Дипломдыќ жоба мыс өндірісінде күкірт қышқылын автоматтандыру
жүктеу/скачать 2,89 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- АННОТАЦИЯ
- МАЗМҰНЫ
- 3 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
- ЌОРЫТЫНДЫ
- ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
- 1.2 Шығарылатын газдардан күкіртқышқылын өндіру технологиясы
- 1.2.1 Жуу бөлімі
- 1.2.2 Құрғату бөлімі
- 1.2.3 Контактілі-компрессорлы бөлімі
| 7
8
9
10
11
Дипломдыќ жоба мыс өндірісінде күкірт қышқылын автоматтандыру жүйесін жобалауға арналған. Дипломдық жоба технологиялық, арнайы, өміртіршілік қауіпсіздігі және техника-экономикалық бөлімдерден тұрады. Технологиялық бөлімде күкірт қышқылын өндіру технологиясы, контактілік аппаратының әрекет принципі қарастырылған. Бұл бөлімде материалдық және жылу баланстарының есептелінуі берілген. Арнайы бөлімде технологиялық ішкешеннің басқару нысаны, математикалық моделі, тиімді басқару есебінің математикалық қойылымдары, техникалық құралдар- мен, ақпараттық бағдарламамен қамтамасыз етілуі қарастырылған. Техника-экономикалық бөлімде автоматтандыру жүйесінің өндіріске енгізілуінің экономикалық тиімділігі мен өтеу мерзімі есептелінеді. Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде қоршаған ортаны қорғау және қауіпсіздік техникасы бойынша мәселелер қарастырылған.
АННОТАЦИЯ В дипломном проекте расмотрены вопросы автоматизации серной кислоты и состоит из технологической части, специальной части, разделов охраны труда и экономической части. В технологической части расмотрен процесс обработки серной кислоты и расмотрен материальный и тепловой баланс. В специальной части проекта разработана математическая модель, а также математическая постановка выгодного управления. Предусмотрены технические средства и программное обеспечение. В экономической части рассчитана экономическая производительность видимой системы автаматизации и рассчитан срок окупаемости. В разделе охраны труда разработан ряд вопросов по технике безопасности.
12
1 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ…………………………………………...........9 Жезқазған мыс зауытында күкірт қышқылын өндіруге арналған шикізаты…………………………………………………………………………….9 1.1 Шығарылатын газдардан күкірт қышқылын өндіру технологиясы...............9 1.2.1 Жуу бөлімі…………………………………………………………………...9 1.2.2 Құрғату бөлімі……………………………………………………………....10 1.2.3 Контактілі-компрессорлы бөлімі…………………………………..............10 1.2.4 Абсорбциялыќ бөлімі………………………………………………............11 1.3 SO
2 каталитикалық тотығу процесінің физика-химиялық негіздері……………………………………………………………………............12 1.4 Жабдықдар сипаттмасы....................................................................................19 1.4.1 Қысымдауыш құрылмасы мен әрекет принципін қысқаша сипаттау....................................................................................................................17 1.4.2 Контактілік аппаратының құрылмасы мен әрекет принципін қысқаша сипаттау…………………………………………………………............................19 1.5 Контактілік бөлімінің материалдық балансын есептеу…………….............21 1.6 Жылулық балансын есептеу………………………………………….............22 2 АРНАЙЫ БӨЛІМ..............................................................................................25 2.1 Технологиялық ішкешеннің басқару нысаны ретінде сипаттамасы............23 2.2 Бақылау және реттеу жүйесінің қысқаша сипатамасы..................................24 2.3Тарамдалған ішкешеніннің басқару мәселесінің құрылымын анықтау.......25 2.3.1 Басқару нысанының математикалық сипаттамасы.....................................28 2.3.2 Басқару жоспарының математикалық қойылымы......................................30 2.4 Басқару жүйесінің қызмет етуінің жалпы алгоритмі.....................................31 2.5 Басқару нысанының параметрлік идентификациялау...................................33 2.6 Контактілік аппарат бойымен жүретін газдарды оптималды тарату алгоритмі…………………………………………………………………………34 2.7 Тікелей сандық басқару (ТСБ) жүйесінің синтезі..........................................40 2.7.1 ТСБ жүйесінің математикалық сипаттамасы……………………………..39 2.7.2 Кері байланыстың оптималды коэффициентін таңдау…………………..41 2.8 Ақпараттық қамтамасыздандыруы..................................................................42 2.9 ТПАБЖ техникалық қамтамасыздандыруы……………………………….43 2.9.1 Бағдарламалық қамтамасыздандыруы.........................................................44 2.9.2 Автоматтандырудың функционалдық сұлбасының сипаттамасы………46
ТПАБЖ ендірудің экономикалық тиімділігін негіздеу……………………….48 3.1 Автоматтандырылған жүйені құруға жұмсалған шығындарды анықтау…48 3.1.1 Өңдеушілер жалақысы...................................................................................48 3.2 ТПАБЖ эксплуатациясына жұмсалған шығындар…………………………49 3.2.1 Амортизациялық шығындар........................................................................49 3.2.2 Күнделік жөндеуге жұмсалған шығындар……………………………….50
13
3.2.3 Электр энергиясына жұмсалатын шығындар……………………………50 3.2.4 Қызмет көрсетуші персоналдың жалақысына жұмсалатын шығындар..50 3.3 ТПАБЖ экономикалық тиімділігін және өтеу мерзімін есептеу…………51 4 ЕҢБЕК ҚОРҒАУ……………………………………………………………..57 4.1 Өндірістік зияндар мен қатерлерді талдау…………………………………56 4.2 Қорғаныштық жерлендіруді есептеу……………………………………….58 4.3 Желдетуді ұйымдастыру..................................................................................60 4.5 Өртке қарсы шаралар........................................................................................63
14
15
Қазіргі кезде шикізатты кешенді түрде өндеу мәселесі - өндеу өндірісінде маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Әсіресе, бұл мәселе өңделіп, атмосфераға шығарылатын күкіртті газдарды бірегейлендіру мәселесі маңызды орын алатын көптеген түсті металлургия өндірістеріне тән. Қазіргі замандағы күкіртті газдарды бірегейлендірудің негізгі әдісі - күкірт қышқылы өндірісі болып қала береді. Өндіріс көлемі бойынша күкіртқышқылы химиялық заттар арасында алғашқы орындардың бірінде тұр. Кез-келген елде оны өндіру көлемі сол елдің өндірістік даму деңгейінің көрсеткіші ретінде қарастырылады. Күкірт қышқылы бірталай маңызды өнімдерді алу үшін халық шаруашылығының көптеген салаларында қолданылады және оған сұраныс үнемі артып отырады. Сол себепті, күкіртқышқылы өндірісінің қуатын арттыруға көп көңіл бөлінді. Түсті металлургиядан шығатын газдардан күкірт қышқылын алу күкірт қышқылы өндірісінің маңызды шикізат
қоры болып
табылады. Металлургиялық өндірістен шығатын газдарды өндеу ауа бассейнін ластанудан қорғау мәселесімен байланысты. Күкірт қышқылы құрылғылары түсті металлургияларда шығатын күкіртті газды күкірт қышқылына өңдей отырып, негізгі өндірістің зиянды өндірістік қалдықтарынан атмосфералық ауаны тазарту үшін қызмет ететін газтазарту құрылғысының функциясын атқарады. Сондай-ақ, минералды шикізатты толығымен қолдану және көтеріңкі кешендендіруге байланысты барлық өндірістің экономикалық жұмыс көрсеткіштері жақсарады. Металлургиялық газдардан алынатын күкірт қышқылының өз құны химиялық өндірістің күкірт қышқылы цехтарында алынатын қышқылдың өз құнынан әлдеқайда төмен. Пирит және күкірттен алғанға қарағанда, түсті металлургиялық өндірістен шығатын газдардан күкірт қышқылын алу артықшылығы - мұнда шикізатты алу үшін рудниктердің қажеттілігі тумайды, көліктер сәйкес жүктемелерден босатылады, соның әсерінен қаржылық шығындар азаяды. Түсті металлургияның алдындағы мәселелердің бірі - шығарылатын газдар негізіндегі күкірт қышқылы өндірісін жақсарту. Күкірт
қышқылы өндірісін жақсартудың маңызды
элементі автоматтандыру болып табылады. Ғылыми-техникалық прогрестің дамуының негізгі шарты болып табылатын кешендік автоматтандыруға көп көңіл бөлінді. Бақылау мен реттеу автоматтандыруы мен технологиялық процестер арқылы автоматтандырылған басқару жүйелерін енгізу еңбек пен құрылғының өнімділігін арттыруды және оның орнықты жұмыс істеуін, шығарылатын өнімді арттыру, оның сапасын көтеру, өз құнын төмендетуді, шикізат шығындарын азайтуды қамтамасыз етті, сондай-ақ, адамдарды өндіріс процесіне тікелей қатысуынан босатты және химиялық, әсіресе күкірт қышқылы өндірісінде аса маңызды орын алатын қауіпсіз және зиянсыз еңбек жағдайларын құру мүмкіндігін береді.
16
Түсті металлургиялық өндірістен шығатын газдардан күкірт қышқылын алу артықшылығы - оның металлургиялық шектік режиміне тәуелділігі. Күкірт қышқылы цехына түсетін газдардың көлемі тұрақты емес, SO 2
технологиялық режимін орнықты етіп ендіру үшін кіріс айнымалыларының ауытқулары болмауы керек, өйткені, олар контактілік аппаратының жылу балансын бұзады, ал, оны қолдан реттеу мүмкін емес, себебі, оптималды режимнен сәл ғана ауытқу процестің автотермиялығының бұзылуын, яғни, көп шығындарды тудырады. Осыған байланысты жұмысты орнықты ету үшін және тиімділікті көтеру мақсатымен күкірт қышқылы
өндірісін басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру маңызды және қажетті мәселе болып отыр. Бұл жобада Жезқазған мыс зауытында контактілік және компрессорлық бөлімде ТПАБЖ құру қарастырылды.
17
Технологиялық бөлім 1.1 Жезқазған мыс зауытында күкірт қышқылын өндіруге арналған шикізаты Күкірт қышқылын өндіруге арналған шикізат ретінде электрлік пештерден (SO 2 концентрациясымен 3%-ке дейін және 50 мың м 3
шығынмен) және конверторлардан (SO 2 концентрациясымен 10%-ке дейін және
60-70 мың м 3
тазартылған газдар, сондай-ақ, күкірт жағушы құрылғыларда қарапайым күкіртті жаққанда алынатын газдарды айтады.
Күкірт қышқылы өндірісіне келетін газдардың химиялық құрамы 1 кестеде келтірілген.
1.1 кесте 1.2 Шығарылатын газдардан күкіртқышқылын өндіру технологиясы ЖМЗ күкірт қышқылы цехы жуу бөлігінен (ЖБ), құрғату-абсорбциялық, контактілі-компрессорлы бөлімінен және дайын өнімдер қоймасынан тұрады. Контактілік әдісімен H 2 SO
алу процесі келесідей негізгі амалдардан тұрады: - тазартушы күкірт қышқылы мұнараларында шаңдарды, мышьяк, фтор қоспаларын ұстау арқылы газдарды жуу және оларды дымқыл электро сүзгілерде H 2 SO
тұмандарынан тазарту; - насадкамен толтырылған мұнараларда концентрацияланған күкірт қышқылы влагасынан газдарды құрғату; - контактілік аппаратында ванадий катализаторында күкірт диоксидін триоксидке тотықтыру; - моногидратты сорғышта SO 3 -ді жұту (абсорбция). 1.2.1 Жуу бөлімі Құрғақ электросүзгілерде тазартылған 200-350 о С температурадағы газ кіріс бойынша жуу бөлігіне түседі.
Жуу бөлімінде күкірт қышқылы қалдық шаңдарды, зиянды қоспалардың (As, F, H 2 O булары) бөлінуін жою және құнды сыңарларды алу үшін тазаланатын газға қарағанда температурасы анағұрлым төмен күкірт қышқылы арқылы өңделеді. Күкірт қышқылы өндірісі үшін газдар Химиялық құрамы, % SO 2 SO 3 O 2 N 2 H 2 O шаң г/м 3 Металлургиялық газдар 2-6 0,05-0,1 14 78,2
3,5 0,2
ССУ-дан газдар 11-13
6-9
81
18
Газды ерекше тазарту - мышьяк және фтор қоспалары үшін қажет. Олар каталитикалық у бола отырып, катализатор белсенділігін және шығарылатын қышқылдың сапасын төмендетеді.
Жуу мұнараларында газды жуу жағдайларында температураның төмендеу кезінде шығарылатын газдардың құрамында мышьяк үштотығы буы (As
2 O 3 ) түрінде кездесетін мышьяктың бір бөлігі конденсацияланып, негіз қышқылында ериді, қалған бөлігі күкірт қышқылы тұманына айналады да, дымқыл электросүзгілерде бөлінетін газ ағынымен кетеді. Газ құрамында фторлы сутек және төртфторлы кремний (HF, SiF 4 ) түрінде кездесетін фтордың пассивтенуі Рашиг сақиналары есебінен болады. Фтор белсенділігі аз (SiF
6 ) -2 ионына өтеді. Газ құрамында тотық түрінде кездесетін ренийді (Re) экстрактылық жолмен алу үшін сирек кездесетін металл бөліміне түсетін формұнараның жуу қоспасына өтеді.
Жуу бөлімінде газды тазарту жеке аппаратурада тізбектей келесі ұстаным бойынша жүзеге асырылады.
Қалдық шаңның негізгі бөлігі 1-ші формұнарада жойылады. Осы мұнарада газдан жылудың негізгі бөлігі алынады (газ 200-350 о С-ден 50-80 о С температураға дейін төмендейді). Температураның күрт төмендеуі нәтижесінде күкірт қышқылы, рений тотығынан және зиянды қоспалардан (F өте аз көлемде) тұратын тұманның негізгі бөлігі түзіледі. Фтор қоспаларын толығымен жою үшін газ формұнарадан керамикалық Рашиг сақиналарымен толтырылған реакторға түседі. Газ реактордан бірінші және екінші жуу мұнараларына өтеді (2 және 3). Мұнда газ әрі қарай қоспалардан тазартылады, суытылады да (І - жуғышта 40-60 о С-қа дейін, ІІ - жуғышта 30-35 о С-қа дейін) тұманның қосымша бөлігі түзіледі (қышқыл газбен анағұрлым тығыз байланысуы үшін ІІ жуу мұнарасы ангилиталық Рашиг сақиналарымен толтырылған). Бұл мұнараларда тұманның аз бөлігі ғана жұтылады. Бірақ оның негізгі бөлігі бірінші сатылы дымқыл электросүзгілерде ұсталады, сонан соң газ құрамында тұманның майда тамшылары ғана қалады. Әрі қарай тазарту мақсатымен бұл тамшылардың өлшемін үлкейту үшін газ дымқылдатушы мұнараға түседі. Бұл жерде ол қосымша суытылады, ал, тұман судың буларын жұту есебінен үлкейеді. Тұманның үлкен тамшылары екінші сатылы дымқыл электросүзгілерде жеңіл тұнады. Күкірт қышқылы тазартылғаннан кейін формұнарадан және І жолмен жуу мұнарасынан ағып келіп, кейіннен РМУ-да айдалатын шкамды тұндыру үшін тұндырғышқа түседі. Қышқылдың ағартылған ерітіндісі жинағышқа беріледі, сонан соң айналмалы насостар көмегімен тазарту тоңазытқыштарына өтіп, қайтадан тазаруға бағытталады. Екінші дымқылдаушы мұнарада тұндырғыштар жоқ. Бірінші және екінші сатыға электросүзгілердегі конденсат екінші жуу және дымқылдау мұнарасын тазартатын қышқылға біріктіріледі.
Шаңнан және тұманнан тазартылған, бірақ дымқыл газ кептірілуге жіберіледі.
19
Күкірт қышқылын құрғатудың технологиялық әдісі су буларын қарқынды жұтқыш күшті күкірт қышқылы қасиеттеріне негізделген. Құрғату кептіргіш мұнараларда екі сатыда жүзеге асырылады. Ол мұнараларда газ концентрациясы 93-93,5 % тазартылушы күкірт қышқылына қарсы жылжып, осы мұнараның қондырушыларының бетінде беттеседі.
І құрғату мұнарасында газ құрамындағы барлық ылғалдың 90 пайызы жұтылады. Сонан соң, газ ІІ құрғату мұнарасына өтеді. Тазартылатын қышқыл мұнараның төменгі жағына жиналып, өз бетімен жинағышқа түседі. Онан кейін қышқыл тоңазытқыштары арқылы насостар көмегімен тазартылуға жіберіледі. H 2 SO
тұрақты концентрациясын сақтау үшін оны моногидратты сорғыш циклындағы 98,3 % концентрациялы моногидратпен біріктіреді. Газ мұнарада кептірілгеннен кейін қондырғы типті бүркінұстағышқа бағытталады. Қышқыл бүркіндері бүркінұстағышта тұнып, өзбетінше қышқылөткізгіш бойынша ІІ кептіргіш мұнарасының жинағышына түседі. Бүркінұстағыштан кейін газ сығу бөлімі алдындағы жалпы коллекторға өтеді.
Барлық жүйе бойынша газды тасымалдау үшін компрессорлы бөлімінде 65000 нм 3 /сағ өнімділікке ие Н-1050-12-1 - типті жеті газ айдағыш құбырлар орналастырылған. Олардың төртеуі жұмыс істейді, үшеуі қосарда болады. Жеті газ айдағыш түтіктің 630 кВт қуатты асинхронды қозғалтқышы бар және ол абсорбциялық-қысымдау ұстанымы бойынша жұмыс істейді (контактілік аппараттары және абсорбциялық бөлімі сығылған, газ жолының қалған бөлігі сиретілген). Компрессорлы бөлімінен кейін 50-60 о С температуралы газ контактілік аппаратының алдындағы жалпы коллекторға беріледі.
Контактілік бөлімінде 5 төртқабатты контактілік аппараттары орналастырылған, олардың өнімділігі 305 т/тәул (100 % қайта санауда H 2 SO 4 ).
Контактілік аппараттарында екі сыртқы, екі шығарылған және бір ішіне ендірілген жылуалмастырғыштары бар. Газ жүктемесі 35-50 мың м 3 /г. Жоба бойынша БА алдындағы SO 2 құрамы - 6 %, ал, практикада мысеріткіш өндірістің жұмыс режіміне байланысты маңызды мәнге ауытқиды. Контактілік әдісімен H 2 SO 4
өндірісінде католизатор ретінде байланысушы ванадий массасы БАВ (барий- сульфид- ванадий) қолданылады. Оның құрамында V 2 O 5 - 7,5 % және жану температурасы 423 о С.
Контактілік коэффициент жоғары дәрежесін алу үшін әрбір қабаттан кейін газды 440-450 о С температураға дейін суыту керек. Жалпы коллектордағы газ (50-60 о С) майбөлгішке бағытталады. Ол жерде май мен қышқыл бүркінділері тұнады және І сыртқы жылу алмастырғыш (ЖА) түтікаралық кеңістігіне беріледі. Жылу алмастырғышта 210 о С-ге дейін қыздырылып, сыртқы ЖА түтікаралық кеңістігіне (2) өтеді. Ол жерде газ 370
о С-ге дейін қыздырылып, 2 қабаттан кейін шығарылған ЖА-ға беріледі. 20
Онда 400 о С-ге дейін қыздырылып, 1 қабаттан кейін шығарылған ЖА-ға келеді. Сонан соң 440-460 о С температуралы газ БА-ның бірінші қабатына бағытталады. Ол жерде SO 2 SO 3 -ке тотығып, сондай-ақ, оның температурасы 520-580 о
2 70 %-ға дейін тотығады. 1 қабаттан кейін газ шығарылған жылуалмастырғыштың түтік кеңістігіне бағытталады. Онда 440-460 о C-ге дейін суытылып, 2 қабатқа беріледі. Жылу алмастырғыштың түтік кеңістігіне газ 440 о С-ге дейін суытылып, 3 қабатқа беріледі. Тотығу нәтижесінде температура қайта көтеріліп, 470 о С-ге дейін жетеді. Суыту ішіне ендірілген ЖА-да 430 о С-ге жетеді. Сонан соң 4 қабатқа беріледі. Контактілік пайызы 96-97 %-ды құрайды.
Төртінші қабаттан соң, газ (430-440 о С) сыртқы ЖА (250-320 о С) түтік кеңістігінің (2) төменгі жағына, содан кейін сыртқы ЖА (120-150 о С) жоғарғы бөлігіне (1) бағытталады да, әрі қарай соруға жіберіледі.
Контактілік аппараттарын жүктеу және қыздыру үшін 3 жүктеуші қыздырғыштар орнатылған. Ол ЖА оттығынан, жүктеуші қысымдауыштан және бусорғыштан тұрады. Жүктеуші қыздырғыштар оттығы мазутты жағу үшін арналған. Түзілетін оттық газдары (660-650 о С) ЖА түтік кеңістігіне бағытталады және түтін түтігіне шығарылады. Контактілік аппаратын жүктеу немесе тоқтату үшін күкіртті газ немесе ауа ЖА түтік аралық кеңістігіне түседі. Түтін газдары есебінен 440-460 о С температураға дейін қыздырылады, сонан соң, контактілік аппаратына түседі.
жүктеу/скачать 2,89 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|