165827 (Использование энергосберегающих технологий для кристаллизации сульфата натрия), страница 6

3.1 Техническая характеристика оборудования

3.1.1 Кристаллизатор

• Рабочее давление – вакуум;

• среда – агрессивная (осадительная ванна с кристаллами глауберовой соли);

• температура по секциям: I- до 17° С ; II- до 15° С; III – до 12° С; IV - до 10° С;

• матерная – сталь гуммированная эбонитом 51 – 1627 по ТУ 38 – 1051082 – 76, δ_гум = 4,5 мм;

• габариты: ;

• масса - 14900 кг.

3.1.2 Конденсатор смешения

• Подача воды на орошение ;

• материал: сталь нж;

• габариты: 1000 мм; Н= 3500 мм.

3.1.3 Насос

• Подача - ;

• напор – 31 м.вод.ст;

• электродвигатель АО -51-2:

мощность - 18 кВт;

частота вращения - 940

3.1.4 Насос вакуумный ВВН1 – 12

• Номинальная производительность по линии всасывания - 560 ;

• вакуум – 0,04 МПа;

• расход воды - 2

• электродвигатель 4А200L6У3:

мощность - 32 кВт;

частота вращения - 1040 .

Кроме указанного выше мероприятия предлагается увеличить подачу осадительной ванны в кристаллизатор с 18 до 24 , что приведет к повышению температуры ванны по секциям кристаллизатора в сумме на 3С. При этом увеличивается скорость образования кристаллов и их зародышей, что в свою очередь увеличивает выход кристаллов; в связи с этим увеличивается и производительность кристаллизационной установки.

Предлагается так же установка циркуляционных насосов для вакуум – испарителей – кристаллизаторов. В результате чего снизится инкрустация (отложения солей) на поверхностях аппарата и тем самым увеличится продолжительность работы аппарата между технологическими чистками, снизятся затраты труда и материалов на проведение чистки, увеличится их производительность.

Так же предлагается установка тепловых насосов для обогрева корпусов вакуум – испарителей – кристаллизаторов с использованием их вторичного пара, что снизит расход тепла на вакуум – кристаллизацию сульфата натрия.

4. Автоматизация технологического процесса и контрольно – измерительные приборы

4.1 Введение

Промышленность химических волокон относится к одной из прогрессивных и развивающихся высокими темпами отраслей промышленности нашей страны.

Волокна используются главным образом для изготовления одежды; кроме этого, значительное количество их расходуется на изготовления всевозможных технических тканей и изделий, высокопрочной кордной ткани, рыболовных снастей, веревок, канатов и т.д. натуральных волокон недостаточно для удовлетворения все возрастающих потребностей населения в текстильных товарах, а для технических изделий натуральные волокна во многих случаях непригодны, т. к. не обладают необходимым комплексом особых свойств (высокой термостойкостью, прочностью, биостойкостью и т.д.). Кроме того, производство натуральных волокон является трудоемким и дорогостоящим. Поэтому возникла необходимость в разработке промышленных способов получения волокон искусственным путем.

Процесс получения вискозных волокон включает следующее технологические стадии:

1. Мерсеризация целлюлозы – обработка целлюлозы в большом избытке 18% -ного раствора едкого натра, в результате чего образуется пульто щелочной целлюлозы в растворе щелочи:

Полученная щелочная целлюлоза подвергается отжиму от избытка щелочи и измельчению;

1. Предсозревание щелочной целлюлозы – выдерживание ее при определенной температуре и влажности, в результате чего она подвергается термоокислительной деструкции, и вязкость ее снижается;

2. Ксантогенирование щелочной целлюлозы – обработка ее сероуглеродом в среде азота с целью получения растворимого в водном растворе полимера – ксантогената целлюлозы:

1. Растворение полученного ксантогената целлюлозы в водном растворе едкого натра с целью получения вискозы – прядильного раствора для формирования волокон;

2. созревание вискозы и подготовка ее к формованию волокна (смешение, фильтрация, обезвоздушивание);

3. Формование и отделка волокна. Формование вискозных волокон проводят мокрым способом , т.е. с использованием осадительной ванны. В ходе формования протекают основные процессы, приводящие к накоплению в осадительной ванне сульфата натрия:

Для поддержания постоянства состава осадительной ванны она направляется на кристаллизацию избытка сульфата натрия.

Процесс кристаллизации сульфата натрия осуществляется на кристаллизационных установках.

Основными операциями, осуществляемыми на установках кристаллизации являются:

1. Кристаллизация глауберовой соли из осадительной ванны;

2. Обезвоживание отфугованных кристаллов (плавка);

3. отделение кристаллов от маточного раствора (центрифугирование);

4. Кристаллизация и сушка кристаллов ;

5. Упаковка сульфата натрия

4.2 Объекты автоматизации. Средства автоматизации и КИП

Автоматизация управления – как отдельными аппаратами, комплексами аппаратов, так и производством в целом – является важным элементом совершенствования процесса, определяя устойчивость, качество работы, и производительность процесса, повышение производительности труда в производстве волокон и в частности в проведении процесса кристаллизации сульфата натрия.

За последние годы появилось много статей, посвященных автоматизации аппаратов. За это время в теории и практике автоматизации химико-технологических процессов и производств достигнуты значительные успехи.

Разработан системный подход к автоматизации управления, созданы системы унифицированных технических средств автоматизации, обеспечивающих комплексное решение задач оперативного управления, моделирования и применения цифровых вычислительных машин (ЦВМ) для управления производствами. Все это позволило конкретизировать понятия автоматизированной системы управления – АСУ для производств вискозных волокон. В настоящее время любая проблема автоматизации рассматривается, по крайней мере, как часть проблемы создания АСУ с учетом внешних химико-экономических факторов. Возрастание роли автоматизированного управления в химико-технологических производствах привело к появлению следующих особенностей современных производств:

• Так называемая локальная автоматизация, считывается ранее единственной формой автоматизации, становится неотъемлемой частью технологического оборудования;

• Автоматизированное управление рассматривается как «технологический» фактор, превращающий композицию из многих механизмов аппаратов в единый агрегат с новыми качествами и повышенной эффективностью.

В отделении кристаллизации сульфата натрия осуществляется контроль следующих параметров:

1. Температура по секциям горизонтальных вакуум – кристаллизаторов;

2. Температура плава в плавильных котлах;

3. Давление в трубопроводах подачи пара и воды на установку, а так же в линиях нагнетания насосов;

4. Вакуума в барометрических конденсаторах;

5. Температуры в испарителях – кристаллизаторах;

6. Уровней сред в баках.

Осуществляется также контроль и регулирование следующих параметров:

1. Расхода осадительной ванны на установку;

2. Соотношения расхода природного газа и воздуха в топку трубы – сушилки.

3. Расхода пара в сгустители.

Таб. 6.1 Общетехнические средства контроля и автоматизации, используемые при автоматизации и управлении в отделении кристаллизации

Контролируемые и регулируемые параметры	Средства контроля и автоматизации	Тип
Датчики для измерения температуры и преобразователи
1. Температура осадительной ванны на входе, в горизонтальный кристаллизатор и по его секциям	1. Термометр сопротивления медный. Градуировка 23 2. Преобразователь измерительный к термометрам сопротивления	ТСМ – 6097 ТСМ – 5071 ПТ – ТС - 68
2. Температура раствора в испарителях - кристаллизаторах	1. Термометр сопротивления медный. Градуировка 23 2. Преобразователь измерительный к термометрам сопротивления	ТСМ – 6097 ТСМ – 5071 ПТ – ТС - 68
3. Температура плава в плавительных котлах	1. Термометр сопротивления медный. Градуировка 23 2. Преобразователь измерительный к термометрам сопротивления	ТСМ – 6097 ТСМ – 5071 ПТ – ТС - 68
4. Температура топочных газов в сушилке сульфата натрия	1. Термопара хромель-амомелевая 2. Преобразователь измерительный к термопарам	ТХА – 0806 ПТ – ТП – 68
Датчики для измерения разрежения и давления
1. Разрежение в вакуум – кристаллизаторах, испарителях – кристаллизаторах и барометрических конденсаторах	1. Тягомер симфонный, выходной сигнал 5 мА 2. Тягомер сильфонный, выходной сигнал 0,2 – 1 кгс/см2	ТС – Э1 ТС – Э2 ТС – Э3 ТС – П1 ТС – П2
2. Давление растворов после насосов	Разделитель мембранный с пленкой из фторопласта и манометр сильфонный, выходной сигнал 5 мА	РМ 5320 МС – Э1 МС – Э2
3. Давление пара, воды	Манометр пружинный, выходной сигнал 0,2 – 1 кгс/см2	МП – П2
Приборы для непосредственного измерения разрежения и давления без передачи сигнала на значительные расстояния
Разрежение и давление по системе	Тягомер стрелочный Напоромер стрелочный	ТмМП – 52 НПМ - 52
Датчики для измерения расхода
1. Расход осадительной ванны и растворов	1. Комплект индукционного расхода мера 2. Датчик 3. Измерительный блок ИР – 11, выходной сигнал 5 мА	ИР -11 ДРИ
2. Расход пара и воды	1. Диафрагма камерная 2. Диафманометр сильфонный, показывающий, выходной сигнал 5 мА	ДСП – 786Н ДСП – 787Н
3. Расход природного газа в топку сушилку	1. Диафрагма безкамерная 2. Диафманометр сильфоный, выходной сигнал 5 мА	ДС – П3
Датчики для измерения уровня
1. Уровни в сборниках ванны, плава, растворов	1. Пьезометрическая трубка 2. Манометр сильфонный, выходной сигнал 5 мА 3. Манометр сильфонный, выходной сигнал 0,2 – 1,0 кгс / см2	МС – Э1 МС – П1
Измерение числа оборотов штека – питания сушилки
	1. Датчик тахометра малогабаритный 2. Измеритель магнитоиндукционного тахометра	Д – 1 ТЭ - 1
Вторичные приборы
1. Температура, измеряемая термопарой	Потенциометр автоматический показывающий (многоточечный)	КСП – 2 - 028
2. Давление, разрежение, уровень (к датчикам с электрическим выходом)	1. Потенциометр автоматический показывающий, выходной сигнал 0,2 – 1 кгс/см2 2. Потенциометр автоматический показывающий, с пневматическим изодромным регулятором	КСП – 3 КСП - 4
3. Температура измеряемая термометром сопротивления	Мост автоматический показывающий, выходной сигнал 0,2 – 1 кгс/см2	КСМ - 3
4. К датчикам с пневматическим выходом	Приборы пневматической ветви ГСП	ПВ4.2Э ПВ4.3Э ПВ10.1Э
Преобразователи общего назначения
	Пневматический преобразователь Электропневматический преобразователь	ПЭ – 55 м ЭПП - 63
Регуляторы
1. Пневматической ветви ГСП	1. Пропорциональный регулятор 2. Пропорционально – интегральный регулятор	ПР1.5 ПР3.21
2. Электрической ветви ГСП	1. Блок регулирующий аналоговый 2. Блок управления аналогового регулятора	Р12 БУ12
Регулирующая арматура и исполнительные механизмы
1. Потоки растворов и осадительной ванны	Клапан регулирующий фторопластовый с пневматическим мембранным исполнительным механизмом	1545п 2
2. Потоки газа, воздуха	1. Поворотная регулирующая заслонка 2. Пневматический Следящий привод поршневой	СИУ ряда 101 ПСП – Т -1

4.3 Требования к приборам и средствам автоматизации

Требования, предъявляемые к приборам и средствам автоматизации [21,стр.119-120] производствах химических волокон, в первую очередь определяются свойствами сред, параметры которых измеряется. Для большинства стадий производства химических волокон следует учитывать запыленность газообразных сред, температуру и концентрацию веществ, вызывающих коррозию в газовых и жидкостных потоках, а также запыленностью и содержание SO_2, SO₃, CS₂ в атмосфере помещений, где устанавливается оборудование контроля и регулирования. Влияние температуры сред и концентрации веществ, вызывающих коррозию, учитывается при подборе соответствующих материалов для узлов датчиков, соприкасающихся со средой. При измерении концентрации запыленных сред применяются специальные способы очистки и подготовки пробы газа на анализ. Чтобы избежать коррозии щитовых средств контроля и автоматизации, а также сохранить их эксплуатационные характеристики в условиях запыленности и загрязненности атмосферы производственных помещений, необходима максимально возможная централизация управления с очисткой и кондиционированием воздуха, подаваемого в диспетчерские пункты. Это позволяет снизить расходы на эксплуатацию приборов и увеличит срок их службы.