ГОСТ 21.208-2013 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах

Пример перечня параметров, подлежащих контролю и управлению

№ п/п

Наименование параметра, место отбора измерительного импульса

Заданное значение параметра, доступные отклонения

Отображение информации

Регу- лиро- вание

Наименование регулирующего воздействия, место установки регулирующего органа. Условный проход трубопровода

Характеристика среды в местах установки

пока- зание

реги- стра- ция

сум- миро- вание

сигна- лиза- ция

датчиков

регулирующих органов

агрес- сив- ная

пожа- ро и взры- воо- пас- ная

агрес- сив- ная

пожа- ро и взры- воо- пас- ная

Температура кислоты в циркуляционном сборнике 5.04

60-75 оС

+

+

-

-

-

-

+

-

-

-

Уровень кислоты в циркуляционном сборнике 5.04

1.5-2.8м

+

+

-

+

+

изменение подачи кислоты в сборник-смеситель 5.12 dу = 25 мм, Ру = 0,6 МПа

+

-

+

-

Задание 1.

Рис. 1. Технологическая схема деаэратора

Деаэратор — техническое устройство, реализующее процесс деаэрации некоторой жидкости (обычно воды). Деаэрация — удаление кислорода и других газов из жидкости (воды систем отопления, лёгкого жидкого топлива и т. п.).

По принципу действия деаэрация бывает: термическая (наиболее распространённая), десорбционная, химическая. В данном задании удаление кислорода из воды проводится методом термической дегазации.

В жидкости газ может присутствовать в виде:

· собственно растворённых молекул;

· микропузырьков (порядка 10⁻⁷м), образующихся вокруг частиц гидрофобных примесей;

· в составе соединений, разрушающихся на последующих стадиях технологического цикла с выделением газа (например, NaHCO₃).

В деаэраторе происходит процесс массообмена между двумя фазами: жидкостью и парогазовой смесью. Кинетическое уравнение для концентрации растворённого в жидкости газа при его равновесной (с учётом содержания во второй фазе) концентрации , исходя из закона Генри, выглядит как

,

где – время; f – удельная поверхность раздела фаз; k – скоростной коэффициент, зависящий, в частности, от характерного диффузионного пути, который газ должен преодолеть для выхода из жидкости. Очевидно, для полного удаления газов из жидкости требуется (парциальное давление газа над жидкостью должно стремиться к нулю, то есть выделившиеся газы должны эффективно удаляться и замещаться паром) и бесконечное время протекания процесса. На практике задаются технологически допустимой и экономически целесообразной глубиной дегазации.

В термических деаэраторах, основанных на принципе диффузионной десорбции, жидкость нагревается до кипения; при этом растворимость газов близка к нулю, образующийся пар (выпар) уносит газы ( снижается), а коэффициент диффузии высок (растёт k).

Выпар – это смесь выделившихся из воды газов и небольшого количества пара, подлежащая эвакуации из деаэратора.

Выдержка из регламента. Вода, очищенная от примесей и солей (деминерализованная) по трубопроводу с d_y=60 мм подается в головку деаэратора. В головке деаэратора вода распыляется шестью форсунками и в распылённом виде вода контактирует с поступающим снизу головки деаэратора паром давлением 0,3 ÷ 0,4МПа. Выпар удаляется за счёт вакуумного эжектора, установленного на линии сдува. Питательная вода, очищенная от кислорода, собирается в баке - аккумуляторе деаэратора. Из бака - аккумулятора питательная вода забирается насосом.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование уровня питательной воды в деаэраторе (75±5% от высоты бака) за счёт изменения расхода деминерализованной воды.

2) Регулирование давления в головке деаэратора (0,3 ± 0,05 МПа) за счёт изменения расхода пара низкого давления.

3) Регулирование давления на линии сдува (0,06 ± 0,005 МПа) за счёт изменения степени открытия клапана на линии сдува.

4) Контроль температуры в деаэраторе (120 ÷ 150°С).

5) Контроль расхода питательной воды на выходе из деаэратора (126,6 ÷ 131 т/ч).

6) Контроль давления на нагнетательной линии насоса (0,5 ÷ 0,6 МПа).

Задание 2.

Рис. 2. Технологическая схема участка охлаждения и конденсации
газообразного СО₂

Участок охлаждения и конденсации газообразного СО₂ одна из стадий производства жидкой углекислоты.

Углекислота – вещество с химическое формулой СО₂ и молекулярной массой 44,011 г/моль, которое может существовать в четырёх фазовых состояниях – газообразном, жидком, твёрдом и сверхкритическом.

Углекислота жидкая – это, сжиженный углекислый газ; бесцветная жидкость, имеющая слегка кислый привкус. Углекислота жидкая получается химическим методом, когда очистке подвергается двуокись углерода. Из нее удаляются все сернистые соединения, далее происходит процесс конденсации газа в жидкое состояние. Углекислота жидкая широко используется в производстве огнетушителей, Также применяется в лимонадах, консервантах и газированной воде. Поставляется и хранится углекислота в 40-литровых герметичных баллонах, которые защищены от коррозийных разрушений. Изготавливается в соответствии с ГОСТ 8050-50 "Двуокись углерода". Газообразное состояние СО₂ носит общеупотребительное название «углекислый газ». При атмосферном давлении это бесцветный газ без цвета и запаха, при температуре +20 ºС плотностью 1,839 кг/м² (в 1,52 раза тяжелее воздуха), хорошо растворяется в воде (0,88 объёма в 1 объёме воды), частично взаимодействуя в ней с образованием угольной кислоты. Входит в состав атмосферы в среднем 0,035% по объёму.

Выдержка из регламента. Углекислый газ с давлением 2,04 МПа (20,4 бар) поступает дляохлаждение в кожухотрубный теплообмен- ник – Т1. Охлаждение первой ступени осуществляется оборотной водой с температуры 85 °С до 35 °С. Конечная температура углекислого газа контролируется (35 °С).

Вторая ступень – охлаждение углекислоты и конденсация. Охлаждение углекислого газа и конденсация осуществляется в кожухотрубном горизонтальном теплообменнике, совмещенным с сепаратором – Т2 хладоном с температуры 35 °С до 14 °С. За счёт охлаждения углекислого газа происходит конденсация жидкости и отделение конденсата в сепарационной части второго охладителя. Контроль уровня конденсата в сепараторе осуществляется с помощью уровнемера, также предусмотрена сигнализация минимального уровня 19 см, а также сигнализация максимального уровня 23 см.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование температуры углекислого газа на выходе теплообменника Т1 35 ÷ 36°С.

2) Контроль давления на линии подачи хладона 1,55 ÷ 1,7 МПа.

3) Контроль температуры хладона на входе в теплообменник -35°С.

4) Регулирование уровня конденсата в сепараторе 21 ± 1 см.

5) Контроль давления на линии подачи оборотной воды 0,14 ÷ 0,18 МПа.

6) Контроль температуры углекислого газа на выходе теплообменника Т2 14 ÷ 15°С.

Задание 3.

Рис. 3. Схема пастеризационно-охладительной установки

Рис. 4. Схема изменения температур в установке

Пастеризационно-охладительная установка молока состоит из трех секций: секция регенерации, секции пастеризации и секции охлаждения. По сути, установка представляет собой сложный трехсекционный пластинчатый теплообменник. Пластинчатый теплообменник это устройство для передачи тепла от горячей среды к холодной через стальные, медные и т.д. пластины, которые стянуты в пакет. При стягивании пластин в пакет образуются каналы по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене.

Выдержка из регламента. Молоко с расходом 6000 л/ч поступает в секцию регенерации, где подогревается с текущей температуры 10 ÷ 15 °С до температуры 64 ÷ 66 °С. Затем молоко поступает в секцию пастеризации, где пастеризуется при температуре 74 °С за счет подачи горячей воды. Далее молоко поступает опять в секцию регенерации, где охлаждается входящим в установку молоком. На последней секции молоко охлаждается до температуры 4 °С за счет подачи рассола в секцию охлаждения. Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование расхода молока на установку 6000 ± 30 л/ч.

2) Регулирование температуры пастеризации молока 74 ± 1°С.

3) Регулирование расхода рассола на установку 12 ± 0,05м³/ч.

4) Контроль температуры молока на выходе с установки 4 ÷ 5 °С.

5) Контроль температуры горячей воды на входе в установку не ниже
81 °С.

6) Контроль давления горячей воды на установку 3 ÷ 3,2 бар.

7) Контроль давления рассола на установку 3 ÷ 3,2 бар.

Задание 4.

Рис. 5. Участок деаэрации воды

В производстве пива используется деаэрированная вода. В частности, деаэрированная вода используется при разбавлении высокоплотного пива до плотности готового пива. В воде много воздуха, а кислород вреден для качества пива, т.к. уменьшает его стойкость к старению. Для деаэрации применяют следующие способы: продувка СО₂, термическая деаэрация, вакуумная деаэрация, восстановление водородом. Рассмотрим участок, где применяется совмещенный способ: продувка СО₂ и термическая деаэрация. Участок деаэрации воды состоит из трехсекционного теплообменника – Т, колонны деаэрации – К и буферного танка – БТ. Трехсекционный пластинчатый теплообменник состоит из трех секций: регенерации, пастеризации, охлаждения.

Выдержка из регламента. Из станции водоподготовки вода под давлением поступает в теплообменник Т, где происходит ее нагрев до 85 °С. После чего вода подается в колонну К. Вода подводится через оросительную форсунку, в то время, как свободная от кислорода СО₂ подается встречным потоком снизу. Благодаря большому избытку СО₂ и, следовательно, большой поверхности соприкосновения, происходит эффективное удаление кислорода. Вода из колонны откачивается насосом Н1 и поступает в теплообменник, где происходит ее охлаждение до температуры 2 °С. Деаэрированная вода собирается в буферный танк БТ.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование расхода воды на теплообменник 14 ± 0,7м³/ч.

2) Регулирование температуры воды на входе в колонну 85 ± 4°С.

3) Регулирование уровня воды в кубовой части колонны 0,7 ± 0,05м³/ч за счет управления насосом Н1.

4) Регулирование давления СО₂ на колонну 0,6 ± 0,03 МПа.

5) Регулирование температуры воды на выходе теплообменника 2 ± 1°С.

6) Сигнализация верхнего (4,2 м) и нижнего (0,86 м) уровня воды в буферном танке.

7) Контроль давления воды в нагнетательной линии насоса Н1 0,26 ÷ 0,3 МПа.

Задание 5.

Рис. 6. СИП- мойка дрожжевых танков

СИП-мойка, или CIP-станция (Cleanning in Place - безразборная мойка) – это станция (модули из нержавеющей стали), которая обеспечивает подготовку, нагрев и циркуляцию моющих растворов внутри технологического оборудования для удаления загрязнений без необходимости его разбора.

Промывка происходит с помощью прокачки через участки оборудования специальных растворов. Растворов может быть несколько, для каждого имеется своя емкость и система подготовки. В процессе мойки контролируется температура и концентрации растворов, а также различные параметры установки. Обычно реализуется компоновка, при которой один набор емкостей может подключаться к различным маршрутам. В СИП-мойке промывка технологических линий может осуществляться в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режиме.

Выдержка из регламента. Принцип работы СИП-мойки: циркуляция раствора по маршруту мойки, возврат раствора в емкость СИП-мойки, промывка водой, слив в канализацию использованных растворов при условии их загрязненности (несколько циклов промывки), несоответствии заданной концентрации. В пивоваренном производстве промывка сепаратора и дрожжевых танков производится по следующим маршрутам.

Таблица 1

Маршрут промывки сепаратора

Сепаратор (120 минут):

1→	2→	3→	4→	5→	6→
Вода 10 мин	Каустик(NaOH) горячий t=85˚C 1,5-2% 40 мин	Вода 5 мин	Кислота(HN03) 1,5-2% 40 мин	Вода 15 мин	Дезинфектор 5 мин	Вода 5 мин

Таблица 2

Маршрут промывки дрожжевых танков

Дрожжевые танки (70 минут):

1→	2→	3→
Вода 10 мин	Горячая вода t=85˚C 20мин	Каустик(NaOH) горячий t=85˚C 1,5-2% 30мин	Горячая вода t=85˚C 10 мин

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование температуры горячей воды (каустика) после теплообменника 85 ± 4°С.

2) Регулирование давления в нагнетательной линии насосов Н1, Н2 с помощью частотных преобразователей. Задание по давлению может изменяться от 3 до 7 бар и определяется маршрутом промывки.

3) Контроль заполнения емкостей с горячей водой, холодной водой и щелочью с сигнализацией верхнего (95 % от Н) и нижнего (5% от Н) уровня.

4) Контроль концентрации раствора щелочи на возвратной линии СИП-мойки 1,5 ÷ 2%. Предусмотреть возможность слива раствора щелочи и воды при загрязнении (4 цикла промывки). Предусмотреть добавление свежей щелочи в емкость при концентрации ниже 1,5 %.

5) Контроль суммарного расхода на линиях подачи горячей, холодной воды и щелочи, а также расхода на линии слива.

Задание 6.

Рис. 7. Ректификационная колонна для выделения товарного хлороформа

Ректификация – тепломассообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадка, тарелки). В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза — более низкокипящим. Процесс тепломассообмена происходит по всей высоте колонны. Чтобы интенсифицировать процесс тепломассообмена применяют контактные элементы, увеличивающие поверхность взаимодействия фаз. В случае применения насадки, флегма стекает тонкой пленкой по ее развитой поверхности. В случае применения тарелок, пар в виде множества пузырьков, образующих развитую поверхность контакта, проходит через слой жидкости на тарелке.

Выдержка из регламента. Хлороформ-сырец через теплообменник (поз. 2), обогреваемый теплом кубовой жидкости, отводимой из куба колонны, подается на ректификационную колонну тарельчатого типа (поз. 1). Расход питания на колонну 3,5 м³/ч застабилизирован. Температура в кубе колонны 85÷105 °С контролируется и поддерживается за счет кипятильника, обогреваемого паром (поз.4). Пары хлороформа из верхней части колонны с давлением не более 0,02 МПа и температурой от 58 до 65 °С поступают на конденсацию в дефлегматор (поз. 3), охлаждаемый водой. Часть дистиллята в виде флегмы возвращается в колонну. Оставшаяся часть дистиллята отбирается и направляется на стадию олеумной очистки. Несконденсированные пары из дефлегматора направляется в азотный дыхательный клапан. Кубовая жидкость отводится в сборник, в зависимости от уровня в кубе колонны.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование расхода питания на колонну 3,5 ± 0,13 м³/ч.

2) Регулирование уровня в кубе колонны 0,8 ± 0,3 м.

3) Регулирование давления в кубовой части колонны за счет изменения подачи пара в межтрубное пространство кипятильника 0,065 ± 0,005 МПа.

4) Контроль температуры в кубе колонны 85 ÷ 105°С.

5) Контроль температуры в двух точках на тарелках 20 (70 ÷ 90°С),
43 (60 ÷ 80°С).

6) Контроль давления в верхней части колонны не более 0,02 МПа.

7) Контроль расхода флегмы 2÷ 10 м³/ч, флегмовое число изменяется в пределах от 2 до 4.

8) Контроль расхода дистиллята 0,5 ÷ 3,5 м³/ч.

Задание 7.

Рис. 8. Участок плавления комовой серы

1 – Бункер комовой серы, 2 – Ленточный конвейер,
3 – Загрузочный патрубок, 4 – Плавилка комовой серы, 5 – Погружной насос

Участок плавления комовой серы. Плавильный аппарат (плавилка) предназначен для получения жидкой серы из комовой серы, под действием высокой температуры. Жидкая сера используется как основное сырье при производстве серной кислоты.

Техническая характеристика плавилки.

1. Назначение: аппарат для плавления комовой серы.

2. Среда: жидкая сера, сероводород в составе парогазовой смеси. Класс опасности веществ: сера (ГОСТ 127.1-93) – 4, сероводород – 2, жидкая сера – пожароопасна, tсамовоспл.=190 ºС, сероводород – взрывоопасен, tсамовоспл.=260 ºС.

3. Производительность аппарата – 45 т/ч

4. Температура среды: 145÷155 ºС.

5. Поверхность теплообмена регистров– 753 м².

6. Характеристика теплоносителя: пар насыщенный, 158°С; 0,6 МПа

7. Габаритные размеры: 8400 х 9675 мм, Dвн. = 8000 мм.

8. Тип мешалки: турбинная

Плавилка серы представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем и плоской крышкой. Крышка состоит из отдельных железобетонных съемных секций. Материал аппарата – сталь 20. Опорные балки крышки – 08Х13. Материал мешалки – углеродистая сталь, 08Х13, Х18Н10Т. Цилиндрическая часть аппарата футерована кислотоупорным кирпичом на замазке «Арзамит – 5» по подслою кислотоупорного асбеста на жидком стекле. На крышке в центре аппарата установлено перемешивающее устройство, в крышке имеются отверстие для установки насоса, а также штуцера для установки приборов КИП и А. Подвод тепла для плавления серы осуществляется через регистры с отдельными подводами пара и отводами конденсата. Регистры устанавливаются внутри аппарата, изготавливаются из стальных труб Ø50, оребренных чугуном. Выпуск шлама производится через нижний штуцер конусного днища.

Выдержка из регламента. Перемещение комовой серы от бункера - 1 к плавилке - 4 производится при помощи ленточного конвейера - 2. Комовая сера загружается в аппарат через загрузочный патрубок - 3 в крышке, нижняя часть патрубка заглублена под уровень жидкой серы. Плавление комовой серы происходит при смешении уже с расплавленной серой в объеме плавилки. Расплав серы отбирается погружным насосом в сборник для последующий фильтрации. По мере накопления в процессе работы загрязнений (шлама и твердых включений) производят остановку плавилки для чистки. Циркуляция жидкой серы, организованная перемешивающим устройством, препятствует образованию битумной пленки и способствует интенсивному удалению газообразных летучих органических соединений и паров воды. Испарения и газовые выделения от зеркала жидкой серы отводится через штуцер в крышке диаметром 400 мм.

Необходимо предусмотреть:

1) Контроль и сигнализацию температуры жидкой серы в плавилке 125 ÷ 155°С.

2) Контроль и сигнализацию температуры парогазовой смеси в воздушнике плавилки 145 ÷ 155°С, при 168 °С открытие клапанов на пожаротушение, при 140 °С закрытие клапанов пожаротушения.

3) Контроль и сигнализацию давления расплава серы в нагнетательной линии насоса 0,3 ± 0,6 МПа.

4) Регулирование уровня жидкой серы 4,8 ± 0,3 м в плавилке (управление частотным преобразователем насоса, при 5,5 м – останов насоса, при 6,6 м – останов конвейера).

5) Регулирование давления пара на регистры 0,5 ± 0,05 МПа.

6) Регулирование скорости движения ленточного конвейера.

7) Температура воздушного пространства конвейера (три точки измерения) при 80 °С открытие клапанов на пожаротушение и останов конвейера, через 5 мин – закрытие клапанов пожаротушения.

Задание 8.

Рис. 9. Участок выпечки блинов

Участок выпечки блинов состоит из тестораздатчика, печи и транспортера. Печь для изготовления блинов состоит из двух вращающихся барабанов жарки. Нагревание барабанов жарки – природным газом. Газ подается через горелки, которые находятся внутри барабанов печи. Барабан жарки большего диаметра имеет три горелки, барабан малого диаметр – две горелки. Нагревание барабанов жарки контролируется инфракрасными датчиками, измеряющими температуру на внутренней стороне барабанов.

Тестораздатчик формирует три тестовые полосы на большом барабане печи. Обжарка тестовых полос происходит сначала с одной стороны, а затем тестовые полосы переходят на барабан меньшего диаметра, и обжаривается уже с другой стороны. Обжаренные с двух сторон три тестовые полосы поступают на транспортер. Транспортер может быть изготовлен из нержавеющей стали с полотном из полиуретана, либо транспортер изготавливается из нержавеющей стальной сетки. Транспортер снабжается системой очистки. С транспортера тестовые полосы могут поступать на устройства разрезания, дозирования начинки, сворачивания и т.д., в данном задании эти устройства не рассматриваются.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование уровня теста в тестораздатчике 20 ÷ 80 % от Н.

2) Регулирование температуры большого барабана 200 ± 7 °С, при 220 °С отсечка подачи газа к печи.

3) Регулирование температуры малого барабана 300 ± 10 °С, при 320 °С отсечка подачи газа к печи.

4) Контроль погасания пламени горелок, отсечка газа при погасании хотя бы одной горелки.

5) Контроль текущего 31 м³/ч и суммарного расхода газа на печь.

6) Контроль и сигнализация давления воздуха к горелкам 0,12 ÷ 0,14 МПа.

7) Контроль и сигнализация давления газа к горелкам (две точки контроля) 0,04 ÷ 0,05 МПа.

8) Регулирование давления дымовых газов на выходе печи 150 ± 50 Па.

Задание 9.

Рис. 10. БГС

1 – БГС; 2 – топка; 3 – редуктор БГС; 4 – Выгрузочная камера; 5 - грохота

Гранулирование и сушка аммофоса осуществляется в аппарате БГС - барабанный гранулятор-сушилка, принцип работы которого заключается в том, что аммонизированная пульпа посредством форсунки диспергируется во вращающийся барабан, на завесу сухого продукта.

Выдержка из регламента. Аппарат БГС представляет собой барабан диаметром 4,5 м, длиной 16 м, установленный наклонно в сторону движения материала (угол наклона 3°). Скорость вращения барабана - 4,5 об/мин.

Центрами гранулообразования являются возвращаемый высушенный продукт и часть высушенных частиц в факеле распыла. Количество возвращенного сухого продукта - ретурность процесса - в основном зависит от начальной влажности пульпы, температуры теплоносителя, нагрузок на аппарат БГС.

Аппарат БГС является саморегулирующим по ретуру. При снижении количества ретура, подаваемого на завесу, часть частиц диспергируемой пульпы не соприкасается с сухим продуктом и высушивается с образованием мелочи, тем самым увеличивается количество ретура в системе. При увеличении количества ретура большая часть частиц диспергируемой пульпы осаждается на завесу сухого продукта, происходит укрупнение частиц и снижение количества ретура в системе.

При сушке влажных гранул аммофоса одновременно протекают два процесса: испарение влаги (массообмен) и перенос тепла (теплообмен). Вода в аммофосе в основном связана с солями капиллярными силами (гигроскопическая влага). До 0,5 % воды связано в виде кристаллогидратов (кристаллизационная влага), которые, как правило, не разрушаются при температурах сушки. Таким образом, остаточная влажность продукта соответствует содержанию в нем кристаллизационной влаги. В процессе сушки аммофоса топочными газами при температуре не более 690 °С происходит сравнительно быстрое испарение влаги с поверхности материала и медленное перемещение ее из внутренних слоев материала к его поверхности. Этот процесс продолжается до тех пор, пока давление водяных паров в дымовых газах не станет равным давлению насыщенных паров воды над высушиваемым материалом.

Температура газов, отходящих из аппарата БГС, должна быть выше точки росы (80 - 125°С). Так как аммофос легко плавится и разлагается с выделением аммиака, его сушку проводят прямотоком при температуре не более 690°С. Время гранулирования и сушки в аппарате БГС составляет 35-40 мин.

Стабильная работа аппарата БГС, а также качество готового продукта зависят от геометрии факела распыла пульпы, ее дисперсности, плотности орошения и равномерного распределения по сечению факела.

На аппарате БГС установлены две механические или пневматические форсунки. Предусмотрена подача пара для периодической пропарки форсунок.

Теплоносителем в аппарате БГС являются топочные газы, образующиеся при сжигании природного газа в топке. Воздух на горение газа подается вентилятором (двигатель М2), на разбавление топочных газов - вентилятором (двигатель М3). Отработанные дымовые газы отбираются из БГС вытяжным вентилятором (двигатель М4).

В загрузочной части аппарата БГС имеется приемно-винтовая насадка для предотвращения скопления продукта. В зоне грануляции и сушки - лопастная насадка для сохранения необходимой высоты слоя гранул в области распыливания пульпы форсунками, обеспечения требуемой длительности пребывания продукта в аппарате и улучшения процесса окатывания гранул. Выгрузка готового продукта происходит непрерывно через нижний люк выгрузочной камеры, из диаметрально противоположного штуцера отбираются топочные газы. Подача ретура в головную часть барабана производится с помощью обратного шнека.

Отношение количества ретура к количеству готового продукта изменяется в пределах (1-5):1. Производительность по испаренной влаге - 6,5 т/час. Расчетная максимальная производительность по готовому продукту при массовой доле воды в пульпе, подаваемой в аппарат БГС, равной 18-20 %, составляет - 25-28 т/ч.

В процессе сушки помимо испарения воды из пульпы происходит выделение аммиака и фторсодержащих газов из-за частичного разложения солей, входящих в состав аммофоса по следующим реакциям:

(NH₄)₂HPO₄ = NH₃ + NH₄H₂PO₄ (1)

NH₄H₂PO₄ = NH₃ + H₃PO₄ (2)

2NH₄F = NH₄F.HF + NH₃ (3)

NH₄SiF₆ + H₃PO₄= NH₄H₂PO₄ + SiF₄.2HF + NH₃ (4)

NH₄SiF₆ + 2NH₄H₂PO₄ = 2HF + SiF₄ + 2(NH₄)₂HPO₄ (5)
Потери аммиака и фтора в процессе сушки составляют:
NH₃ - 8 % от вводимого в процесс,
F - 2 % от вводимого в процесс.

Отходящие от аппарата БГС топочные газы, содержащие пары воды, аммиак, газообразные соединения фтора и пыль готового продукта подвергаются очистке в системе абсорбции.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование расхода пульпы на БГС 20 ± 1 м³/ч путем управления частотным преобразователем насоса подачи пульпы; блокировка подачи пульпы (d_у = 100 мм) при расходе 8 м³/ч.

2) Регулирование температуры дымовых газов на выходе из БГС
110 ± 10 ºС путем управления заслонкой на подаче природного газа к топке.

3) Регулирование температуры дымовых газов на входе в БГС
655 ± 30 ºС путем управления заслонкой на подаче вторичного воздуха к топке.

4) Регулирование соотношения газ-воздух на горение 1:10 путем изменения подачи воздуха на горение.

5) Регулирование разряжения в топке - 0,1 – + 0,1 кПа путем управления отбором дымовых газов из БГС; отсечка подачи природного газа при 0,2 кПа.

6) Контроль расхода природного газа на топку 500 ÷ 750 м³/ч.

7) Контроль плотности пульпы к БГС 1,38 ÷ 1,5 г/см³.

8) Контроль давления природного газа на горелку № 1 и на горелку № 2 1,5 ÷ 2 кПа; отсечка природного газа при 0,2 кПа и при 3,2 кПа.

9) Контроль расхода воздуха на горение 6500 ÷ 10000 м³/ч.

10) Контроль давления воздуха на горелку № 1 и на горелку № 2
0,2 ÷ 2,5 кПа; отсечка природного газа при 0,2 кПа.

11) Контроль факела горелки № 1 и № 2; отсечка подачи природного газа при погасании факела.

12) Контроль давления разряжения в БГС - 0,1 ÷ 0,2 кПа.

13) Температура левого и правого подшипников редуктора БГС не более 75 ºС.

Задание 10.

Участок выпарки предназначен для получения плава карбамида из водного раствора карбамида и подачи его на стадию грануляции. Процесс проводится в две ступени.

Выдержка из регламента. Раствор с массовой долей карбамида 71 - 72 %, температурой 85 - 98 °С подается в испаритель I ступени выпарки Е1 с предыдущих стадий. Расход раствора 60-75м³/ч измеряется расходомером.

Испарители I ступени Е1 и II ступени Е2 выпарки представляют собой кожухотрубные теплообменники, совмещенные в верхней части с сепараторами S1 и S2. В испарителе I ступени Е1 в качестве теплоносителя используется пар с давлением 0,3 МПа, в испарителе II ступени Е2 – пар с давлением 0,8 МПа.

На I ступени выпарки раствор карбамида упаривается до массовой доли карбамида 94 - 95 % при температуре 125 - 130 °С и давлении 25 - 45 кПа (абс.). Парожидкостная смесь из трубного пространства испарителя Е1 поступает в сепаратор S1, где происходит отделение газовой фазы от жидкой. Газовая фаза из сепаратора S1 отводится на конденсацию, а плав карбамида по барометрической трубе поступает на 2-ю ступень выпарки в испаритель Е2. Давление пара измеряется и регулируется изменением подачи пара Р=0,3 МПа в испаритель с коррекцией по температуре выходящего раствора. Уровень конденсата в межтрубном пространстве Е1 измеряется и регулируется. Из испарителя Е2 парожидкостная смесь поступает в сепаратор S 2, где происходит отделение газовой фазы от жидкой. Уровень в сепараторе S 2 измеряется уровнемером и регу­лируется путем изменения числа оборотов двигателя насоса Н1. Газовая фаза эжектором Э1 отводится на конденсацию. Паровой эжектор использует энергию струи пара для отвода газовой фазы из сепаратора. Плав карбамида насосом Н1 подается на грануляцию. На II ступени выпарки раствор упаривается до массовой доли карбамида 98 - 99 % при абсолютном давлении 8 - 10 кПа и температуре 135 - 140 °С. Давление пара Р=0,8 МПа измеряется и регулируется изменением подачи пара на испаритель Е 2 с коррекцией по температуре плава карбамида на выходе из сепаратора S 2. Для предотвращения кристаллизации плава в рубашки линий плава по­дается пар с давлением 0,3 МПа.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование давления пара к испарителю Е1 на уровне 0.25 ± 0,02 МПа с коррекцией по температуре раствора карбамида 94 – 95 %.

2) Регулирование уровня 26 ± 1 % конденсата в Е1.

3) Регулирование давления пара к испарителю Е2 0.6 ± 0,02 МПа с коррекцией по температуре выходящего из S2 плава карбамида.

4) Регулирование уровня в сепараторе S2 72 ± 2 % путем изменения числа оборотов двигателя насоса Н1.

5) Регулирование давления в верхней части сепаратора S2 10 ± 0,2 кПа путем изменения расхода пара к эжектору Э1.

6) Контроль расхода раствора карбамида на Е1 60 ÷ 80 м³/ч.

7) Контроль температуры 125 ÷ 130 ºС раствора карбамида на выходе S1.

8) Контроль температуры 135 ÷ 140 ºС плава карбамида на выходе S2.

9) Контроль давления пара к Е1 0,22 ÷ 0,3 МПа.

10) Контроль давления пара к Е2 0,4 ÷ 0,8 МПа.

11) Контроль давления пара к эжектору Э1 0,2 ÷ 0,3 МПа.

Рис. 11. Участок выпарки раствора карбамида

Е1, Е2 – испарители I и II ступени выпарки, S1, S2 - сепараторы, Э1 – паровой эжектор, Н1 – насос плава карбамида

Задание 11.

Участок отмывки танковых газов методом водной абсорбции одна из стадий производства аммиака.

Аммиак – один из важнейших продуктов химической промышленности. Он используется для получения ряда азотсодержащих соединений, азотной кислоты и минеральных удобрений (аммиачная селитра, карбамид). Чистый аммиак и аммиачная вода применяется в качестве минерального удобрения. Жидкий аммиак также используется в холодильных установках как хладагент, в металлургии - для создания защитных средств, в медицине - в производстве пластмасс.

Стадии производства аммиака:

- Компрессия природного газа и технологического воздуха;

- Сероочистка природного газа;

- Конверсия природного газа и оксида углерода;

- Охлаждение, отпарка и очистка конвертированного газа;

- Компрессия конвертированного газа;

- Синтез аммиака;

- Холодильный аммиачный цикл;

- Выделение аммиака из продувочных и танковых газов;

- Выделение водорода из продувочных и танковых газов;

Отмывка аммиака из танковых газов осуществляется в абсорберах насадочного типа при низком давлении 17.6 кг/см ²

Для орошения абсорберов используется циркуляционная вода с содержанием аммиака 0,02 %масс. и с температурой 38⁰ С.

Отмытые танковые газы с остаточным содержанием аммиака 5ppm об. направляться на установку выделения водорода.

Водный раствор с содержанием аммиака 4,34% масс. из нижний части абсорбера танковых газов отводится в колонну дистилляции для выделения аммиака.

Выдержка из регламента. В сборник танковых газов V502 поступает жидкий аммиак от сепараторов аммиака. Перед сборником V502 на линии жидкого
аммиака установлена дроссельная шайба для снижения давления с 83,4 МПа до 22,45МПа. При сбросе давления происходит выделение из жидкого аммиака растворённых в нём газов (танковые газы), которые содержат более 40% об. аммиака.

Давление в сборнике V502 регулируется выдачей танковых газов в охладитель Е 509 с сигнализацией максимального и минимального значения.

Уровень жидкого аммиака в V502 поддерживается. В случае сверх минимального уровня в V 502 срабатывает блокировка на прекращение выдачи жидкого аммиака в расширитель V 508. В случае сверх максимального уровня срабатывают блокировки на прекращение подачи жидкого аммиака в сборник V 502. Жидкий аммиак из сборника V502 выдаётся в цикл захолаживания аммиака. Температура аммиака контролируется.

Из сборника V502 выделившиеся танковые газы поступают в охладитель танковых газов Е509 для конденсации аммиака. Температура танковых газов на входе в трубное пространство Е 509 контролируется.

В охладителе Е509 танковые газы охлаждаются с 20⁰ С до минус 1⁰ С за счёт холода кипящего в межтрубном пространстве жидкого аммиака с температурой минус 8⁰ С. Температура и давление жидкого аммиака в межтрубном пространстве контролируется.

Уровень в охладителе Е509 регулируется подачей жидкого аммиака из испарителя Е508.

Сконденсировавшийся жидкий аммиак выделяется в сепараторе танковых газов V520 и отводится. Уровень жидкого аммиака в сепараторе V520 поддерживается c сигнализацией максимального и минимального значения.

Температура танковых газов на выходе из сепаратора V 520 контролируется. Танковые газы после сепаратора V 520 с давлением 1,73 МПа
(17,6 кгс/см² изб.) и температурой минус 2°С поступают в нижнюю часть абсорбера С 552 под насадку для отмывки от аммиака. Предусмотрен контроль давления.

Танковые газы движутся вверх противотоком по отношению к циркуляционной воде, которая стекает по поверхности насадки и поглощает аммиак.

Циркуляционная вода с температурой 38°С и давлением 2,45 МПа (25,0 кгс/см² изб.) подается на орошение танковых газов в абсорбер С 552. Расход циркуляционной воды контролируется и поддерживается c сигнализацией минимального значения.

Перепад давления по абсорберу С 552 контролируется с сигнализацией максимального значения.

Отмытые танковые и инертные газы с остаточным содержанием аммиака 23 ppm об. направляются на сжигание в горелки печи первичного риформинга. Температура отходящего газа контролируется.

Аммиачная вода с содержанием аммиака 4,34 % масс. и температурой 55°С из нижней части абсорбера С 552 насосом Р 552 подается в дистилляционную колонну С 553. Температура аммиачной воды контролируется. Давление аммиачной воды на нагнетании насоса Р 552 контролируется.
Уровень аммиачной воды в абсорбере С 552 контролируется и регулируется c сигнализацией максимального и минимального значений. При сверх максимальном уровне срабатывает блокировка на прекращение подачи циркуляционной воды в абсорбер С 552. При сверх минимальном уровне срабатывает блокировка на остановку циркуляционного насоса Н1 и прекращение подачи аммиачной воды в дистилляционную колонну С 553. Перед подачей в дистилляционную колонну С 553 аммиачная вода нагревается до температуры 163°С в теплообменнике Е 551.

Аммиачная вода с содержанием аммиака 6,86 % масс. при температуре 163°С и с давлением 2,45 МПа (25 кгс/см² изб.) после теплообменника Е 551 поступает в колонну дистилляции для выделения аммиака.

Необходимо предусмотреть:

1) Контроль температуры 0 ÷ 50 ºС жидкого аммиака на входе в V502.

Контроль давления 220 ÷ 250 кгс/см² жидкого аммиака перед

дроссельной шайбой.

2) Регулирование давления танковых газов 25 ± 2 кгс/см² в сборнике танковых газов V502 выдачей танковых газов в охладитель Е 509 с сигнализацией максимального и минимального значения.

3) Регулирование уровня жидкого аммиака 50 ÷ 80% в сборнике танковых газов V502. При L ≥ 80% срабатывание блокировки на прекращение выдачи жидкого аммиака из V 502; при L ≤ 50% срабатывание блокировок на прекращение выдачи жидкого аммиака от сепараторов.

4) Контроль температуры 20 ÷ 30 ºС жидкого аммиака от V 502.

5) Контроль температуры 15 ÷ 25 ºС танковых газов на входе в Е 509.

6) Контроль температуры -6 ÷ -10 ºС жидкого аммиака в межтрубном пространстве охладителя Е 509.

7) Контроль давления 22 ÷ 26 кгс/см² жидкого аммиака в межтрубном пространстве охладителя Е 509.

8) Регулирование уровня 50 ÷ 75% в охладителе Е 509 путем подачи жидкого аммиака от Е 509.

10) Регулирование уровня 50 ÷ 75% жидкого аммиака в сепараторе танковых газов V 520 изменением отбора жидкого аммиака.

11) Контроль температуры -5 ÷ 1 ºС танковых газов на выходе из V 520.

12) Контроль давления 17 ÷ 18 кгс/см² танковых газов перед абсорбером С 552.

13) Регулирование расхода циркуляционной воды 12,5 ± 2м³/ч в абсорбер С 552 изменением подачи воды на С 552.

14) Контроль перепада давления 0.05 ÷ 0.15 кгс/см² на абсорбере С 552.

15) Контроль температуры отмытых танковых газов 35 ÷ 41 ºС на сжигание.

16) Контроль температуры аммиачной воды 50 ÷ 60 ºС после С 552.

17) Контроль давления 24 ÷ 28 кгс/см² на нагнетательной линии насоса.

18) Регулирование уровня 50 ÷ 75% в абсорбере С 552, при L ≥ 90% срабатывает блокировка на прекращение подачи циркуляционной воды в абсорбер С 552, при L ≤ 40% прекращается выдача аммиачной воды насосом.

Задание 12.

Участок дистилляции одна из стадий производства аммиака.

Выдержка из регламента. Аммиачная вода с содержанием аммиака 4,34 % масс, и температурой 55°С насосом Н1 подается в дистилляционную колонну С 553.

Перед подачей в дистилляционную колонну С 553 аммиачная вода нагревается до температуры 163°С в теплообменнике Е 551.

Аммиачная вода с содержанием аммиака 6,86 % масс, при температуре 163°С и с давлением 2,45 МПа (25 кгс/см² изб.) после теплообменника Е 551 поступает в колонну дистилляции С 553 для выделения аммиака.

Процесс дистилляции аммиака в колонне С 553 осуществляется за счет подвода тепла. В качестве теплоносителя используется пар среднего давления.

Пар с давлением 3,73 МПа (38,0 кгс/см² изб.) и температурой 270°С через клапан подается в колонну дистилляции С 553.

Жидкий аммиак, в качестве флегмы, подается на орошение колонны С 553 через клапан.

Для защиты дистилляционной колонны С 553 от превышения давления выше расчетного и прорыва пара среднего давления установлен предохранительный клапан с давлением начала открытия 2,94 МПа (30 кгс/см² изб.). Сброс пара предусмотрен в атмосферу.

Пары аммиака с температурой 83°С и давлением 2,45 МПа (25,0 кгс/см² изб.) из верха колонны С 553 поступают в конденсатор Е 552, где охлаждаются и конденсируются.

Сконденсировавшийся аммиак отделяется от инертных газов в сборнике V 551. Инертные газы и не сконденсировавшиеся в конденсаторе Е 552 пары аммиака поступают в охладитель для конденсации.

Необходимо предусмотреть:

1) Контроль расхода аммиачной воды на участок 9 ÷ 19 м³/ч.

2) Контроль температуры аммиачной воды перед С553 160 ÷ 166 °С.

3) Регулирование расхода пара к С553 5 ± 1,5 м³/ч.

4) Регулирование температуры пара перед С553 за счет изменения подачи питательной воды 270 ± 10 °С.

5) Контроль температуры флегмы перед С553 28 ÷ 48 °С.

6) Регулирование температуры в верхней части колонны С 553 за счет изменения подачи флегмы к колонне 215 ± 15 °С.

7) Регулирование температуры в средней части колонны С553
215 ± 15 °С за счет изменения задания по расходу пара.

8) Контроль перепада давления на С553 0,1 ± 0,05 кгс/см².

9) Регулирование уровня в колонне С553 50 ÷ 75 % за счет выдачи кубовой жидкости.

10) Контроль температуры аммиака перед Е552 68 ÷ 98 °С.

11) Контроль давления аммиака перед Е552 23 ÷ 27 кгс/см².

12) Регулирование температуры аммиака на выходе из Е552 за счет изменения подачи оборотной воды 38 ± 5 °С.

13) Регулирование уровня аммиака в V551 50 ÷ 75 % за счет изменения выдачи жидкого аммиака.

14) рН аммиака после V551 6,5 ÷ 7,5 ед. рН.

Задание 13.

Рис. 14. Печь плавления

На рисунке представлена промышленная печь плавления закрытого типа. Она предназначена для плавления растительных жиров, какао-масла, какао-массы в блоках весом 20-25 кг.

Печь с объемной водяной рубашкой представляет собой емкостной аппарат с крышкой. Каркас выполнен сварным, из квадратного нержавеющего профиля и имеет четыре регулируемые опоры. Рубашка ванны обогревается горячей водой, циркулирующей по внутреннему контуру с помощью насоса. Нагрев и поддержание температуры воды в рубашке 45°С осуществляется с помощью теплообменника, в котором осуществляется нагрев при помощи пара, либо ТЭНа.

Вверху ванны под крышкой имеется трубная решетка. Она состоит из двух коллекторов, соединенных между собой трубами треугольного сечения. По трубной решетке циркулирует вода с температурой 95°С. Именно на трубную решетку оператор помещает блоки растительного жира в твердой фазе для расплавления.

Твердые жиры (кондитерский жир, какао-масло, какао-масса), при распаковке должны быть тщательно проверены на отсутствие посторонних предметов. При наличии загрязнений на поверхности они должны быть тщательно зачищены, а испорченные слои или участки удалены. Перед употреблением в производство жиры тщательно просматривают.

Расплавленная масса из печи откачивается насосом в емкости для хранения, откуда в дальнейшем подаются в основное производство. Температура в помещении для хранения расплавленных продуктов 45-50°С.

Необходимо предусмотреть:

1) Регулирование уровня расплава в ванне 10 ÷ 80 % от Н (высоты) за счет управления насосом Н1.

2) Контроль перепада давления на фильтре не более 0,87 бар.

Регулирование давления на линии подачи теплоносителя 95°С

0,2 ÷ 0,05 МПа.

3) Регулирование температуры теплоносителя 45 °С на выходе из рубашки печи 43 ± 3 °С.

4) Контроль давления на нагнетательной линии насоса Н1 не менее
0,2 МПа.

5) Контроль температуры, подаваемой в трубную решетку не менее 93°С.

6) Контроль температуры, подаваемой в рубашку печи не менее 45°С.

Задание 14.

Участок кристаллизации ТФА-тригидрата фтористого алюминия.

Производство фтористого алюминия основано на реакции взаимодействия кремнефтористоводородной кислоты (H₂SiF₆) с гидроксидом алюминия Аl(ОН)₃:

H₂SiF₆ (р) + 2Al(ОН)₃ (тв.) ® 2AlF₃(p) + SiO₂ x nH₂O (тв.) + Н₂О (1)

В результате реакции образуется пересыщенный раствор фтористого алюминия (ФА) и осадок гидратированной двуокиси кремния (SiO₂ х nН₂О), называемойв производстве кремнегелем.

Пересыщенный раствор фтористого алюминия относительно устойчив, что дает возможность отделить его на фильтре от кремнегеля до того момента, когда начнется выделение из него кристаллов тригидрата фтористого алюминия
(AIF₃ x ЗН₂О).

Отделенный от кремнегеля раствор фтористого алюминия (ФА) подвергают кристаллизации путем перемешивания раствора в течение нескольких часов.

A1F₃ (р) + ЗН₂О ® A1F₃ х ЗН₂О (тв.) (2)

Нагревание раствора позволяет ускорить процесс выделения кристаллов тригидрата фтористого алюминия (ТФА) в твердую фазу.

Кристаллы тригидрата фтористого алюминия (ТФА) отделяют от маточного раствора на фильтре и подвергают прокаливанию в сушильном барабане.

Выдержка из регламента. Пересыщенный раствор фторида алюминия (ФА) из сборника С1 насосом Н1 подается в распределитель Е1. С распределителя Е1 раствор самотеком поступает в кристаллизаторы К1, К2, оснащенные мешалками пропеллерного типа. Заполнение кристаллизаторов осуществляется поочередно по уровню. Кристаллизацию ТФА проводят путем перемешивания

раствора в течение 5 часов при температуре 90 в присутствии затравки. В качестве затравки используется ТФА от предыдущего цикла. Нагревание раствора осуществляется острым водяным паром, только при условии заполнения кристаллизатора до заданного уровня. Слив суспензии из кристаллизаторов в сборник С2 осуществляется самотеком. После сборника С2 суспензия ТФА подается насосом Н2 на узел фильтрации. Газы, отходящие от кристаллизаторов, направляются в абсорбер.

Необходимо предусмотреть:

1) Контроль уровня 0 ÷ 4300мм в сборнике С1, с сигнализацией уровней 750мм и 3000мм.

2) Поочередное заполнение кристаллизаторов до уровня 2000мм, с сигнализацией уровней 100мм и 2000мм с помощью насоса Н1 (напор
4.9 бар, N=75кВт).

3) Управление мешалками сборников N=10кВт и кристаллизаторов N=4кВт через частотные преобразователи.

4) Регулирование температуры раствора в кристаллизаторах на уровне
90 ± 4 ºС.

5) Контроль давления в линии отбора газов из кристаллизаторов
200 ÷ 500 Па.

6) Контроль давления на паропроводе 0.55 ÷ 0.6 МПа.

7) Слив ТФА из кристаллизаторов до уровня 100мм в сборник С2.

8) Контроль уровня 0 ÷ 5600мм в сборнике С2.

ГОСТ 21.208-2013 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты: ГОСТ 2.303-68 Единая система конструкторской документации; ГОСТ 2.721-74 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения; ГОСТ 21.408-2013 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов.