Навигация
Конденсатор поз.407 – кожухотрубный двухходовой теплообменник служит для конденсации паров аммиака, выходящих из колонны поз.402
26986
знаков
5
таблиц
5
изображений
2.1.4. Конденсатор поз.407 – кожухотрубный двухходовой теплообменник служит для конденсации паров аммиака, выходящих из колонны поз.402.
Поверхность теплообмена - 355 м3.
Д = 1200 мм.
L = 6070 мм.
В трубное пространство покается вода, в межтрубное - пары аммиака. Давление в трубном пространстве - 0,4 мПа, в межтрубном - 2,2 мПа.
2.1.5. Сборник поз.408 - цилиндрический сварной сосуд с эллиптическими крышками объемом 5 м3. Служит для приема жидкого аммиака из конденсатора поз.407. Изготовлен из углеродистой стали.
Д = 1000 мм
L = 2850 мм
Рраб = 2,2 мПа.
2.1.6. Центробежный насос типа ЦНГ-68 поз.409 - служит для непрерывной подачи жидкого аммиака в вике флегмы в ректификационную колонну поз.402, а также для непрерывного возврата остального аммиака в отделение синтеза в сборник поз.1. Насос состоит из насосной части и электродвигателя, смонтированных в окном корпусе. Изготовлен из нержавеющей стали, производительность насоса – 20 м3/час. Давление нагнетания – 50 м столба жидкости.
Число оборотов электродвигателя – 2800 об/мин.
Напряжение – 380 В
Потребляемая модность – 5,5 квт
2.1.7. Абсорбционная колонна поз.410 служит для абсорбции аммиака из аммиачно-водородных сдувок при атмосферном давлении.
Представляет собой цилиндрический аппарат высотой 17 м и диаметром 800 мм. В верхней части колонны расположено десять тарелок с колпачками капсульного типа, в нижней части два слоя насадки из фарфоровых колец 50х50.
Высота насадки = 6м.
2.1.8. Холодильник поз.411 - кожухотрубный двухходовой теплообменник, предназначенный для охлаждения аммиачной воды. Поверхность теплообмена – 40 м2. Теплообменник изготовлен из углеродистой стали. В трубное пространство подается аммиачная вода, в межтрубное пространство – оборотная вода. Давление в трубном пространстве близкое к атмосферному, в межтрубном - 4 атм.
Основные размеры:
Д = 426 мм
Н = 6053 мм
Число трубок = 128 штук
Диаметр трубок = 20х2
2.1.9. Центробежный насос типа ЦНГ-68 поз.412. Служит для циркуляции жидкости, подаваемой в абсорбционную колонну поз.410.
Устройство и характеристики такие же как у насоса поз.409.
2.1.10. Очистители патронные поз.413, 415 - служат для очистки растворов от механических примесей, фильтрация раствора производится через перфорированный металлический цилиндр – патрон, обтянутый фильтровальной тканью. Материал очистителей – углеродистая сталь.
Поверхность фильтрации – 0,1 м2.
Основные размеры:
Д = 159 мм
Н = 560 мм
2.1.11. Сборник поз.414 – цилиндрический сварной сосуд с эллиптическим днищем и крышкой объемом 3,2 м3. Выполнен из углеродистой стали. Служит для приема аммиачной воды, поступающей из абсорбера поз.410. Основные размеры:
Д = 1400 мм
Н = 2250 мм
2.1.12. Насос дозировочный плунжерный типа РПН-2-65 поз.416. Служит для непрерывной подачи аммиачной воды из сборника поз.414 в ректификационную колонну поз.402.
Производительность – 0-2 м3/час
Давление нагнетания – 25 атм
Число оборотов электродвигателя – 1440 об/мин.
Напряжение – 380 В
мощность – 4 квт.
2.1.13. Конденсатный бачок поз.32 – цилиндрический сварной сосуд с эллиптическими крышкой и днищем. Служит для отбора парового конденсата из кипятильника поз.403. Изготовлен из углеродистой стали.
Рабочее давление – 4,0 мПа
Основные размеры:
Д = 600 мм
Н = 1500 мм
2.1.14. Очиститель поз.417 служит для очистки выходящего раствора из поз.410 от механических примесей и осколков колец Рашига.
3. Физико-химические свойства сырья и готовой продукции| № п/п | Наименование свойства | Первичные амины | Вторичные амины | Водород | Аммиак |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Внешний вид | белое парафионо-образное вещество | воскообразная масса | бесцветный газ | бесцветный газ с резким запахом |
| 2 | Молекулярный вес | 240-265 | 521 | 2,02 | 17,03 |
| 3 | Температура кипения С0 | 115-285 (5 мм.рт.ст.) | не перегоняется без разложения | -252,8 | -33,35 |
| 4 | Температура замерзания С0 | 33-38 | 58-66 | -259,2 | -11,8 |
| 5 | Температура самовоспламенения С0 | – | – | 510 | 650 |
| 6 | Температура вспышки С0 | 176 | 205 | – | -20 над 27% раствором |
4. Выбор регулируемых, контролируемых, сигнализируемых параметров и обоснование выбора
Выделение аммиака из его смеси с водой и аминами производится на ректификационной колонне поз.402. Этот процесс сложный с рассредоточенными параметрами. Информационная емкость процесса ректификации и абсорбции аммиака минимальная (до 40 контролируемых параметров), а всего производства в целом – средняя (от 160 до 650 параметров).
Класс процесса – массообменный.
Тип процесса – ректификация.
Показателем эффективности является состав аммиака. Поддержание постоянного состава аммиака – является целью управления.
Внутренними возмущающими воздействиями являются загрязнение и коррозия внутренних поверхностей аппаратов.
Внешними возмущающими воздействиями являются: расход пара в подогревателе FIRC-8, расход жидкого аммиака на ректификационную колонну поз.402 FIRC-9.
Для достижения цели управления следует регулировать давление PIRC-4 в ректификационной колонне поз.402, расход жидкого аммиака в колонну FIRC-9, расход пара в кипятильник FIRC-8 и уровень в кубе колонны LIRC-13.
Давление в узле ректификации аммиака мы поддерживаем изменением количества газообразного аммиака подаваемого в абсорбер поз.410. Регулирующий клапан установлен на линии сброса парогазовой смеси из конденсатора поз.407 и сборника поз.408 в абсорбер поз.410 PIRC-4.
Поддержание заданного режима подачи флегмы в колонну поз.402 мы регулируем путем изменения количества жидкого аммиака подаваемого в эту колонну. Регулирующий клапан стоит после насоса поз.409 типа ЦНГ-68, чтобы не происходило понижение уровня аммиака в корпусе насоса.
Мы регулируем расход пара в кипятильник поз.403 для поддержания стабильного температурного режима в колонне ректификации поз.402. И регулирующий клапан стоит на этом трубопроводе FIRC-9.
Также нужно поддерживать заданный уровень в кубе колонны поз.402, путем изменения количества кубовой жидкости, отбираемой из колонны в аппарат поз.201 LIRC-13.
Контролю подлежат: расход жидкого аммиака в колонну поз.402 FIR-6, давление PIRC-4, уровень в кубе колонны поз.402 LIRC-13, расход дистиллята в емкость 1 FIR-10, температуры верха и низа колонны TJIR-1.
5. Выбор средств автоматизацииДля процесса ректификации и абсорбции аммиака мы выбрали пневматические средства автоматизации на базе системы СТАРТ.
Этот выбор мы произвели с учетом особенности объекта управления:
– этот процесс относится к числу взрыво-, пожароопасных;
– пневматические приборы обходятся примерно на 30% дешевле, чем электрические;
– расстояние между приборами, установленными непосредственно на технологическом оборудовании и приборами, расположенными на щитах, не велико и поэтому запаздывание при передаче показаний приборов не слишком влияет на качество управления.
При выборе конкретных типов автоматических устройств мы руководствовались следующими соображениями:
– для контроля и регулирования одинаковых параметров технологического процесса мы применяем одинаковые автоматические устройства, что облегчает их приобретение, настройку, ремонт и эксплуатацию;
– мы используем приборы серийного производства;
– при большом числе одинаковых параметров контроля мы применяем многоточечные приборы;
– класс точности приборов у нас соответствует технологическим требованиям;
– для местного контроля мы применяем простые и надежные приборы (пневматические манометры МП-П, МС-П; ротаметры пневматические РПО и РП), так как они часто функционируют в неблагоприятных условиях (значительные колебания температуры и влажности, повышенная запыленность, вибрация, механические воздействия и т.п.).
6. Спецификация на приборы и средства автоматизации
| № позиции на схеме | Наименование параметров | Состав системы | Тип приборов | Цена едини-цы | Коли-чество | Общая стоимость | |
| Условное обозначение | Технические характеристики | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| TJIR-1 | Температура по апп.402, 407, 410 | TE (1-1;1-6) | термометры, сопротивления платиновые, гр. 21, R0=46 Ом | ТСП-1 | 200 | 6 | 1200 |
| TJIR (1-7) | автоматический мост, гр. 21, 6 точек, кл.т. 0,5, 0-4000С | КСМ-4 | 1700 | 1 | 1700 | ||
| TIR-2 | Температура по апп.404, 414 | TE (2-1) | термометры, сопротивления медные, гр. 23, R0=53 Ом | ТСМ-5071 | 170 | 1 | 170 |
| TIR (2-2) | автоматический мост, гр. 23, кл.т. 0,5, 0-1500С | КСМ-4 | 1700 | 1 | 1700 | ||
| TJIRSA-3 | Температура воды на насосах 409, 412 | TE (3-1; 3-4) | термометры, сопротивления медные, гр. 23, R0=53 Ом | ТСМ-5071 | 170 | 4 | 680 |
| TJIR (3-5) | автоматический мост, гр. 23, 6 точек, кл.т. 0,5, 0-1000С | КСМ-4 | 1700 | 1 | 1700 | ||
| TSA (3-6) | блок реле, 6 каналов регулирования | БР-101 | 750 | 1 | 750 | ||
| FIR-6 | Расход аммиака в апп.402 | FIE (6-1) | ротаметр пневматический, 16 м3/час, аммиак | РПО-16ЖУЗ | 450 | 1 | 450 |
| FIR (6-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.3Э | 500 | 1 | 500 | ||
| FIR-7 | Расход кубовой жидкости после холодильника 404 | FIE (7-1) | ротаметр пневматический, 1 м3/час, кубовая жидкость | РПО-1ЖУЗ | 450 | 1 | 450 |
| FIR (7-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.3Э | 500 | 1 | 500 | ||
| FIRC-8 | Расход пара в кипятильник 403 | FE (8-1) | диафрагма камерная, 10 мПа, Д=100 мм | ДКС 10-100 | 300 | 1 | 300 |
| FY (8-2) | преобразователь разности давления, кл.т.1., 1,6 кгс/см2, пар | 13ДД11 | 700 | 1 | 700 | ||
| FIRK (8-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| FC (8-4) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (8-5) | клапан регулирующий | 25С48НЖ | 1200 | 1 | 1200 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| FIRC-9 | Расход аммиака в апп.402 | FIE (9-1) | ротаметр пневматический, 6,3 м3/час, аммиак | РПО-6,3ЖУЗ | 450 | 1 | 450 |
| FIRK (9-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| FC (9-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (9-4) | клапан регулирующий | 25С50НЖ | 1200 | 1 | 1200 | ||
| FIR-10 | Расход аммиака в ем. 1 | FIE (10-1) | ротаметр пневматический, 16 м3/час, аммиак | РПО-16ЖУЗ | 450 | 1 | 450 |
| FIR (10-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.2Э | 450 | 1 | 450 | ||
| FI-11 | Расход 25 % р-ра аммиака | FIE (11-1) | ротаметр пневматический, 1,6 м3/час, р-р аммиака | РП-1,6 | 450 | 1 | 450 |
| FI (11-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ППВ1.1 | 150 | 1 | 150 | ||
| FI-12 | Расход флегмы на апп. 410 | FE (12-1) | диафрагма камерная, 10 мПа, Д=80 мм | ДКС10-80 | 300 | 1 | 300 |
| FY (12-2) | преобразователь разности давления, кл.т.1., 0,4 кгс/см2, флегма | 13ДД11 | 700 | 1 | 700 | ||
| FI (12-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ППВ1.1 | 150 | 1 | 150 | ||
| PIRC-4 | Давление в апп.407 | PE (4-1) | манометр пружинный, кл.т. 1, 40 кгс/см2 | МП-П2 | 600 | 1 | 600 |
| PIR (4-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ 10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| PC (4-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР 3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (4-4) | регулирующий клапан | 25С50НЖ | 1200 | 1 | 1200 | ||
| PIR-5 | Давление в апп.410 | PE (5-1) | манометр сильфонный, 0,04 мПа, кл.т.1 | МС-П2 | 600 | 1 | 600 |
| PIR (5-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.3Э | 500 | 1 | 500 | ||
| PIR-18 | Давление пара на кипятильник поз.403 | РЕ (18-1) | манометр пружинный, 6 мПа, кл.т.1, пар | МП-П2 | 600 | 1 | 600 |
| PIR (18-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.2Э | 450 | 1 | 450 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| PIR-19 | Давление в емкости поз.408 | PE (19-1) | манометр пружинный, 4 мПа, кл.т.1, аммиак | МП-П2 | 600 | 1 | 600 |
| PIR (19-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.2Э | 450 | 1 | 450 | ||
| PJIRSA-20 | Давление на всасе в насос позиции 409 | РЕ (20-1,20-2) | манометр пружинный, 4 мПа, кл.т.1, аммиак | МП-П2 | 600 | 2 | 1200 |
| PJIR (20-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.2Э | 1000 | 1 | 1000 | ||
| PSA (20-4) | электро-контактный манометр, 4 мПа, кл.т.0,5 | ВЭ16РБ | 150 | 2 | 300 | ||
| PJIR-21 | Давление на выходе из насоса поз.409 | PE (21-1,21-2) | манометр пружинный, 4 мПа, кл.т.1, аммиак | МП-П2 | 600 | 2 | 1200 |
| PJIR (21-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.2Э | 1000 | 1 | 1000 | ||
| PJIR-22 | Давление на выходе из насоса поз.416 | PE (22-1,22-2) | манометр пружинный, 4 мПа, кл.т.1, аммиачная вода | МП-П2 | 600 | 2 | 1200 |
| PJIR (22-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.2Э | 1000 | 1 | 1000 | ||
| PJIR-23 | Давление на выходе из насоса поз.412 | PE (23-1,23-2) | манометр сельфонный, 1 мПа, кл.т.1, аммиачная вода | МС-П1 | 600 | 2 | 1200 |
| PJIR (23-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.2Э | 1000 | 1 | 1000 | ||
| PJIR-24 | Давление на очистители поз.413 | PE (24-1,24-2) | манометр сельфонный, 0,16 мПа, кл.т.1, паровой конденсат | МС-П1 | 600 | 2 | 1200 |
| PJIR (24-3) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.2Э | 1000 | 1 | 1000 | ||
| PIR-25 | Давление в верхней части колонны поз.410 | PE (25-1) | манометр сельфонный, 0,16 мПа, кл.т.1, водород | МС-П1 | 600 | 1 | 600 |
| PIR (25-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ4.2Э | 450 | 1 | 450 | ||
| LIRC-13 | Уровень в кубе колонны поз. 402 | LE (13-1) | уровнемер буйковый пневматический, 1 м, кл.т.1, кубовая жидкость | УБ-ПВ | 600 | 1 | 600 |
| LIRK (13-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| LC (13-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (13-4) | клапан регулирующий | ПКС64-25 | 1200 | 1 | 1200 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| LIRC-14 | Уровень в апп.32 | LE (14-1) | уровнемер буйковый пневматический, 1 м, кл.т.1, конденсат | УБ-ПВ | 600 | 1 | 600 |
| LIRK (14-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| LC (14-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (14-4) | клапан регулирующий | ПКС64-25 | 1200 | 1 | 1200 | ||
| LIRC-15 | Уровень жидкого аммиака в апп. 408 | LE (15-1) | уровнемер буйковый пневматический, 1,6 м, кл.т.1, аммиак | УБ-ПВ | 600 | 1 | 600 |
| LIRK (15-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| LC (15-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (15-4) | клапан регулирующий | 25С50НЖ | 1200 | 1 | 1200 | ||
| LIA-16 | Уровень в апп.414 | LE (16-1) | уровнемер буйковый пневматический, 2 м, кл.т.1, аммиачная вода | УБ-ПВ | 600 | 1 | 600 |
| LI (16-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ППВ1.1 | 150 | 1 | 150 | ||
| LA (16-3) | электро-контактный манометр, 1,6 кгс/см2, кл.т.0,5 | ЭКМ-1У | 100 | 1 | 100 | ||
| LIRC-17 | Уровень в апп.410 | LE (17-1) | уровнемер буйковый пневматический, 1 м, кл.т.1, аммиачная вода | УБ-ПВ | 600 | 1 | 600 |
| LIRK (17-2) | вторичный прибор, кл.т.1, 0-100% | ПВ10.1Э | 700 | 1 | 700 | ||
| LC (17-3) | ПИ-регулятор, кл.т. 1 | ПР3.31 | 400 | 1 | 400 | ||
| (17-4) | клапан регулирующий | ПКС64-20 | 1200 | 1 | 1200 |
7. Расчетная часть 7.1. Расчет сужающего устройства
Исходные данные:
Измеряемая среда: пар
Максимальный расход: 6300 кг/ч
Минимальный расход: 1871,97 кг/ч
Избыточное давление: 3,5 мПа
Температура среды: 243С
Внутренний диаметр трубопровода: 82 мм
Материал трубопровода: Ст 20
Тип сужающего устройства: ДКС-10-80
Материал сужающего устройства: Х18Н10Т Тип дифманометра: ДМПК-1007.1.1. Определение недостающих для расчета данных
Коэффициент расширения трубопровода
kст=1,00292 [Л2,стр.117]
Коэффициент расширения сужающего устройстваkсу=1,00418 [Л2,стр.117]
Внутренний диаметр трубопровода при рабочей температуреD=D20kст
D20- действительный внутренний диаметр трубопровода
D=82,24 мм
Плотность среды при рабочих условиях
раб=17,2277 кг/м3 [Л1,стр.95]
Динамическая вязкость среды
=1,8647·10-6 кгсс/м2 [Л1,стр.247]
Показатель адиабаты
χ=1,2935 [Л1,стр.206]
7.1.2. Определяем вспомогательную величину
c=Fм/(0,0125D2
) [Л1,ф.165]
Fм- максимальный расход
0,0125- переходный коэффициент
c=17,9536
7.1.3. Определяем предельный номинальный перепад давления и модуль
ΔPн=1,6 кгс/см2
m=0,22 [Л4]
7.1.4. Определяем число Рейнольдса
Re=0,0361·Fм·раб/D· [Л1,ф.81]
Re=25,5495·106
7.1.5. Определяем относительную шероховатость
S=k·104/D
S=26,7511
7.1.6. Определяем верхнюю границу относительной шероховатости
H=5,0648
Т.к. верхняя граница относительной шероховатости получилась больше относительной шероховатости, то вводим kшkп
a=(c-0,3)(-1,066c2+0,36c-0,13)
a=0,0234317
b=1+(c+0,3)(-0,08c2+0,024c-0,0046)
b=0,998789326
c=D/103
c=0,08224
kш=am+b [Л1,ф.21]
kш=1,0039443
a=1,005828618
b=0,002+0,2558c-1,68c2+2,867c3
b=0,013269143
n=4,25+142,94(c-0,05)1,95
n=4,445556494
kп=a+be-n(m-0,05) [Л1,ф22]
kп=1,012060614
kшkп=1,0179714
7.1.7. Определяем коэффициент расхода
α=0,6295 [Л1,ф.20]
7.1.8. Определяем коэффициент расширения
ε=1-104(0,41+0,35m2) ΔPн/(Pχ) [Л1,ф.59]
ε=0,9853
7.1.9. Определяем вспомогательную величину
[Л1,ф.160]
mα=0,1419357
7.1.10. Определяем вспомогательную величину
F1=mαε [Л1,ф.160]
F1=0,136454197
7.1.11.Определяем относительное отклонение коэффициента расхода
σ=(F1/(mα)-1)100%
σ=0,19%
Т.к. σReдоп, условие выполняется
7.1.13. Находим d20
[Л1,ф.162]
d20=38,41 мм
Проверка:
Fном=0,2109Kст2Kφd202
[Л1,ф.12]
Fном=6291,63 кг/ч
σ=(Fном/Fmax-1)100%
σ=0,13%
Т.к. σ
0 комментариев