Автоматизация отделения получения серной кислоты по методу мокрого катализа

Скачать

Конструктивно-технологическая характеристика процесса получения серной кислоты. Функциональная схема автоматизации по контурам. Расчет автоматической системы регулирования. Выбор закона регулирования и расчет оптимальных параметров настройки регулятора.

Размер: 123,2 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Разработка автоматизированной системы управления процессом производства серной кислоты
Основные стадии производственного процесса получения серной кислоты методом двойного контактирования с промежуточной абсорбцией. Автоматизация системы...

Производство серной кислоты
Общая схема сернокислотного производства. Сырьевая база для производства серной кислоты. Основные стадии процесса катализа. Производство серной кислот...

Разработка технологии получения серной кислоты обжигом серного колчедана
Применение, физические и химические свойства концентрированной и разбавленной серной кислоты. Производство серной кислоты из серы, серного колчедана и...

Производство серной кислоты, соляной кислоты и хлора
Книга Паскаля синтез и катализ в промышленности охватывает производство серной кислоты как по контактному, так и по нитрозному методу, а также каталит...

Производство серной кислоты из жидкой серы
Технология получения серной кислоты контактным методом. Разработка технологической схемы включающей, сжигания серы, окисления диоксида серы и его абсо...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПО КОНТУРАМ

3. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССА

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

4.1 Расчет автоматической системы регулирования

4.2 Выбор закона регулирования и расчет оптимальных параметров настройки регулятора

4.3 Расчет и построение переходного процесса

5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Общие вопросы охраны труда и окружающей среды

5.2 Промышленная санитария

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПЛК - программируемый логический контроллер;

САПР - система автоматизированного проектирования;

СУ - система управления.

ВВЕДЕНИЕ

Коксохимическое производство - одна из смежных отраслей металлургической и химической промышленности. Путем коксования производят химическую переработку каменных углей, в результате которой наряду с коксом получают высококалорийный коксовый газ, содержащий разнообразные химические продукты, являющиеся основным сырьем для многих химических производств и особенно для продуктов органического синтеза.

В коксовом газе сера содержится в основном в виде сероводорода, на долю которого приходится 95 % всех содержащихся в газе сернистых соединений. Остальные 5% составляют органические соединения: сероуглерод (CS2), сороокись углерода (СОS), меркаптанты (RSH), тиофен и его гомологи и др.

Очистка коксового газа от сероводорода повышает качество газа, улучшает атмосферные условия промышленного района его использования и позволяет получить значительное количество товарной серы или серной кислоты.

В зависимости от агрегатного состояния применяемых поглотителей современные методы очистки горючих газов от сероводорода делят на сухие и мокрые. Сухая очистка коксового газа от сероводорода нашла весьма ограниченное применение из-за громоздкости и неэкономичности этого метода. Большая экономичность мокрых методов очистки газов от сероводорода обусловлена непрерывностью и автоматичностью этих процессов, компактностью установок, малым сопротивлением улавливающей аппаратуры проходу газа, легкостью утилизации регенерированной серы и одновременной очистки газа от циана.

Целью данного проекта является разработка системы автоматизации отделения получения серной кислоты по методу мокрого катализа.

1 КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Процесс получения серной кислоты из сероводорода коксового газа по методу мокрого катализа осуществлен в отечественной и зарубежной промышленности на ряде установок различной производительности - от одной до ста тонн моногидрата в сутки. Аппаратура этих установок различна, но в основе процесса лежит одна и та же принципиальная технологическая схема, общая для всех установок. Эта схема включает следующие основные операции:

а) сжигание сероводородного газа в сернистый газ;

б) охлаждение сернистого газа (обычно в котле-утилизаторе);

в) окисление сернистого газа в серный ангидрид в контактном аппарате;

г) конденсация серного ангидрида и паров воды с образованием серной кислоты;

д) охлаждение серной кислоты;

е) очистка хвостовых газов от сернокислотного тумана.

Производство кислоты методом мокрого катализа сводится к сжиганию сероводорода в сернистый ангидрид и последующему окислению его в серный в присутствии ванадиевого катализатора.

Затем смесь газообразного серного ангидрида и паров воды охлаждается и конденсируется в серную кислоту:

Концентрированный сероводородный газ нагнетается вакуум - насосом в котлы для сжигания сероводородного газа. Необходимый для сжигания сероводорода воздух подается в котлы вентилятором. Для предотвращения образования при этом окислов азота, процесс горения ведется с недостатком воздуха и в котлы подается 95% воздуха от необходимого по реакции. Цианистый водород, входящий в состав сероводородного газа, сгорает до элементарного азота .

Температура газовой смеси понижается экраном котла и оставшийся сероводород, при более низкой температуре, дожигается в камере дожига, куда подается необходимое количество воздуха.

Съем тепла от газовой смеси производится экраном котла с образованием пара, который используется для нужд завода.

Питание котлов осуществляется химочищенной деаэрированной водой из водоподготовки ТЭЦ.

Для предотвращения отложения солей жесткости в барабане и трубах котла - непрерывно и периодически продувают котел питательной водой, стекающей в продувочный бак, где она охлаждается технической водой и потом отводится в канализацию.

При сгорании оставшегося количества сероводорода температура газовой смеси после камеры дожига повышается.

Для понижения температуры газовой смеси до рабочей ее величины 440оС, производится вдувание холодного воздуха в камеры смешения.

Охлажденный до 440оС сернистый газ поступает в четырехслойные контактные аппараты, где происходит контактное окисление сернистого ангидрида в серный.

Окисление сернистого ангидрида сопровождается выделением значительного количества тепла и разогревом газа. При повышении температуры снижается равновесная степень окисления сернистого ангидрида.

Для ведения процесса в диапазоне оптимальных температур (440-450оС) газ, после первого, второго и третьего слоев контактной массы, охлаждается в трубчатых теплообменниках, встроенных в контактные аппараты, циркулирующим нагретым (до 230оС) воздухом, подаваемым в трубки теплообменников дымососами.

Серный газ с температурой 440-450оС поступает в скрубберы для улавливания серной кислоты. В скруббере газ охлаждается циркулирующей серной кислотой. При этом происходит охлаждение газов и образование серной кислоты в парообразном состоянии, за счет реакции соединения серного ангидрида с парами воды, а затем конденсация паров серной кислоты.

Сконденсировавшаяся кислота вместе с циркулирующей кислотой отводится в оросительные холодильники серной кислоты, где охлаждается технической водой, а затем стекает в циркуляционный сборник.

Избыток кислоты, образовавшейся в скрубберах за счет конденсации паров, постоянно отводится от линии подачи серной кислоты на орошение скрубберов в продукционный сборник, а из него насосами периодически откачивается в склады реактивов цехов улавливания батарей № 7-10 и № 1- 6

Хвостовые газы, выходящие из скрубберов, содержат большое количество брызг и тумана серной кислоты. Для их удаления хвостовые газы проходят электрофильтры, а затем отводятся в атмосферу. Уловленная в электрофильтрах кислота стекает в специальный сборник для кислоты.

Нагретая техническая вода, стекающая из оросительного холодильника, перетекает в резервуар нагретой технической воды, а из него насосами подается на градирню.

В случае течи серной кислоты в оросительных холодильниках предусмотрен автоматический сброс закисленной технической воды из соответствующей группы секций, в резервуар закисленной воды. В резервуаре закисленная вода нейтрализуется содовым раствором, а затем отводится в канализацию.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПО КОНТУРАМ

Для автоматизации применен микроконтроллер SIMATIC S7-400, позволяющий вести сбор информации от датчиков, обработку и вычисление полученных в соответствии с алгоритмами управления, а также выдача управляющих воздействий непосредственно на исполнительные механизмы и регулирующие органы. Функциональной схемой автоматизации приведенной на чертеже СУЗ41С.6.091401.06А1.1 предусматривается:

Контур регулирования расхода: Датчиками расхода является бескамерные диафрагмы ДБС 0,6-300 (поз.1.1, 5-1, 18-1, 23-1); диафрагмы камерные ДКС 0,6-100 (поз. 10-1). Сигнал с диафрагм в виде перепада давления подается на датчик разности давлений МЕТРАН 100 ДД (поз.1-2, 5-2, 18-2, 23-2, 10-2). Унифицированный сигнал с преобразователя подается на аналоговый вход блока контроллера SIMATIC S7-400, в котором измеренное значение параметра сравнивается с предельными значениями и при их несоответствии контроллер сигнализирует об этом. Через блок шлюза контроллера осуществляется связь с ЭВМ, на экране дисплея которой изображена мнемосхема объекта, где в точках установки датчика показаны измеренное и предельные значения параметра, сигнализация об отклонении, а также, ЭВМ записывает полученные данные в базу данных. Выход с контролера подается на электропневматический преобразователь (поз.1.3, 5-3, 18-3, 23-3, 10-3). Затем на регулирующий клапан с пневматическим мембранным приводом (поз.1.4, 5-4, 18-4, 23-4, 10-4).

Контур контроля расхода: Датчиками расхода является бескамерные диафрагмы ДБС 0,6-300 (поз.28-1); диафрагмы камерные ДКС 0,6-100 (поз. 16-1, 56-1). Сигнал с диафрагм в виде перепада давления подается на датчик разности давлений МЕТРАН 100 ДД (поз.16-2, 28-2, 56-2). Унифицированный сигнал с преобразователя подается на аналоговый вход блока контроллера SIMATIC S7-400, в котором измеренное значение параметра сравнивается с п...