Автоматизация процесса производства азотной кислоты

Скачать

Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления. Физико-химические основы получения продукта, описание схемы производства и выбор обоснования параметров контроля и управления уровня в сборниках кислоты.

Размер: 752,4 K
Тип: реферат
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Технология производства и потребительские свойства азотной кислоты
Применение кислоты азотной в сфере производства, потребительские свойства. Технические требования ГОСТ 701-88. Контроль качества кислоты азотной. Норм...

Производство разбавленной азотной кислоты по схеме АК-72: отделение окисления аммиака
Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов для получения азотной кислоты. Выбор и обоснование принятой схемы производства. Описание те...

Производство азотной кислоты
История развития промышленного производства азотной кислоты, особенности ее получения и сферы применения. Методика проведения расчета производительнос...

Производство азотной кислоты под повышенным давлением
Теоретические основы каталитического окисления аммиака. Получение неконцентрированной азотной кислоты под давлением 0,73МПа. Конструкция основного апп...

Производство азотной кислоты
В настоящее время в промышленных масштабах азотная кислота производится исключительно из аммиака. Физико-химические основы синтеза азотной кислоты из...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления

1.1 Физико - химические основы процесса

1.2 Описание схемы производства

1.3 Основное основного технологического оборудования

1.4 Параметры нормального технологического режима

2. Выбор и обоснование параметров контроля и управления

2.1 Выбор и обоснование параметров и средств контроля

2.1.1 Контроль температуры

2.1.2 Контроль концентрации

2.1.3 Контроль расхода

2.1.4 Контроль уровня

2.2 Выбор и обоснование параметров управления и каналов воздействия

2.2.1 Управление температурой в ПКЦ

2.2.2 Управление концентрации в промывной башне

2.2.3 Управление давлением в ПКС

2.2.4 Управление уровня в сборнике кислоты

3. Описание АСР и технических средств автоматизации, выбор закона регулирования

3.1 АСР температуры обжигового газа после - ПКС

3.2 АСР концентрации в промывной башне

3.3 АСР давления в ПКС

3.4 АСР уровня в сборнике кислоты

Заключение

Введение

Система контроля и автоматического измерения, управления и регулирования технологических параметров для данного производства разбавленной азотной кислоты и химического производства является одной из основных составляющих системы управления.

Автоматизация производственного процесса производства азотной кислоты позволяет увеличить производительность, поскольку автоматизация и механизация данного производства повышает темп работы в целом.

Так же автоматизация производственного процесса производства азотной кислоты позволяет обезопасить труд человека, поскольку данное производство высоко токсично и опасно, а так же значительно повысить качество продукции, поскольку автоматизация и механизация исключает в значительной части человеческий фактор и уменьшить издержки производства в целом.

1. Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления

1.1 Физико-химические основы получения продукта

Серная кислота может существовать /1/ как самостоятельное химическое соединение H2SO4, а также в виде соединений с водой

H2SO4*2H2O, H2SO4*H2O, H2SO4 *4H2O и с триоксидом серы H2SO4 *SO3 , H2SO4*2SO3.

В технике серной кислотой называют и безводную H2SO4 и ее водные растворы (по сути дела, это смесь H2O, H2SO4 и соединений H2SO4*nH2O), и растворы триоксида серы в безводной H2SO4 - олеум (смесь H2SO4 и соединений H2SO4*nSO3)

Безводная серная кислота - тяжелая маслянистая бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой и триоксидом серы в любом соотношении. Физические свойства серной кислоты, такие, как плотность, температура кристаллизации, температура кипения, зависят от ее состава.

Безводная 100%-ная серная кислота имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации 10,7єC. Чтобы уменьшить возможность замерзания товарного продукта при перевозке и хранении, концентрацию технической серной кислоты выбирают такой, чтобы она имела достаточно низкую температуру кристаллизации. Промышленность выпускает три вида товарной серной кислоты (башенная кислота, контактная кислота и олеум).

Зависимость температуры кипения серной кислоты от состава при атмосферном давлении. Нижняя кривая этой диаграммы фазового равновесия отвечает составу жидкой фазы, верхняя - составу паровой фазы, находящейся в равновесии с кипящей жидкой. Из диаграммы следует, что серная кислота и вода образуют азеотропную смесь состава 98,3% H2SO4 и 1,7% H2O с максимальной температурой кипения (336,5?С). Состав находящихся в равновесии жидкой и паровой фаз для кислоты азеотропной концентрации одинаков; у более разбавленных растворов кислоты в паровой фазе преобладают пары воды, в паровой фазе над олеумом высока равновесная концентрация SO3.

Рассмотренные свойства серной кислоты необходимо учитывать как при выборе технологического режима процесса, так и при проектировании отдельных аппаратов, трубопроводов и т. д. Например, при размещении цеха на открытой площадке необходимо предусмотреть теплоизоляцию трубопроводов, по которым циркулируют растворы серной кислоты, имеющие достаточно высокие температуры кристаллизации. Учет диаграммы фазового равновесия паров и жидкости позволяет правильно выбрать условия проведения стадии абсорбции триоксида серы, обеспечивающие высокую степень абсорбции и предупреждающие побочные явления, такие, например, как образование сернокислотного тумана.

1.2 Описание схемы производства

Процесс производства серной кислоты /2/ можно описать следующим образом.

Первым этапом является получение диоксида серы окислением (обжигом) серосодержащего сырья (необходимость в этой стадии отпадает при использовании в качестве сырья отходящих газов, так как в этом случае обжиг сульфидов является одной из стадий других технологических процессов).

Обжиговый газ 350-400оС поступает в полую промывную башню где охлаждается до 80оС орошающую башню 60-70% серной кислотой.

Получение обжигово газа. Для стабилизации процесса обжига в кипящем слое автоматически регулируется: концентрация SO2 в газе, количество воздуха, поступающего в печь, высота кипящего слоя и разрежение в печи. Постоянство объема сернистого газа и концентрации в нем SO2 на выходе из печи поддерживается путем автоматического регулирования подачи воздуха и колчедана в печи в зависимости от температуры отходящего газа. Количество воздуха, подаваемого в печь, регулируется при помощи регулятора, воздействующего на положение дроссельной заслонки в патрубке воздуходувки. Стабильность концентрации SO2 в газе перед электрофильтром обеспечивается автоматическим регулятором путем изменения оборотов питателя подающего колчедан в печь. Высота кипящего слоя в печи регулируется скоростью удаления огарка путем изменения регулятором скорости вращения разгрузочного шнека или степени открытия секторного затворена выгрузке огарка. Постоянное разрежение в верхней части печи поддерживается регулятором, который соответственно изменяет положение дроссельной заслонки перед вентилятором.

Обжиговый газ 350-400оС поступает в полую промывную башню где охлаждается до 80оС орошающую башню 60-70% серной кислотой.

Из полой промывной башни газ поступает на вторую промывную башню с насадкой где орошается 30% серной кислотой и охлаждается до 30 оС.

В промывных башнях газ освобождается от остатков пыли в каплях серной кислоты растворяются оксиды мышьяка и селена, которые присутствуют в обжиговом газе и являются ядом для катализатора в контактном аппарате. Туман серной кислоты с растворенными в нем оксидами мышьяка и серы осаждается в мокрых электрофильтрах.

Окончательная осушка обжигового газа после электрофильтра осуществляется в абсорбционном колоне с насадкой

концентрированной серной кислотой (93-95%).

Отчищенный сухой газ SO2 подается в теплообменник. где подогревается горячими газами из контактного аппарата.

Газ поступает в контактный аппарат и окисляется до SO3. Катализатором является пентооксид ванадия.

Горячий газ SO3 (450-480оС), выходящий из контактного аппарата поступает в теплообменник, отдает тепло свежему газу, далее поступает в холодильник и затем направляется на абсорбцию.

Абсорбция SO3 происходит в двух последовательно расположенных башнях. Первая походу башня орошается олеумом. Содержащем 18-20% SO3 (своб.) Вторая башня орошается концентрированной серной кислотой. Таким образом, в процессе производства образуется два продукта: олеум и концентрированная серная кислота.

Отработанные газы, содержащее остатки SO2 пропускают через щелочные абсорберы, которые орошаются аммиачной водой и в результате сульфит аммония.

1.3 Основное основного технологического оборудования

В процессе производства серной кислоты используют следующее технологическое оборудование:

1. Промывная башня.

2. Промывная башня с насадкой.

3. Мокрый фильтр.

4. Сушильная башня.

5. Турбокомпрессор.

6. Трубчатый теплообменник.

7. Контактный аппарат.

8. Трубчатый холодильник газа.

9. Абсорбционная башня.

10. Холодильник кислоты.

11. Сборник кислоты.

12. Центробежный насос.

13. Печь кипящего слоя.

14. Топка.

Основной фазой процесса производства серной кислоты является окисление двуокиси серы в контактном аппарате.

Описание конструкции основных узлов контактного аппарата /11/.

Рисунок 1 -...