами, высокие требования предъявляются к качеству сырья, а также подготовке сырьевой базы.



1. Краткое описание технологического процесса

Нейтрализамция (от лат. neuter -- ни тот, ни другой) -- взаимодействие кислот с основаниями, в результате которого образуются соли и вода. Часто реакции нейтрализации экзотермичны. К примеру, реакция гидроксида натрия и соляной кислоты:

НСl + NaOH = NaCl + Н2О

В ионном виде уравнение записывают так:

Н+ + ОН? = Н2О.

Тем не менее, существуют также и эндотермические реакции нейтрализации, например, реакция бикарбоната натрия (пищевой соды) и уксусной кислоты.

Водный раствор аммиака (аммиачная вода) - бесцветная жидкость с резким специфическим запахом. Прикомнатной температуре и особенно при нагревании обильно выделяет аммиак. Предельно допустимаяконцентрация аммиака в воздухе - 0,02 мг/куб. дм. Раствор аммиака обладает щелочной реакцией.

Метилолеат превращается непосредственно в карбоксистеараты при реакции с монооксидом углерода и водой в присутствии ряда катализаторов, содержащих концентрированную серную кислоту ( реакция Коха), фтороводород, карбонил никеля или смесь хлорида палладия и трифенилфосфина.

Аутоокисление чистого метилолеата при 20 С идет медленно, после продолжительного индукционного периода. Эта реакция может быть ускорена прибавлением донора радикалов, облучением или повышением температуры. Из метилолеата образуется смесь цис-и транс-изомеров 8-гидроперокси - А9 -, 9-гидроперокси - А10 -, 10-гидро-перокси - Д8 - и 11-гидроперокси - А9 - октадеценоатов. Авироль представляет собой? аммонийную соль сульфоэфира бутилолеата, она получается сульфированием бутилового эфира олеиновой кислоты с последующей нейтрализацией аммиачной ?водой.

Авироль выпускается по ТУ 20-91-54 по внешнему виду -- это прозрачная маслянистая жидкость коричневого цвета. Плотность при 20°С около 1 г/сж , pH 1%-ной эмульсии 7,2--7,5 общее?? содержание жира в пересчете на безводный препарат не менее 60%) влаги не более 25%. Авироль хорошо смешивается с водой, образуя однородную эмульсию, которая устойчива в разбавленных растворах кислот и щелочей. Авироль хорошо растворим в эфире, спирте, бензоле и других органических растворителях. С минеральным маслом смешивается во всех соотношениях, с катионактивными веществами образует осадок. Авироль транспортируется в стальных бочках, бидонах из белой жести или стеклянных бутылях хранить его следует в сухом закрытом помещении. При хранении возможно незначительное понижение значения pH. Авироль применяют для зачистки пятен перед обезжириванием, а также для изготовления усилителей химической чистки.

2. Реактор нейтрализации как объект управления

Объект управления характеризуется следующими входными параметрами:

Расход аммиака (Fам);

Расход воды (Fв);

Расход сульфомассы (Fсу);

Расход хладагента (Fх).

Основными возмущающими воздействиями в процессе нейтрализации являются:

Окружающая температура (fт);

Качество аммиака (fа);

Техническое состояние задвижек (fз).

Управляющие воздействия:

Уровень в реакторе (hр) ;

Давления в реакторе (Pр);

Концентрация pH растворов (Qр);

Температура в реакторе (Tр).

На рисунке 1 показана схема объекта управления реактора нейтрализации.

Рисунок 1 - Объект управления реактора нейтрализации

Охрана труда

При эксплуатации средств автоматизации установок должна быть обеспечена полная безопасность обслуживающего персонала. Знание «Правил техники безопасности» - обязательны для всех лиц, связанных с эксплуатацией средств автоматизации.

При эксплуатации автоматических систем и установок должны учитываться все общие положения техники безопасности и особенности по эксплуатации автоматических устройств. Так как автоматизированные установки работают без участия человека, для них характерны также и относительно длинные и разветвленные соединительные сети, связывающие многочисленные элементы средств контроля и управления. Поэтому наряду с обязательным выполнением всех необходимых требований по технике безопасности должны быть предъявлены особые требования к защитным ограждениям.

1. Все металлические части должны быть присоединены к нулевому проводу, соединенному с контуром заземления.

2. Пуску автоматизированной установки должен обязательно предшествовать предупредительный звуковой и световой сигналы.

3. Каждый автоматизированный объект колхоза, совхоза должен быть укомплектован средствами защиты - резиновыми перчатками, ковриками, индикаторами напряжения, предупредительными плакатами.

4. При проведении наладочных и ремонтных работ неизбежны некоторые пересоединения в схемах. Такие временные пересоединения выполняют гибким проводом марки ПРГ различной расцветки. Провода должны иметь сопротивление изоляции не менее 30 - 50 МОм.

5. Всякие перемычки временного характера нужно выполнять надежно, хорошо проверенными проводами без скруток.

6. Присоединять провода к корпусам электрических машин и аппаратов необходимо только при помощи болтов

При скрытой проводке все стыки труб должны быть сварены.

3. Постановка и описание задачи автоматизации

Основные принципы автоматизации процесса смешения покажем на примере емкости, в которой смешиваются две жидкости Л и Б.

В качестве показателя эффективности процесса перемешивания примем концентрацию искомого компонента в смеси Qсм а целью управления будет получение смеси с определенной концентрацией этого оппонента. Концентрация искомого компонента в смеси зависит от расходов жидкостей Л и Б, а также от концентрации в них искомого компонента. Все эти параметры определяются технологическим режимом предыдущих процессов, и воздействовать на них из соображений достижения цели управления процессом смешения невозможно.

Так, в смеситель могут поступать возмущающие воздействия, поэтому следует регулировать непосредственно концентрацию Qсм, внося регулирующие воздействия изменением одного из расходов жидкостей.

В смесителе необходимо иметь определенный объем жидкости. Существенное изменение объема жидкости может привести к переполнению аппарата или его опорожнению, при этом процесс смешения становится невозможным. Показателем объема жидкости является уровень в аппарате, поэтому его необходимо стабилизировать. Уровень жидкости зависит от расходов жидкостей, поступающих в смеситель, и расхода смеси. Если расход смеси определяется ходом последующего процесса, то его нельзя ни стабилизировать, ни использовать для внесения регулирующих воздействий. Один из расходов жидкостей (например, жидкости Л), как уже сказано, будет использоваться для внесения регулирующих воздействий при регулировании концентрации Qсм Следовательно, единственным каналом для внесения регулирующих воздействий при стабилизации уровня является расход другой жидкости. Осуществляя регулирующие воздействия, регулятор уровня создает возмущения для регулятора концентрации Qсм.

4. Описание принципиально электрической схемы

Для включения схемы замыкаем контакт автомата QF. Для подготовки двигателей к работе, а также пуска двигателя мешалки и двигателя насоса жмем кнопку SB2 катушка KM1 получает питание кнопка SB2 ставится на самоподхват контактом KM1. Замыкаются контакты KM1 в строке катушки магнитного пускателя KM10 и в строке катушки магнитного пускателя KM11. Магнитный пускатель KM10 получает питание запускает мешалку, а магнитный пускатель KM11 запускает насос. При замыкании контакта дозатора аммиака P1 на катушку магнитного пускателя KM2 подается напряжение двигатель M1 открывает задвижку. При прохождении нужного объема аммиака через счетчик-дозатор замыкается контакт P2 подается напряжение на катушку KM3 двигатель M1 закрывает задвижку. Контакты KM2, KM3 служат для блокировки. Замыкается контакт счетчика-дозатора воды P3 катушка KM4 получает питание двигатель M2 открывает задвижку. При прохождении нужного объема воды через счетчик- дозатор замыкается контакт P4 подается напряжение на катушку KM5. Имеются контакты блокировки KM4, KM5. Контакт дозатора сульфомассы P5 замыкается, катушка пускателя KM6 получает питание двигатель M3 начинает открывать задвижку. При прохождении нужного объема сульфомассы через счетчик- дозатор замыкается контакт P6 получает питание катушка KM7 двигатель M3 закрывает задвижку. Блокирующими контактами являются KM6, KM7.При достижении верхнего предела температуры замыкается контакт P7 катушка KM8 получает питание двигатель M4 начинает открывать задвижку. При достижении низкого предела температуры замыкается контакт P8 катушка KM9 получает питание двигатель M4 начинает закрывать задвижку.

При достижении максимального давления с номером 6 замыкается контакт P9.Катушка KM12 получает питание замыкаютя контакты KM12 на двигателе. Двигатель работает на 6-ой скорости. При достижении 5-ой величины давления замыкается контакт P10. Подается напряжение на катушку KM13 замыкаются контакты KM13 на двигателе. Двигатель работает на 5-ой скорости. При достижении 4-ой величины давления замыкается контакт P11. KM14 получает питание. Замыкаются контакты KM14 на двигателе. Двигатель работает на 4-ой скорости. При достижении 3-ей скорости замыкается контакт P12. Катушка KM15 получает питание замыкаются контакты KM15 на двигателе. Двигатель работает на 3-ей скорости. При достижении 2-ой величины давления замыкается контакт P13. Катушка KM16 получает питание замыкается контакт KM16 на двигателе. Двигатель работает на 2-ой скорости. При достижении 1-ой скорости контакты датчика давления не замыкаются. По этому двигатель работает через все сопротивления то есть на минимальной 1-ой скорости.

автоматизация химический реактор нейтрализация

5. Выбор комплекса технических средств автоматизации

Датчик давления АИР-20/М2 в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2- Датчик давления

Основные характеристики:

Верхние пределы измерений:

абсолютное давление (ДА) -- 1,0 кПа...6,0 МПа;

избыточное давление (ДИ) -- 0,16 кПа...60 МПа;

давление-разрежение (ДВ) -- 0,4 кПа...100 кПа;

избыточное давление-разрежение (ДИВ) -- ±0,3 кПа...(-0,1...+2,4) МПа;

дифференциальное давление (ДД) -- 0,063 кПа...16 МПа;

гидростатическое давление (ДГ) (фланцевые) -- 1,6 кПа...250 кПа;

гидростатическое давление (ДГ) (погружные) -- 1 кПа...250 кПа;

Глубина перенастройки диапазонов -- 25:1;

Выходной сигнал -- 4...20 мА; 4...20 мА или 0...5 мА; 0...5/4...20 мА одновременно;

Конфигурирование -- микропереключатели, ПО;

Функция извлечения квадратного корня;

Погрешность -- от ±0,1 %;

Климатические исполнения -- С2 (-40...+70 °C, -55...+70 °C), С3 (-10...+70 °C, -25...+70 °C, -10...+60 °C, -25...+60 °C);

Пылевлагозащита -- IP65, IP54;

Варианты исполнения -- общепромышленное, «Ex» (ExiaIICT6 X), «Exd» (1ExdIICT6), кислородное, «Для АЭС»;

Индикация -- ЖК с подсветкой, СД (с возможностью поворота на 180°);

Вращение корпуса на ±135°;

Электромагнитная совместимость (ЭМС) -- IV-A;

Цифровой аммиака газовый расходомер в соответствии с рисунком 3

Рисунок 3- Аммиака газовый расходомер

Основные характеристики:

точные измерения расхода жидких средах такие, как жидкие, газа, пара и вязких сред и др. при различных нормальной температуре, высокой температуре и низкой температуры условиях эксплуатации;

чрезвычайно высокая чувствительность способны измерения ультра небольшой поток(minimum поток, который может быть измерена является 0.08m/s;

нет подвижных частей, следовательно, высокая безопасность и надежность;

высокая точность измерения и точность( достижения 0.2% для измерения от общего количества);

широкий диапазон измерений( достижения 1:30);

хорошая повторяемость( обычно 0.1~0.08%) и быстрого измерения;

малая потеря давления, всего около 1/2p стандартных отверстия;

сухой калибровки может быть использован, у меня. электронной. равновесие висит метод;

визирной может быть заменена как необходимые для изменения потока диапазон измерений;

способны онлайн прямое чтение и дистанционной передачи/сигнализации;

простота установки и очень легкое обслуживание.

анти- вмешиваться, анти- кислоты, анти- щелочной, анти- примеси

MH - магнитно-индуктивный расходомер для серной кислоты (H2SO4).

в соответствии с рисунком 4

Рисунок 4- магнитно-индуктивный расходомер



Среды: расходомер для 95% серной, соляной кислоты и всех токопроводящих жидкостей. Исполнение: нержавеющая сталь, тантал, тефлон. Расход: 0 - 27000 м3/час ДУ: от 3 - 1000 мм. Давление: 10, 25, 40 бар. Температура: - 40 + 130 Со Выход: аналоговый, импульсный, опционально выход Profibus PA / FOUNDATION, RS 232, Hart

Счетчик расхода жидкости DigitalFlow XMT868i в соответствии с рисунком 5

Рисунок 5- счетчик расхода жидкости

Измерительный преобразователь XMT868i - это полностью укомплектованный ультразвуковой измерительный преобразователь, предназначенный для измерения расхода жидкостей, включая следующие:

Жидкие углеводороды

Сжиженный природный газ

Сырая нефть

Смазочные масла

Жидкое дизельное топливо

Растворители

Чистые и сточные воды

Горячая/охлаждённая вода

Химикаты

Напитки

Другие жидкости

Микроволновый радарный уровнемер в соответствии с рисунком 6

Рисунок 6- Микроволновый радарный уровнемер

Уровнемер радиоволновый радарный работает в широком микроволновом диапазоне радиоволн от единиц до десятков Гигагерц. Чем выше частота излучения радиоволны уровнемера, тем выше его точность. Стоимость уровнемера радарного напрямую зависит от частоты излучения и точности уровнемера. Достоинства: не чувствителен к пыли и пару, определяет несколько границ раздела сред, позволяет отстроится от пены, имеет высокую точность измерения уровня.

PiloTrek микроволновый уровнемер

Бесконтактный взрывозащищенный микроволновый уровнемер.

Уровень продукта в емкости измеряется путем измерения времени прохождения микроволнового импульса. Микроволновый импульс излучается и принимается рупорной или стержневой антенной. Уровнемер имеет следующие характеристики:

Частота излучения 24 ГГц.

Бесконтактное измерение уровня и объема сыпучих материалов;

Независимость точности измерений от диэлектрической проницаемости, температуры материала процесса, давления и других факторов;

Точность измерения ±3 мм;

Диапазон измерения до 24 метров;

Температура измеряемого процесса -30°С...+180°С;

Избыточное давление до 25 бар;

HART, 4...20 mA.

Пирометр MLG 50 Profi в соответствии с рисунком 7

Рисунок-7 Пирометр MLG 50 Profi

Диапазон измеренияЃF-30 ~ +500? (для термопары -50…+1370?)

ПогрешностьЃF ±1,5% или ±1,5? (в диапазоне 0…+500 ?)

±1,5?±0,04?/? (в диапазоне -30…0?)

ПовторяемостьЃF±0,5% или ±0,5?

Отношение дистанции к измеряемой областиЃF13:1

Коэффициент излученияЃF0.1 ~ 1.00 -- регулируемый

Резолюция показанийЃF0.1?/?

Время измеренияЃF250 мс

Спектральный диапазонЃF8-14 мкм

Рабочая температура: -20…+50 ?

Температура хранения: -30…+60 ?

ПитаниеЃF9V (Крона)

Противоударный корпус (испытано на многократное падение с высоты 2 м на бетонное основание)

ВесЃF270 гр с батареей

Габаритные размерыЃF193*95*83 мм

Концентратомер МАРК-1102 в соответствии с рисунком 8

Рисунок-8 Концентратомер МАРК-1102

МАРК-1102 предназначен для непрерывного измерения электропроводимости УЭП (ж), УЭП25 и массовой доли (С) водных растворов NaCl, NaOH, H2SO4, HCl, HNO3.

Диапазон 0,0... 1000 мСм/см

погрешность (x - измеренное значение) ±(1 + 0,04*x) мСм/см

температура 0... 70 °C

давление не более 0,8 МПа

Электропитание 220 В или 36 В / 50 Гц / 10 ВА

6. Спецификация используемых технических средств

В схеме автоматизации используются приборы, спецификация которых внесена в таблицу 1.

Таблица 1- Спецификация технических средств

№	Параметр	Расположение	Наименование типа, приборов	Примечание
1	Давления	На щиту	АИР-20/М2
2	Расход аммиака	На щиту	Аммиака газовый расходомер
3	Расход сульфомассы	На щиту	Магнитно-индуктивный расходомер
4	Расход воды	На щиту	DigitalFlow XMT868i
5	Уровень	На щиту	Микроволновый радарный уровнемер
6	Температура	На щиту	Пирометр
7	Концентрация	По месту	МАРК-1102



Заключение

В ходе курсовой работы были выполнены схемы автоматизации реактора нейтрализации. В курсовом проекте был рассмотрено описание технологического процесса, составлен анализ технологического оборудования, где были рассмотрены входные и выходные параметры и возмущающие воздействия.

При выполнении курсовой работы были использованы материалы изученных дисциплин автоматическое регулирование, автоматизация технологического процесса, компьютерная графика, курсовая работа является итогом изучения этих дисциплин, для написания курсовой работы использовались материалы учебных, печатных изданий и интернет источников.

Размещено на Allbest.ru

...