Задание 4.2 часть 1
4.2. Задания
Задание 1. Исходная смесь поступает в ректификационную колонну 1 предварительно подогретой в теплообменнике исходной смеси 4 до температуры t (рис.9). В колонне смесь разделяется на компоненты. Низкокипящие компоненты в виде паров уходят сверху из колонны, попадают в дефлегматор 2, где частично конденсируются.
Рис.9. Принципиальная схема процесса ректификации:
1 – ректификационная колонна, 2 – дефлегматор, 3 –флегмовая емкость,
4 – теплообменник, 5 – кипятильник
Часть дистиллята постоянно подается на орошение в колонну в виде флегмы, остаток дистиллята удаляется с установки. В куб колонны непрерывно возвращается некоторое количество кубового остатка, проходящего через кипятильник, другая часть отводится.
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода дистиллята с установки G=100 кг/ч;
б) качества дистиллята (использовать хроматограф);
в) температуры куба колонны t2=120°C;
г) температуры верха колонны t1=80°C;
д) давления куба колонны Р=0,3 МПа.
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) расхода исходной смеси G=1500 кг/ч;
б) температуры исходной смеси после теплообменника t=98°С;
в) давления верха колонны Р=0,5 МПа,
г) уровня куба колонны L=1,2 м.
Разработать схему сигнализации давления верха колонны. Указать, чем следует дополнить схему для улучшения качества дистиллята.
Функциональную схему автоматизации процесса ректификации разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 2. В выпарном аппарате (рис.10) осуществляется непрерывное концентрирование 2 т/ч раствора NaOH. Начальная концентрация раствора 14,1%, конечная 24,1% масс. Раствор поступает на выпарку с начальной температурой, равной температуре 113°С, температура греющего пара 150°С. Расход сухого насыщенного пара 2970 кг/ч.
Давление греющего пара 0,49 МПа (абсолютное). Уровень упаренного раствора в аппарате 1400 мм. Давление в аппарате атмосферное.
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода раствора NaOH на упаривание 2 т/ч:
б) расхода упаренного раствора 1170 кг/ч;
в) расхода паров растворителя 829 кг/ч;
г) расхода греющего пара 2970 кг/г;
д) температуры свежего раствора 113°С;
е) температуры упаренного раствора 127°С;
ж) уровня упаренного раствора 150 мм.
Рис.10. Принципиальная схема процесса выпаривания:
1 – кипятильник, 2 – выпарной аппарат
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) концентрации упаренного раствора 24,1% масс;
б) давления в выпарном аппарате;
в) расхода свежего раствора на концентрацию 2 т/ч;
г) уровня раствора в аппарате 150 мм.
Указать, чем следует дополнить схему для улучшения процесса, его технико-экономических показателей.
Функциональную схему автоматизации процесса выпаривания разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 3. Исходная газовая смесь (рис.11) подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 2, предварительно охлаждаясь в холодильнике 1 до нужной температуры. В верхнюю часть колонны поступает абсорбент. В абсорбционной колонне происходит процесс поглощения компонента газовой смеси абсорбентом. Насыщенный абсорбент самотеком отводится с установки.
Рис.11. Принципиальная схема процесса абсорбции:
1 – холодильник, 2 – абсорбционная колонна, 3 – теплообменник
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода исходного абсорбента G1=200 кг/ч;
б) расхода хладоносителя в холодильнике 1 G2=1500 кг/ч;
в) температуры верха колонны t1=90°С;
г) температуры середины колонны t2=100°C;
д) температуры низа колонны t3=120°С;
е) температуры абсорбента t4= 160°С.
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) давления верха колонны (регулировать и сигнализировать) Р=0,2 МПа;
б) расхода исходной газовой смеси G3=300 м3/ч;
в) концентрации извлекаемого компонента СО 0,1% об. в обедненной смеси;
г) температуры исходной смеси t5=130°C;
д) уровня низа колонны L=2м.
Достаточно ли параметров контроля и автоматического регулирования для эффективного управления процессом абсорбции?
Функциональную схему автоматизации процесса абсорбции разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 4. В теплообменнике кожухотрубчатого типа (рис.12) необходимо охлаждать 1240 м?/ч азота, находящегося под давлением 0,15 МПа, от 76°С до 31°С. Охлаждающая вода имеет температуру входа 16°С и нагревается в теплообменнике до 26°С. Расход воды 1740 кг/ч.
Рис.12. Кожухотрубчатый теплообменник
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода азота 1240 м3/ч;
б) количества охлаждающей воды;
в) температуры азота на входе t1=76°С и выходе из теплообменника t2=31°С;
г) давления азота 0,15 МПа;
д) температуры охлаждающей воды на входе t3=16°С и выходе из теплообменника t4= 26°С;
е) расхода охлаждающей воды 1740 кг/ч.
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию температуры азота на выходе теплообменника.
3. Обеспечить сигнализацию прекращения подачи охлаждающей воды.
Функциональную схему автоматизации процесса в кожухотрубчатом теплообменнике разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 5. Исходная смесь (рис.13) поступает в ректификационную колонну 1 предварительно подогретой в теплообменнике исходной смеси 4 до температуры t. В колонне смесь разделяется на компоненты. Низкокипящие компоненты в виде паров уходят сверху из колонны, попадают в дефлегматор 2, где частично конденсируются.
Рис.13. Принципиальная схема процесса ректификации:
1 – ректификационная колонна, 2 – дефлегматор, 3 – флегмовая емкость.
4 – теплообменник, 5 – кипятильник
Часть дистиллята постоянно подается на орошение в колонну в виде флегмы, остаток дистиллята удаляется с установки. В куб колонны непрерывно возвращается некоторое количество кубового остатка, проходящего через кипятильник, другая часть отводится.
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода хладоносителя в дефлегматор G=300 кг/ч;
б) температуры теплоносителя в кипятильнике t3=200°С;
в) уровня флегмовой емкости L=1,5 м;
г) качества дистиллята;
д) перепада давления в колонне Δр=0,2 МПа.
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) подачи смеси на установку G=1000 кг/ч;
б) температуры верха колонны t1=160°С;
в) давления в верхней части колонны Р=0,3 МПа;
г) уровня куба колонны L=0,6 м.
3. В случае прекращения подачи хладоносителя в дефлегматор предусмотреть сигнализацию. Указать, чем следует дополнить схему для улучшения качества дистиллята.
Функциональную схему автоматизации процесса ректификации разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 6. В емкость 1 непрерывно подаются кислые сточные воды производства с целью их нейтрализации до величины рН=7 и дальнейшего сброса в канализацию (рис.14). Нейтрализация осуществляется щелочным раствором постоянной концентрации. Подача сточных вод и их кислотность переменны, поэтому рационально использовать для управления смешением регулятор соотношения расходов сточных вод и щелочного раствора с коррекцией этого соотношения по кислотности сточных вод.
Для оперативного управления процессом смешения и подсчета технико-экономических показателей следует контролировать кислотность сточных вод и их количество, концентрацию щелочного раствора и его расход, уровень жидкости в смесителе и затраты энергии на работу привода мешалки.
Отклонение кислотности сточных вод от рН=7 следует сигнализировать, одновременно прекращая сброс сточных вод и направляя их в аварийную емкость для дополнительной обработки. Сигнализации подлежит и превышение верхнего уровня в смесителе.
Рис.14. Схема процесса смешения жидкостей:
1 – емкость, 2 – мешалка
Функциональную схему автоматизации процесса смешения жидкостей разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 7. В кожухотрубчатый теплообменник (рис.15) для охлаждения поступает пирогаз состава: Н2 – 23,3; СН4 – 42,9; С2Н4 – 25,5; С3Н6 – 8,3% об. Расход пирогаза на охлаждение 350 м3/ч, tнач =30°С, tконечн=0°C. Давление пирогаза 0,6 МПа. Хладоагентом является тот же газ, под тем же давлением, но с температурой, изменяющейся от -30°С до +20°С. Расход хладоагента не контролируется.
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода пирогаза 350 м3/г;
б) состава пирогаза;
в) температуры пирогаза, поступающего на охлаждение tнач=30°С; на выходе из теплообменника tконечн=0°С;
г) давления пирогаза 0,6 МПа;
д) температуры хладоагента на входе t=-30°С и на выходе из теплообменника t=+20°С;
Рис.15. Кожухотрубчатый теплообменник
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) температуры пирогаза на выходе из теплообменника tконечн=0°С;
б) расхода пирогаза на охлаждении 350 м3/ч.
3. Обеспечить звуковую сигнализацию прекращения подачи пирогаза на охлаждение.
Функциональную схему автоматизации процесса в кожухотрубчатом теплообменнике разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.
Задание 8. В выпарном аппарате (рис.16) осуществляется непрерывное концентрирование 2,5 т/ч раствора NaОН. Начальная концентрация раствора 14,1% масс, конечная 24,1% масс. Раствор поступает на выпарку с начальной температурой 20°С. Расход паров растворителя (воды) 829 кг/ч, температура кипения упаренного раствора 113°С, температура греющего пара 150°С. Расход сухого насыщенного пара 3300кг/ч.
Давление греющего пара 0,49 МПа (абсолютное). Уровень упаренного раствора в аппарате 700 мм. Давление в аппарате 0,08 МПа.
1. Предусмотреть автоматический контроль следующих параметров:
а) расхода раствора на упаривание 2 т/ч;
б) расхода упаренного раствора 1600 кг/ч;
в) расхода паров растворителя 829 кг/ч;
г) расхода греющего пара 3300 кг/ч;
д) температуры свежего раствора 20°С;
е) температуры упаренного раствора 113°С;
ж) температуры теплоносителя 150°С;
з) давления греющего пара 0,49 МПа.
Рис.16. Принципиальная схема процесса выпаривания:
1 – кипятильник, 2 – выпарной аппарат
2. Предусмотреть автоматическую стабилизацию следующих параметров:
а) концентрации упаренного раствора 24,1% масс;
б) давления в выпарном аппарате 0,08 МПа;
в) расхода теплоносителя 3300 кг/ч;
г) уровня раствора в аппарате 0,8 м.
Укажите, чем следует дополнить схему для улучшения процесса, его технико-экономических показателей.
Функциональную схему автоматизации процесса выпаривания разработать в двух вариантах:
а) развернутым способом на базе микропроцессорного контроллера;
б) упрощенным способом.
Составить пояснительную записку.