Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции (стр. 2 из 10)
Тарельчатые колонны используют для крупнотонажных производств при относительно малых расходах жидкости, не достаточных для равномерного смачивания насадки, а так же для процессов, сопровождающихся колебаниями температуры, так как периодическое расширение и сжатие корпуса может разрушить хрупкую насадку. На тарелках проще проще установить змеевики для подвода и отвода теплоты. Тарельчатые колонны так же применяют при обработки потоков с твёрдыми примесями /7, с.204/ или при выделении твёрдого осадка.
Плёночные аппараты (к которым относятся так же абсорберы с регулярной насадкой) незаменимы при проведении процесса в условиях разряжения, поскольку их гидравлическое сопротивление самое низкое. Плёночные и насадочные колонны предпочтительнее так же для обработки коррозионных сред и пенящихся жидкостей.
В скруббере Вентури обеспечивается более интенсивное протекание процесса. Степень очистки газа в скруббере Вентури очень высока, так как улавливаются весьма тонкие частицы, продукты возгонки или тумана образующиеся в производстве серной кислоты. При этом возможно удалить из газа 99% загрязнений. Скруббер Вентури прост по устройству не имеет движущихся частей, низкое гидравлическое сопротивление , возможность работы с загрязнёнными газами, лёгкость осмотра, очистки и ремонта.
В качестве абсорбционного аппарата в производстве олеума примем форсуночный скруббер Вентури с центральным вводом жидкости. Основным преимуществом этого аппарата является простота конструкции, небольшие габариты. Выбранный аппарат изготовим из стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72, которая относится к стойким материалам. Сталь обладает хорошими прочностными свойствами, хорошо сваривается и вальцуется, что говорит о её технологичности. Недостатком этой стали является её высокая стоимость, что не играет большой роли при небольших габаритах аппарата.
Технико-экономическое обоснование проекта
Серная кислота является одним из основных продуктов химической промышленности. Мировое производство серной кислоты достигает примерно 130 млн.т. в год, из них 40 млн.т. в год в США, 28 млн.т. в СНГ и 62 млн.т. во всех остальных странах. Серная кислота широко применяется в разных отраслях народного хозяйства. Она широко используется в производстве различных солей и кислот, всевозможных органических соединений, продуктов, красителей. Особенно большое количество серной кислоты, используется в производстве минеральных удобрений.
В настоящее время кислота производится двумя методами: контактным и башенным.
В данном дипломном проекте отражён контактный метод, достоинством которого является: высокая надёжность системы, высокая степень контактирования, простота системы. Реконструкция осуществляется за счёт замены аппарата на скруббер Вентури. Из-за этого идёт более полная очистка газа от SO3 в атмосферу.
Процесс замены можно осуществить, изготовив аппарат на одном из заводов нашего города, например на Химмаше, что окажется выгоднее покупки аналогичного за рубежом или в другом городе, так как затраты на доставку из своего города минимальны.
Вновь устанавливаемые аппараты отличаются простотой конструкции и небольшими габаритами, их стоимость, а так же затраты на монтаж и доставку будут невелики. Из-за небольших размеров вновь устанавливаемого оборудования нет необходимости перестройки зданий.
Для проведения замены появятся затраты на демонтаж ликвидируемого оборудования, но с учётом средств от его сдачи в лом, эти затраты частично компенсируются. Ориентировочная оценка вышеуказанных капитальных вложений для установки нового оборудования, взамен морально устаревшего, составит около 15 млн.руб.
Для осуществления замены рассчитаем ожидаемый срок окупаемости дополнительных капитальных вложений по формуле:
, где К2 – 15млн.руб. – ориентировочные капитальные затраты на реконструкцию; Сб – 419560 руб. себестоимость единицы продукции, Спр=417595 руб. себестоимость единицы продукции после (ориентировочная), реконструкции годовой выпуск продукции ВП=2800т.
Тогда подставляя численные значения в формулу получим:
Так как срок окупаемости дополнительных капитальных вложений небольшой, то осуществление замены устаревшего оборудования на новое – целесообразно. Продукция олеум используется на заводах выпускающих оборонную продукцию.
2. Химическая технология и автоматизация технологического процесса
Схема производства серной кислоты из колчедана включает четыре основные стадии:
• Получение сернистого газа;
• Очистка газа от примесей;
• Окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;
• Абсорбция серного ангидрида.
Обжиговый газ, полученный в печи, освобождается от пыли в сухом электрофильтре 1 и при температуре ЗОО-400°С поступает в очистное отделение для удаления примесей, снижающих активность контактной массы. В очистном отделении газ охлаждается и промывается серной кислотой, последовательно проходя промывные башни 2 и 3. Меньшая часть поступает в последующую очистную аппаратуру - в мокрый электрофильтр 4, увлажнительную башню 5 и далее во второй мокрый электрофильтр 4. Промывные и увлажнительные башни орошают "на себя" (вытекающая из башни кислота вновь подаётся на их орошение). В этих башнях обжиговый газ нагревает орошающую кислоту, поэтому для её охлаждения предусмотрены оросительные холодильники 14. Охлаждённая кислота снова возвращается на орошение соответствующей башни. Очищенный газ поступает на осушку в башню 6 и пройдя брызгоуловитель 7, газодувкой 8 нагнетается через межтрубное пространство теплообменника 9 в контактный аппарат 10. Кислота орошающая сушильную башню, охлаждается в трубчатом холодильнике 15.
Газодувка расположена примерно в середине сернокислотной системы, следовательно, вся аппаратура и коммуникации до газодувки (по ходу газа) работают при разряжении, а аппараты и трубопроводы, установленные после газодувки - под некоторым избыточным давлением.
В контактном аппарате при окислении SO2 выделяется большое количество тепла, которое используется при нагревании в теплообменнике 9 газа, поступающего на контактирование. Горячий газ из контактного аппарата направляется в трубы теплообменника и нагревает очищенный обжиговый газ, движущийся в межтрубном пространстве, а затем поступает в экономайзер 11 или ангидридный холодильник для дальнейшего охлаждения и использования тепла газа. Охлаждённый в теплообменнике газ подаётся в абсорбционное отделение, где проходит олеумный абсорбер 12 и моногидратный абсорбер 13. При поглощении серного ангидрида в абсорберах и паров воды в сушильных башнях выделяется тепло и орошающая кислота нагревается. Для поддержания постоянной температуры орошения циркулирующая кислота охлаждается в трубчатых холодильниках 15. В результате абсорбции серного ангидрида концентрация кислоты повышается, поэтому для создания стабильной концентрации орошающей кислоты моногидрат (H2SO4) разбавляют менее концентрированной сушильной кислотой, а олеум - моногидратом, для чего предусматриваются соответствующие кислотопроводы. Олеум из сборника 16 непрерывно передается на склад готовой продукции.
В результате поглощения сернокислотного тумана, концентрация кислоты, орошающей оросительную башню, повышается. Чтобы концентрация орошающей кислоты была постоянной, в сборник увлажнительной башни добавляют воду, а избыток кислоты из второй промывной башни 3. Избыток же кислоты из второй промывной башни поступает в сборник первой промывной башни 2, а избыток разбавленной серной кислоты, накапливающийся в цикле первой промывной башни, передаётся на склад готовой продукции. Таким образом, на контактных сернокислых заводах обычно получают два вида продукции: олеум - из олеумного абсорбера 12 и разбавленную серную кислоту из первой промывной башни (после выделения из кислоты селена.
2.2. Автоматизация технологического процесса
2.2.1. Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемых параметров
Сушильное и абсорбционное отделение тесно связаны между собой, для повышения концентрации сушильной кислоты используется моногидрат из абсорбционного отделения Е7, избыток сушильной кислоты идёт в абсорбционное отделение. На технологической совмещённой схеме рассмотрено только абсорбционное отделение.
При подаче газа в абсорберы К1 и К2 необходимо замерить его температуру и она не должна превышать 60°С, а также температуру кислоты подаваемой на орошение, так как отклонение от заданного предела может привести к изменению процесса.
Так же к контролируемым параметрам относится контроль температуры в ёмкостях Е6 и Е7, она не должна превышать 40°С и сигнального уровня в баке. Отклонение от заданных пределов может привести к росту гидравлического сопротивления в трубопроводах, перегрев ведёт к росту давления.
Так же на схеме измеряется концентрация олеума выходящего из олеумного абсорбера К1, она должна составлять 16-26% свободного SO3 . При большей концентрации олеума необходима подача моногидрата для разбавления олеума. Таким же образом измеряется концентрация моногидрата, после моногидратного абсорбера К2. При увеличении концентрации моногидрата для его разбавления в сборник моногидрата, добавляют купоросное масло. Измерение концентрации необходимо для нормального протекания процесса.
Так же к контролируемым параметрам относится контроль закисленности воды, охлаждающей в холодильниках Т4, Т5 олеум и моногидрат. Контроль осуществляют для проверки аппарата, в том что в воду не прорывается кислота, которая может нанести вред окружающей среде, а также вызвать коррозию.