Автоматический контроль параметров сушки хлора
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Автоматизация производственных процессов»
Допускаю к защите
Руководитель ______________________
Автоматический контроль параметров сушки хлора
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по дисциплине
«Информационно – измерительные устройства систем управления»
1.009.00.00.ПЗ
Выполнил студент группы АТПз-08-1 ___________ .
Нормоконтроль
Курсовой проект защищен с оценкой ____________________
Иркутск 2013 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
- Введение …………………………………………………….………...... 4
- Описание технологического процесса ………………………………... 5
- Таблица параметров ……………………………………………………. 10
- Выбор комплекса технических средств ………………………………. 11
- Заказная спецификация ………………………………………………… 13
- Заключение ………………………………………………………….….. 14
- Библиографический список………………………………………….
- Приложение (Схема автоматизации функциональная)
1.Введение
В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ.
Задачи, которые решаются при автоматизации
современных химических производств,
весьма сложны. Одна из основных тенденций
развития современной химической промышленности
состоит в существенном увеличении
единичной мощности технологических
агрегатов и линий. Создание крупнотоннажных
агрегатов выдвигает
Целью курсового проекта
является освоение методов проектирования
и выбора технических средств
автоматизации, применяемых для
автоматизации химико-
2.Описание технологического процесса
Газообразный хлор передают на осушивание. В качестве осушающего агента используют концентрированную серную кислоту. Простая установка для осушения хлора изображена на рис. 1.Устройство аппарата ясно из рисунка .Внутренний цилиндр имеет ложное днище, на котором размещается керамическая или стеклянная насадка. При осушении хлор передавливает серную кислоту во внутренний цилиндр и барботирует через нее. Внутренний цилиндр при этом работает как насадочная колонна. Капельки серной кислоты, захваченные хлором, отделяются в ловушке, а отработанная серная кислота периодически удаляется через нижний штуцер. В крупнотоннажных производствах осушение хлора осуществляется в керамических колоннах ,заполненных насадкой, которая сверху орошается серной кислотой. Осушаемый хлор подается в нижнюю часть керамической колонны. Высушенный хлор проходит брызгоуловитель и направляется в хлоратор. Серная кислота циркулирует в системе: абсорбционная колонна-колонна-сборник циркуляционный насос. По мере разбавления серная кислота выкачивается из сборника на регенерацию, а сборник заполняют концентрированной кислотой.
Описание отделения осушки
В состав отделения входят: теплообменники; фильтры влажного хлора, сухого хлора, отработанной серной кислоты, башни осушки хлора; ёмкости; каплеотбойник; насосы.
Ключи управления насосов находятся по месту.
Контроль основных технологических параметров осуществляется с рабочего места аппаратчика осушки газа. Управление технологическим процессом – с автоматизированного рабочего места диспетчера ПХиК.
Описание функциональной схемы осушки хлора.
Основные контролируемые параметры.
Влажный хлор поступает в фильтры влажного хлора, где происходит отделение от хлора капель жидкости, которая скапливается в нижней части фильтра и самотеком через гидрозатвор стекает в емкость хлорной воды. В обтянутые холстопрошивным волокном. Вакуумметрическое давление хлора перед фильтром, минус 1,2 ÷ минус 0,8 кПа, контролируется поз. PT 1-a.
После фильтров хлор поступает в нижнюю часть башен осушки (вместимость 63 м3) и пройдя через насадку выходит из верхней части. Башня осушки хлора представляет собой вертикальную колонну, в которой в качестве насадки используются кольца Рашига.
Вакуумметрическое давление хлора перед башней осушки, минус 2,0 ÷ минус 1,3 кПа, контролируется поз. РT 2-a. В верхнюю часть подается серная кислота, циркулирующая по схеме: башня осушки - насос - теплообменник - башня осушки. Объёмный расход серной кислоты на орошение башни осушки хлора, 25 ÷ 50 м3/ч, контролируется поз. FIT 7-a. При минимальном расходе 25 м3/ч срабатывает предупредительная сигнализация. Массовая доля моногидрата (H2SO4) в серной кислоте на выходе из башни, 74 ÷ 78%, контролируется поз. QE 3-a и регулируется клапаном поз. QV 3-д, установленным на трубопроводе подпитки башен осушки крепкой серной кислотой.
При поглощении влаги, содержащейся в хлоре, серной кислотой происходит повышение температуры серной кислоты. В теплообменнике серная кислота охлаждается оборотной водой. Оборотная вода прямая из напорного трубопровода поступает на охлаждение теплообменников. Оборотная вода обратная сливается в емкость (вместимость 6,3 м3), откуда насосами откачивается в общую систему обратной оборотной воды.
Уровень в ёмкости, 30 ÷ 70%, контролируется поз. LE 10-a и регулируется клапаном поз.LV 10-д, установленным на байпасе насоса.
При минимальном
уровне 20% срабатывает предаварийная
сигнализация и блокировка на отключение
насоса. При максимальном уровне 80%
срабатывает предаварийная
Давление на нагнетании насоса, 0,2 ÷ 0,3 МПа, контролируется по месту поз. PT 11-a.
На трубопроводе свободного слива оборотной воды в ёмкость установлен рН-метр поз. QT 9-a, контролирующий рН в диапазоне 6,5 ÷ 10,5. При рН 6,0 срабатывает предаварийная сигнализация и блокировка на отключение насоса. При отключении насоса оборотная вода из ёмкости по линии перелива сливается в химзагрязнённую канализацию в колодец №606.
Температура серной кислоты после теплообменника (поверхность теплообмена 61 м2), 30 ÷ 35оС, контролируется поз. TT 5-a. При температуре 35оС срабатывает предупредительная сигнализация. Температура оборотной воды на выходе из теплообменника, 15 ÷ 35оС, контролируется поз. ТT 8-a. При температуре 40оС срабатывает предаварийная сигнализация и отключается насос.
Давление в трубопроводе серной кислоты после теплообменника, 0,2 ÷ 0,3 МПа, контролируется поз. РT 6-a.
Для подготовки к ремонту
Подача крепкой серной кислоты в башню осушки производится из напорной емкости (вместимость 9,5 м3). В напорную емкость крепкая серная кислота с массовой долей моногидрата (Н2SO4) не менее 96% поступает с установки выпаривания серной кислоты или со склада.
Давление на нагнетании насоса, 0,15 ÷ 0,20 МПа, контролируется по месту поз. PT 12-а.
Для предотвращения замерзания трубопровода откачки отработанной серной кислоты в холодное время предусмотрена продувка технологическим воздухом на склад.
В серной кислоте,
Фильтр сухого хлора
Для подготовки к ремонту и сушки фильтров предусмотрена продувка технологическим воздухом или азотом со сбросом на установку абсорбции.
Давление в трубопроводе
Таблица параметров |
Объект контроля |
Средство измерения |
Место расположения СИ |
Ед. измерения |
Значение |
Точность измерения |
Показ. |
Запись |
Сигнал. |
Регул. |
Блок. |
Управ. | ||
Мин |
Ном |
Предельное | |||||||||||
Вакуумметрическое давление хлора перед фильтром влажного хлора. Позиция 1-а |
датчик |
На трубопроводе |
кПа |
-0.8 |
-1 |
-1.2 |
1% |
+ |
-- |
+ |
_ |
_ |
_ |
Вакуумметрическое давление хлора перед башней осушки. Позиция 2-а. |
датчик |
На трубопроводе |
кПа |
-1.3 |
-1.65 |
-2 |
1% |
+ |
-- |
+ |
_ |
_ |
_ |
Массовая доля моногидрата (H2SO4) в серной кислоте на выходе из башни. Позиция 3-a. |
Концентра-томер |
На трубопроводе |
% |
74 |
76 |
78 |
1% |
+ |
+ |
+ |
+ |
_ |
_ |
Температура хлора на входе в фильтр сухого хлора.Позиция 4-а |
ТC |
На трубопроводе |
°С |
20 |
25 |
30 |
1% |
+ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
Температура серной кислоты после теплообменника. Позиция 5-a. |
ТC |
На трубопроводе |
°С |
30 |
32.5 |
35 |
1% |
+ |
-- |
_ |
_ |
_ |
_ |
Давление в трубопро-воде серной кислоты после теплообмен-ника. Позиция 6-a. |
датчик |
На трубопроводе |
мПа |
0.2 |
0.25 |
0.3 |
1% |
+ |
-- |
+ |
_ |
_ |
_ |
Объёмный расход серной кислоты на орошение башни осушки хлора. Позиция 7-а. |
расходомер |
На трубопроводе |
м3/ч |
25 |
37.5 |
50 |
1% |
+ |
+ |
+ |
+ |
_ |
+ |
Температура оборот-ной воды на выходе из теплообменника. Позиция 8-a. |
ТC |
На трубопроводе |
°С |
15 |
25 |
35 |
1% |
+ |
-- |
-- |
_ |
_ |
_ |
рН обратной оборотной воды. Позиция 9-a. |
рН метр |
На трубопроводе |
конст. |
6.5 |
8.5 |
10.5 |
1% |
+ |
+ |
+ |
_ |
+ |
_ |
Уровень в ёмкости. Позиция 10-a. |
уровнемер |
Фланцевый монтаж на верху колонны |
% |
30 |
50 |
70 |
1% |
+ |
+ |
+ |
+ |
-- |
+ |
Давление на нагнетании насоса. Позиция 11-а. |
датчик |
На трубопроводе |
мПа |
0.2 |
0.25 |
0.3 |
1% |
+ |
-- |
+ |
-- |
-- |
_ |
Давление на нагнетании насоса. Позиция 12-a. |
датчик |
На трубопроводе |
мПа |
0.15 |
0.175 |
0.2 |
1% |
+ |
_ |
+ |
_ |
_ |
_ |
Вакуумметрическое давление хлора перед фильтром сухого хлора. Позиция 13-а |
датчик |
На трубопроводе |
кПа |
-2.7 |
-4.15 |
-5.6 |
1% |
+ |
_ |
+ |
_ |
_ |
_ |
Вакуумметрическое давление хлора после фильтра сухого хлора. Позиция 14-а |
датчик |
На трубопроводе |
кПа |
-3.6 |
-5.6 |
-7.6 |
1% |
+ |
_ |
+ |
_ |
_ |
_ |
Давление в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение. Позиция 15-a. |
датчик |
На трубопроводе |
мПа |
0.35 |
0.4 |
0.45 |
1% |
+ |
-- |
+ |
_ |
_ |
_ |
Температура в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение.Позиция 16-a. |
ТC |
На трубопроводе |
°С |
0 |
12.5 |
25 |
1% |
+ |
-- |
_ |
_ |
_ |
_ |
Объёмный расход в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение.Позиция 17-a. |
расходомер |
На трубопроводе |
м3/ч |
50 |
225 |
500 |
1% |
+ |
+ |
+ |
_ |
_ |
-- |
4. Обоснование выбора комплекса технических средств автоматизации
В данном курсовом проекте используем
преимущественно приборы
Так как в данном промышленном процессе принимает участие химически агрессивная среда – серная кислота, то материалы частей приборов, контактирующих с этой средой будут выбираться изготовленными из стали марки 12Х18Н10Т,с разделительной мембраной и категоричностью по Ex , конструктивными размерами, удовлетворяющими габаритам трубопровода. Всё это указано в заказной спецификации.
Измерение температуры
Для измерения температуры
Принцип действия термометров сопротивления: измерение температуры термометром сопротивления основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры. Зная эту зависимость, можно по значению сопротивления определить температуру среды, в которую помещен термометр сопротивления. При увеличении температуры сопротивления ряда чистых металлов растет, а полупроводников снижается. Для изготовления термометра сопротивления наиболее пригодны по своим физико-химическим свойствам никель, платина и медь.
Термопреобразователи сопротивления медные
ТСМ Метран 204 (100М)
Назначение: термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран204 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры.
Количество чувствительных элементов: 1.
НСХ: 100М для ТСМ Метран 204.
Класс допуска:С.
Схема соединений : 3х-проводная для одного чувствительного элемента;
Диапазон измеряемых температур: -50...180°С.
Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65 по ГОСТ 14254.
Масса: от 0,2 до 1,3 кг в зависимости от длины монтажной части.
Климатическое исполнение: У1.1 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -45° до 60°С; Т3 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -10° до 45°С с относительной влажностью до 98% при температуре 35°С.
Поверка: периодичность - не реже одного раза в 2 года, методика поверки - в соответствии с ГОСТ 8.461.
Средний срок службы: не менее 5 лет.
Гарантийный срок эксплуатации: 18 месяцев с момента ввода в эксплуатацию.
Длина монтажной части выбирается из стандартного ряда монтажных длин: 60.
Измерение давления
Позиций(1-а,2-а,7-а,13-а,14-а,
Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. По принципу действия приборы для измерения давления делятся на: жидкостные, грузопоршневые, электрические и деформационные.
В данном курсовом проекте используем
датчики давления фирмы МЕТРАН. Они
обладают следующими преимуществами:
высокой точностью измерения, возможностью
передачи показаний на большие расстояния,
меньшим запаздыванием
Метран-150
Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, газовые смеси;
Диапазоны измеряемых давлений:
минимальный 0-0,025 кПа;
максимальный 0-68 МПа.
Выходные сигналы: 4-20 мА с HART-протоколом; 0-5 мА
Основная приведенная
Диапазон температур окружающей среды: от -40 до 80°С; от -55 до 80°С (опция);
Перенастройка диапазонов измерений - до 100:1
Высокая стабильность характеристик.
Гарантийный срок эксплуатации -3 года
Межповерочный интервал - 4 года
Интеллектуальные датчики давления серии Метран-150 предназначены для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной
сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART входных измеряемых величин:
-избыточного давления;
-абсолютного давления;
-разности давлений;
-давления-разрежения;
-гидростатического давления (уровня).
Управление параметрами датчика:
-с помощью HART-коммуникатора;
-удаленно
с помощью программы HART-
HART-модема и компьютера или программных средств
АСУТП;
-с помощью
клавиатуры и ЖКИ или с
Улучшенный дизайн и компактная конструкция.
Поворотный электронный блок и ЖКИ.
Высокая перегрузочная способность.
Защита от переходных процессов.
Внешняя кнопка установки "нуля" и диапазона.
Непрерывная самодиагностика.
Метран 150CGR
Измерение уровня
Для ведения
технологических процессов
Принцип действия волноводного уровнемера: метод измерения основан на технологии рефлектометрии во времени (TDR = Time Domain Reflectometry). Микроволновые радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду, уровень которой нужно определить. Когда радиоимпульс достигает среды с коэффициентом диэлектрической проницаемости, отличной от проницаемости газа над поверхностью среды, то из-за разности коэффициентов диэлектрических проницаемостей происходит отражение микроволнового сигнала в обратном направлении. Временной интервал между моментом передачи радиоимпульса и моментом приема эхо-сигнала пропорционален расстоянию до уровня контролируемой среды. Аналогичным образом измеряется расстояние между датчиком уровнемера и границей раздела двух жидких сред с различными коэффициентами диэлектрической проницаемости.
Rosemount 3300
Измеряемые среды: жидкие.
Диапазон измерений уровня:от 0,1 до 23,5 м.
Выходной сигнал: 4-20 мА с цифровым сигналом на базе протокола HART, RS485 Modbus.
Межповерочный интервал: 2 года.
Уровнемеры Rosemount 3300 применяются во многих отраслях промышленности: химической и нефтехимической, нефтегазовой, целлюлозно-бумажной; фармацевтической; пищевой промышленности и производстве напитков; контроле питьевой воды и сточных вод; энергетике (плотины и гидро- и электростанции).
Достоинства:
-точность измерений не
-различные типы зондов
-подходят для измерений
-простота установки;
-
-простота замены используемых блоков электроники на более совершенные;
-возможность использования
-возможность одновременного
-возможность измерений в
-надежность измерений в
Измерение расхода
Расходомерами называются такие приборы, которые измеряют расход вещества, т. е. количество вещества, протекающего по трубопроводу в единицу времени.
Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на измерении изменяющихся в зависимости от расхода электрических параметров системы: измеряемое вещество — чувствительный элемент прибора, величина какого-либо выбранного для измерения электрического параметра служит мерой расхода.
Метран-370
Измеряемые среды: жидкости с минимальной электропроводностью 5·10-4 См/м
Диаметр условного прохода: 15…200 мм
Пределы основной относительной погрешности: ±0,5% в диапазоне скоростей измеряемой среды от 0,3 до 10 м/с
Давление измеряемой среды: 0,05…4,00 МПа; 0,05…2,5 МПа (для Dу 150, 200 мм)
Выходные сигналы: 4-20 мА, HART, частотно-импульсный
Интегральный или удаленный (до 300 м) монтаж преобразователя
Расходомеры электромагнитные Метран-370 предназначены для измерений объемного расхода электропроводных жидкостей, пульп, эмульсий и т.п.
Представляют собой российский аналог расходомеров электромагнитных серии 8700. Используются в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в энергетике, химической, пищевой, бумажной и других отраслях промышленности, а также в системах
коммерческого учета жидкостей.
Основные преимущества:
-возможность применения для измерения расхода агрессивных сред;
-широкий размерный ряд;
-высокая точность измерений;
-отсутствие движущихся частей;
-малые потери давления;
-прямолинейный участок
-5Dу, после расходомера- 2Dу.
-материал футеровки
Измерение концентрации
Автоматический концентратомер предназначен для измерения концентрации неорганических и органических веществ в технологических растворах непосредственно в технологическом оборудовании – мерных емкостях, накопительных баках, продуктопроводах. Получение оперативной информации без дополнительных операций (отбор проб анализируемого раствора, транспортирование в лаборатории, фильтрация, охлаждение или нагревание до 20оС).
Концентратомер серной кислоты
КОНЦЕНТРАТОМЕР КР-042 предназначен для измерения концентрации концентрированной серной кислоты H2SO4 в технологическом оборудовании – мерных емкостях, накопительных баках, трубопроводах. Конструктивно прибор состоит из блока контроллера и индикации. (1), блока первичных преобразователей (2.1) и первичной обработки сигнала (2.2) , соединительного кабеля.
Измеряемый раствор |
Концентрация раствора, В % |
Температура раствора В °С |
Отрасль применения |
Водный раствор серной кислоты H2 SO4 |
От 70 до 100 %
|
От 10 до 100 °С
|
1. На химзаводах по производству серной ки 2 .На ТЭС, АЭС для измерения концентрации при получении кислоты в цистернах, а также в баках хранения и мерных емкостях. |
Внешний вид КОНЦЕНТРАТОМЕРА КР-042.
1 - Блок контроллера и индикации. Показания концентрации в % ,
температуры в °С.
2 - Блок первичных преобразователей (2.1) и первичной обработки
сигнала (2.2).
3 - Байпас.
Измерение кислотности среды
Принцип действия иономера: основан на преобразовании ЭДС электродной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине. Преобразование ЭДС электродной системы в постоянный ток осуществляется высокоомным преобразователем автокомпенсационного типа.
pH метр BL991401 немецкой фирмы HANNA Instruments
5.Заказная спецификация на технические средства
Позиция |
Параметр |
Место установки |
Наименование средства измерения |
Модель |
Количество |
Завод-изготовитель (фирма, страна) | |
На1шт |
Общее | ||||||
1. PT
2. PT 3. PT
4. PT 5.PT 6. PT
7. PT
8. PT |
1. Вакуумметрическое давление хлора перед фильтром влажного хлора. 2. Вакуумметрическое давление хлора перед башней осушки. 3.Давление в трубопроводе
серной кислоты после 4. Давление на нагнетании насоса. 5. Давление на нагнетании насоса. 6. Вакуумметрическое давление хлора перед фильтром сухого хлора. 7. Вакуумметрическое давление хлора после фильтра сухого хлора. 8. Давление в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение. Защита датчика |
По месту
По месту |
Датчик давления
Разделитель мембранный |
Метран-150 2 2 1 1 L3 А М5 IM SC Ex
PM 5319 36нхтю фтороп. |
1
1 |
8
8 |
ЗАО "ПГ "Метран", Россия
ОАО СПЗ г.Саранск |
|
1. FIR
2.FIR |
1. Объёмный расход серной кислоты на орошение башни осушки хлора. 2. Объёмный расход в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение. |
По месту |
Расходомер
|
Метран-370 – 050 – Ф – Ф4 – Н – 3 – С20 – 40 – 32Е – И – А – 1 – ЖКИ – К0 Ex |
1 |
2 |
ЗАО "ПГ "Метран",Россия |
1. TT 2.TT 3.TT 4.TT |
1.Температура хлора на входе в фильтр сухого хлора. 2. Температура серной кислоты после теплообменника. 3. Температура оборотной
воды на выходе из 4. Температура в трубопроводе оборотной воды на входе в отделение. 5. Защитный чехол во фторопластовой оболочке |
По месту |
Датчик температуры
Чехол |
ТСМ Метран-204 - 02 - 320 - В - 2 - 1 - Н10 - У1.1 - ГП Ex ТС 1288Ф |
1
1 |
4
2 |
ЗАО "ПГ "Метран",Россия
г Москва “Энергоконтроль” |
1. LIRCA |
1. Уровень в ёмкости |
По месту |
Уровнемер |
Rosemount серии 3301-H-A-1-S-1-V-1A-M-02-05- |
1 |
1 |
ЗАО "ПГ "Метран",Россия |
1.QRC |
1. рН обратной оборотной воды. |
По месту |
рН метр |
pH метр BL991401 Ex |
1 |
1 |
HANNA Instruments, Германия |
1.QIRA
|
1. Массовая доля моногидрата (
1.Вторичный прибор |
По месту
На щите |
Концентратомер
Регистратор многоканальный |
Концентратомер КР-042 Ex
МетранI900/RS232 I К1202 I 350 Ом I 24 реле I ГП |
1
1 |
1
1 |
ООО «Акустотехник», г.Львов
ЗАО "ПГ "Метран",Россия |

- Автоматический фазометр
- Автоматический электро-привод
- Автоматическое повторное включение
- Автоматическое регулирование работы дефлегматора в процессе перегонки с помощью интегрированной среды Trace Mode
- Автоматическое управление
- Автоматическое управление
- Автоматическое управление
- Автоматические торговые системы на рынке ценных бумаг
- Автоматические тормоза
- Автоматические тормоза и безопасность движения
- Автоматический весовой дозатор АВДЖ-425-1200М для жидкости
- Автоматический весовой дозатор АВДЖ-425-1200М для жидкости
- Автоматический зенитный ракетный комплекс
- Автоматический контроль и управление производством кваса