Введение
Автоматизация производства - это процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация - это основа развития современной промышленности, генеральное направление научно-технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Описание технологического процесса блока испарения метанола, процесса получения концентрированного формалина
Испарение метанола и получение реакционной смеси для подачи в реактор синтеза формальдегида происходит в испарителе. В испаритель поступает метанол, атмосферный воздух, часть газов абсорбции и водяной пар.[1]
Метиловый спирт насосом непрерывно подается через сигнальный бак в кубовую часть испарителя. Из кубовой части испарителя метанол насосом подается в теплообменник, в котором подогревается и возвращается в испаритель. Атмосферный воздух очищается от влаги, частиц пыли в фильтре и воздуходувкой подается в испаритель. Часть потока газов абсорбции после абсорбционной колонны с помощью газодувки поступает в испаритель. В технологический процесс на смешение подается водяной пар, образующийся в реакторе за счет тепла химической реакции. В испарителе смешиваются пары метанола, атмосферный воздух, газы абсорбции и водяной пар. На выходе из испарителя технологический газовый поток подогревается за счет тепла водяного пара, поступающего в качестве теплоносителя во встроенный в верхнюю часть испарителя теплообменник.
Реакционная смесь «метанол-воздух-водяной пар» направляется в реактор, представляющий собой вертикальный трубчатый теплообменник с электрическим зажиганием и каталитическим слоем. Равномерное распределение реакционной смеси в реакторе обеспечивает распределитель газовой смеси, размещенный над слоем катализатора. В качестве катализатора используется кристаллическое серебро. Для защиты оборудования от превышения давления на крышке реактора устанавливается мембранное предохранительное устройство. С целью уменьшения побочных реакций и исключения разложения образовавшегося формальдегида, реакционные газы быстро охлаждаются в трубной части реактора, за счет испарения парового конденсата, поступающего из парового барабана реактора по принципу термоциркуляции. Пароконденсатная смесь из трубчатой части реактора поступает в паровой барабан реактора, где происходит отделение конденсата от пара. Охлажденный технологический газ после реактора направляется на узел абсорбции.
Рисунок 1 – Схема автоматизации блока испарения метанола, процесса получения концентрированного формалина.
Обоснование выбора ТСА:
1. Измерение температуры на установке. Максимальная температура измеряемой среды на установке равна +200°C, а минимальная +45°C. Среда – газ, метанол. Среди рассмотренных ПИП выбираем ОВЕН ДТС035Д-РТ100, исходя из его преимуществ: диапазон измерения температуры соответствует регламенту, и он имеет наибольший срок поверки.
2. Измерение температуры в слое катализатора. Температура катализатора по слоям составляет 640-650-660-670 °C. Среда – кристаллическое серебро. Среди рассмотренных ПИП выбираем ОВЕН ДТП(J) КТМС, исходя из его преимуществ: диапазон измерения соответствует регламенту нашей установки и имеет наименьшую погрешность.
3. Измерениеуровнявсигнальномбаке.Наибольшеедавление0,064МПа,аминимальное0,049МПа.Наибольший уровень на установке равен 700 мм, а наименьший 300 мм. Среда – Метанол (слабо коррозийная). Среди рассмотренных ПИП выбираем NIVOPOINT BSP, исходя из его преимуществ: диапазон измерения соответствует регламенту, и он имеет наименьшую погрешность
4. Измерение давления на установке. Максимальное значение измеряемого давления на установке равно 0,064МПа, а минимальное 0,049 МПа. Максимальная температура при которой происходит измерение давления равна +85°C, а минимальная +45°C. Среда – газ. Среди рассмотренных ПИП выбираем WIKA IS-3, исходя из его преимуществ: диапазон измерения соответствует регламенту, и он имеет наименьшую погрешность
5. ИзмерениерасходанаустановкеНаибольшеедавление0,064МПа,аминимальное0,049МПа. Максимальная температура среды +200°C, а минимальная +45°C. Среда – газ. Среди рассмотренных ПИП выбираем ИРГА-РУ, исходя из его преимуществ: диапазон измерения соответствует регламенту, и он имеет наименьшую погрешность.
6. Измерение количества метанола, поступающего в сигнальный бак. Максимальная температура при измерении количества +85°C, минимальное +45°C. Среда – газ. Среди рассмотренных ПИП выбираем CУР-StremLux-SLS-720F, исходя из его преимуществ: он имеет наименьшую погрешность и наибольший срок службы.
7. Измерение загазованности на установке, Измерение содержания метанола в воздухе. Среди рассмотренных ПИП выбираем СЕНСОН-СВ-5021-СМ-CH3OH-1-ЭХ, исходя из его преимуществ: он имеет наибольший диапазон измерений содержания метанола в воздухе до 120 мг/м3.
8. Измерение загазованности на установке. Измерение содержания водорода в воздухе. Среди рассмотренных ПИП выбираем ГАЗОАНОЛИТ АВП-01Г, исходя из его преимуществ: он имеет наименьшую погрешность.
9. Измерение загазованности на установке. Измерение содержания формальдегида в воздухе. Среди рассмотренных ПИП выбираем Промприбор-Р Сигма-03М.Д1, исходя из его преимуществ: он имеет наименьшую погрешность.
10. Выбора электрического исполнительного механизма со встроенным ЦАП. Среда – метанол, формалин (слабо коррозийные). Среди рассмотренных исполнительных механизмов выбираем Авангард 25ч945п Ду15, исходя из его преимуществ: наибольшая пропускная способность, подходящая температура рабочей среды
11. Выбора управляющего контролера. Количество входов в контролер равно 26, а выходов 2. Входные сигналы дискретные/аналоговые, выходные сигналы аналоговые. Среди рассмотренных микроконтроллеров выбираем ERGON КАПП-82-168 4, исходя из его преимуществ: максимальное количество входов/выходов соответствует регламенту, наибольший срок службы.
Вывод
В ходе работы была разработана схема автоматизации блока испарения метанола, процесса получения концентрированного формалина. Произведено обоснование выбора ПИП.