Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции производства олеума, страница 2

Для проведения замены появятся затраты на демонтаж ликвидируемого оборудования, но с учётом средств от его сдачи в лом, эти затраты частично компенсируются. Ориентировочная оценка вышеуказанных капитальных вложений для установки нового оборудования, взамен морально устаревшего, составит около 15 млн.руб.

Для осуществления замены рассчитаем ожидаемый срок окупаемости дополнительных капитальных вложений по формуле:

, где К₂ – 15млн.руб. – ориентировочные капитальные затраты на реконструкцию; С_б – 419560 руб. себестоимость единицы продукции, С_пр=417595 руб. себестоимость единицы продукции после (ориентировочная), реконструкции годовой выпуск продукции В_П=2800т.

Тогда подставляя численные значения в формулу получим:

Так как срок окупаемости дополнительных капитальных вложений небольшой, то осуществление замены устаревшего оборудования на новое – целесообразно. Продукция олеум используется на заводах выпускающих оборонную продукцию.

2. Химическая технология и автоматизация технологического процесса

Схема производства серной кислоты из колчедана включает четыре основные стадии:

• Получение сернистого газа;

• Очистка газа от примесей;

• Окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;

• Абсорбция серного ангидрида.

Обжиговый газ, полученный в печи, освобождается от пыли в сухом электрофильтре 1 и при температуре ЗОО-400°С поступает в очистное отделение для удаления примесей, снижающих активность контактной массы. В очистном отделении газ охлаждается и промывается серной кислотой, последовательно проходя промывные башни 2 и 3. Меньшая часть поступает в последующую очистную аппаратуру - в мокрый электрофильтр 4, увлажнительную башню 5 и далее во второй мокрый электрофильтр 4. Промывные и увлажнительные башни орошают "на себя" (вытекающая из башни кислота вновь подаётся на их орошение). В этих башнях обжиговый газ нагревает орошающую кислоту, поэтому для её охлаждения предусмотрены оросительные холодильники 14. Охлаждённая кислота снова возвращается на орошение соответствующей башни. Очищенный газ поступает на осушку в башню 6 и пройдя брызгоуловитель 7, газодувкой 8 нагнетается через межтрубное пространство теплообменника 9 в контактный аппарат 10. Кислота орошающая сушильную башню, охлаждается в трубчатом холодильнике 15.

Газодувка расположена примерно в середине сернокислотной системы, следовательно, вся аппаратура и коммуникации до газодувки (по ходу газа) работают при разряжении, а аппараты и трубопроводы, установленные после газодувки - под некоторым избыточным давлением.

В контактном аппарате при окислении SO2 выделяется большое количество тепла, которое используется при нагревании в теплообменнике 9 газа, поступающего на контактирование. Горячий газ из контактного аппарата направляется в трубы теплообменника и нагревает очищенный обжиговый газ, движущийся в межтрубном пространстве, а затем поступает в экономайзер 11 или ангидридный холодильник для дальнейшего охлаждения и использования тепла газа. Охлаждённый в теплообменнике газ подаётся в абсорбционное отделение, где проходит олеумный абсорбер 12 и моногидратный абсорбер 13. При поглощении серного ангидрида в абсорберах и паров воды в сушильных башнях выделяется тепло и орошающая кислота нагревается. Для поддержания постоянной температуры орошения циркулирующая кислота охлаждается в трубчатых холодильниках 15. В результате абсорбции серного ангидрида концентрация кислоты повышается, поэтому для создания стабильной концентрации орошающей кислоты моногидрат (H₂SO₄) разбавляют менее концентрированной сушильной кислотой, а олеум - моногидратом, для чего предусматриваются соответствующие кислотопроводы. Олеум из сборника 16 непрерывно передается на склад готовой продукции.

В результате поглощения сернокислотного тумана, концентрация кислоты, орошающей оросительную башню, повышается. Чтобы концентрация орошающей кислоты была постоянной, в сборник увлажнительной башни добавляют воду, а избыток кислоты из второй промывной башни 3. Избыток же кислоты из второй промывной башни поступает в сборник первой промывной башни 2, а избыток разбавленной серной кислоты, накапливающийся в цикле первой промывной башни, передаётся на склад готовой продукции. Таким образом, на контактных сернокислых заводах обычно получают два вида продукции: олеум - из олеумного абсорбера 12 и разбавленную серную кислоту из первой промывной башни (после выделения из кислоты селена.

2.2. Автоматизация технологического процесса

2.2.1. Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемых параметров

Сушильное и абсорбционное отделение тесно связаны между собой, для повышения концентрации сушильной кислоты используется моногидрат из абсорбционного отделения Е7, избыток сушильной кислоты идёт в абсорбционное отделение. На технологической совмещённой схеме рассмотрено только абсорбционное отделение.

При подаче газа в абсорберы К1 и К2 необходимо замерить его температуру и она не должна превышать 60С, а также температуру кислоты подаваемой на орошение, так как отклонение от заданного предела может привести к изменению процесса.

Так же к контролируемым параметрам относится контроль температуры в ёмкостях Е6 и Е7, она не должна превышать 40С и сигнального уровня в баке. Отклонение от заданных пределов может привести к росту гидравлического сопротивления в трубопроводах, перегрев ведёт к росту давления.

Так же на схеме измеряется концентрация олеума выходящего из олеумного абсорбера К1, она должна составлять 16-26% свободного SO₃ . При большей концентрации олеума необходима подача моногидрата для разбавления олеума. Таким же образом измеряется концентрация моногидрата, после моногидратного абсорбера К2. При увеличении концентрации моногидрата для его разбавления в сборник моногидрата, добавляют купоросное масло. Измерение концентрации необходимо для нормального протекания процесса.

Так же к контролируемым параметрам относится контроль закисленности воды, охлаждающей в холодильниках Т4, Т5 олеум и моногидрат. Контроль осуществляют для проверки аппарата, в том что в воду не прорывается кислота, которая может нанести вред окружающей среде, а также вызвать коррозию.

2.2.2. Разработка технологической совмещённой схемы и выбор основных средств контроля и регулирования.

После сушильной башни серный ангидрид поступает в ангидридный холодильник Т3, где охлаждается воздухом идущим от центробежного насоса Н8, управление электродвигателем которого происходит по месту. При выходе серного газа из холодильника его температура должна быть не более 120С, что регулирует первичный измерительный преобразователь термопара хромель- аллюминевая и подаёт сигнал на щит управления. Пройдя через олеумный абсорбер К1 газ направляют в моногидратные абсорберы К2, предварительно измерив его температуру. Она также измеряется первичным преобразователем и не должна превышать 60С. Контроль температуры подаётся на вторичный прибор, расположенный на щите управления. После моногидратных абсорберов температура газа, идущего в бисульфитную башню, не должна превышать 60С, фиксируется первичным преобразователем 12 состоящим из хромель-аллюминиевой термопары.

Температура кислоты регистрируется платиновыми термометрами сопротивления, которые устанавливают перед вводом кислоты в абсорбер и выводом олеума в сборник олеума Е6. Температура не должна превашать 40С. Данные регистраций температуры подаются на вторичный прибор. Также температура кислоты измеряется перед орошением моногидратных абсорберов и она не должна превышать 40С. При выходе моногидрата из моногидратных абсорберов, также измеряется температура кислоты, которая не должна превышать 60С. Все данные от первичных приборов – платиновых термометров сопротивления регистрируются логометрами на щитке управления процессом.

Продукция выходит в виде 20% олеума из сборника олеума Е6, из которого откачивается центробежным насосом при превышении уроня в сбонике более 1680 мм на склад. Сигнал о превашения уровня в сборнике идёт от первичного уровнемера-сигнализатора верхнего уровня ВУ(15). Сигнал поступает на щит управления, а затем, при необходимости подачи олеума на склад, на управляющий клапан 3. Открытие клапана происходит на щите управления. Так же происходит регулирование уровня в сборнике моногидрата. Поддерживают уровень моногидрата с помощью первичного уровнемера. Если уровень ниже 1680 мм, то с помощь управляющего клапана 17 и 19 добавляют в систему олеума. При достижении в сборнике моногидрата верхнего уровня подаётся сигнал на щит управления и по месту открывают клапан 23 и моногидрат идёт в сборник сушильной башни.

Так же на схеме измеряется концентрация олеума выходящего из олеумного абсорбера. Она должна составлять 16-26% свободного SO₃.

Измерение концентрации происходит первичным измерительным прибором - датчиком концентратомеров, подающим сигнал на вторичный электроприбор, находящийся на щите управления процессом. При большой концентрации олеума подаётся сигнал на регулирующий клапан 5, который открывает трубопровод для подачи моногидрата для разбавления олеума.

Таким же образом измеряется концентрация моногидрата после моногидратного абсорбера. При увеличении концентрации моногидрата после абсорберов сигнал подаётся на управляющий клапан и через который в сборник моногидрата Е7, для его разбавления, поступает купоросное масло из мастерской №3. Так же на схеме регистрируется зависимость воды, охлаждающей в холодильнике Т4, Т5 олеум и моногидрат. Сигнал о превышении закислённости подаётся от первичных приборов на вторичные приборы на щите управления процессом.

2.2.3. Спецификация контрольно-измерительных и регулирующих приборов

Наименование, тип прибора, номинальное значение измерительного параметра приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2

Спецификация контрольно-измерительных и регулирующих приборов

3. Технологический расчёт проектируемого оборудования