Разработка схемы автоматизации узла охлаждения кауастика после выпарки цеха "Электролиз-выпарка" корпуса 717

Содержание

Введение

Глава 1. Технологический процесс

1.1. Общее описание производства

1.2. Описание специфики технологического процесса

1.3. Устройство основных аппаратов

1.4. Технологические требования к системе автоматизации

Глава 2. Сборка и апробация моделей элементов системы автоматизации с учётом специфики технологического процесса

2.1. Выбор технических средств автоматизации

2.2. Расчёт погрешностей измерительных систем и их проверка на соответствие техническим требованиям

2.3. Разработка принципиальных электрических схем контуров контроля, регулирования и управления

2.4. Настройка и программирование приборов контроля и управления

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка схемы автоматизации узла охлаждения каустика после выпарки цеха «Электролиз-выпарка» корпуса 717

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов химических производств является одним из приоритетных направлений модернизации промышленных предприятий Российской Федерации. Узел охлаждения каустика после выпарки представляет собой критически важный элемент цеха «Электролиз-выпарка», обеспечивающий безопасность технологического процесса и качество готового продукта. Эффективность работы данного узла напрямую зависит от точности контроля температурных режимов, стабильности расхода теплоносителя и надежности исполнительных механизмов, что определяет актуальность разработки современной системы автоматизации на базе микропроцессорных средств управления.

В условиях ужесточения требований промышленной безопасности и повышения энергоэффективности производств особую значимость приобретает внедрение систем автоматического регулирования, обеспечивающих минимизацию человеческого фактора и оптимизацию режимов работы оборудования. Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области автоматизации химико-технологических процессов, представленных работами специалистов НИУ «МЭИ», РХТУ им. Д.И. Менделеева и профильных отраслевых институтов. Вместе с тем, специфика узла охлаждения каустика требует индивидуального подхода к выбору технических средств автоматизации и разработке алгоритмов управления с учетом агрессивности рабочей среды и высоких температур процесса.

Цель курсовой работы – разработка функциональной схемы автоматизации узла охлаждения каустика после выпарки с выбором технических средств и обоснованием принципиальных электрических решений.

Задачи курсовой работы:

• изучить технологический процесс охлаждения каустика и требования к системе автоматизации;
• провести анализ технических характеристик основного технологического оборудования узла охлаждения;
• осуществить обоснованный выбор средств измерения, регулирования и исполнительных механизмов;
• выполнить расчет погрешностей измерительных каналов и проверку соответствия техническим требованиям;
• разработать принципиальные электрические схемы контуров контроля и регулирования.

Объект исследования – узел охлаждения каустика после выпарки цеха «Электролиз-выпарка» корпуса 717.

Предмет исследования – система автоматизации технологического процесса охлаждения каустической соды.

Методологическая база исследования включает теоретические основы автоматического управления технологическими процессами, методы расчета погрешностей средств измерений в соответствии с ГОСТ Р 8.763-2011, нормативно-техническую базу проектирования систем автоматизации согласно ГОСТ 21.404-85 и требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ 7-е издание). Расчетные методы основаны на положениях метрологии и теории электрических цепей применительно к микропроцессорным системам управления.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к автоматизации узла охлаждения каустика с применением современных программируемых логических контроллеров и интеллектуальных датчиков с цифровым интерфейсом связи.

Теоретическая значимость определяется систематизацией требований к системам автоматизации химико-технологических процессов с агрессивными средами. Практическая значимость состоит в получении готовых технических решений – функциональной схемы автоматизации, спецификации оборудования и принципиальных электрических схем, пригодных для внедрения на промышленном объекте.

Структура курсовой работы включает введение, две главы основного содержания, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются теоретические аспекты технологического процесса, устройство основного оборудования и технологические требования к автоматизации. Во второй главе представлены результаты выбора технических средств, расчеты погрешностей измерительных систем, принципиальные электрические схемы и решения по программированию средств управления.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

1.1. Общее описание производства

Производство каустической соды методом электролиза представляет собой многостадийный химико-технологический процесс, в котором узел охлаждения каустика после выпарки занимает важнейшее место в технологической цепочке получения товарного продукта. Цех «Электролиз-выпарка» корпуса 717 функционирует по диафрагменной технологии, обеспечивая разложение раствора хлорида натрия на хлор, водород и гидроксид натрия с последующим концентрированием щелочного раствора до требуемой концентрации. Процесс выпаривания каустика осуществляется в многокорпусных выпарных установках при температурах 130–145 °С и избыточном давлении до 0,4 МПа, что позволяет достичь концентрации NaOH 42–50 % по массе [1, c. 45].

После выпарных аппаратов горячий концентрированный раствор каустической соды направляется в узел охлаждения, где происходит снижение температуры продукта до значений 40–50 °С, необходимых для безопасной транспортировки, складирования и дальнейшего использования. Охлаждение каустика является обязательным технологическим этапом, поскольку высокая температура усиливает коррозионное воздействие щелочи на конструкционные материалы трубопроводов и емкостного оборудования, а также создает риски термических ожогов персонала при аварийных разливах. Система охлаждения построена по противоточной схеме с использованием пластинчатых теплообменников, в которых теплоносителем выступает оборотная техническая вода с начальной температурой 25–30 °С [4, c. 112].

Технологическая схема производства каустика включает следующие основные стадии: подготовку и очистку рассола хлорида натрия, электролитическое разложение в диафрагменных электролизерах, сепарацию хлора и водорода, выпаривание слабого щелочного раствора до товарной концентрации, охлаждение концентрированного каустика и его передачу на склад готовой продукции. Каждая из

…