Автоматизация технологических производств

Метрология задачи

Задача №1. В цехе по пошиву верхней женской одежды установлен технический термометр со шкалой 0-50 С. при действительной температуре 23+N*0,1С термометр показывает 24 С. определить абсолютную, относительную и приведенную относительную погрешности измерения.

Скачать решение задачи 1 вар 11 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №2. В красильной ванне для измерения температуры раствора установлен манометрический термометр газовый. Будет ли одинаковым предел допускаемой относительной погрешности измерения во всех точках шкалы манометрического термометра?

Скачать решение задачи 2 вар 82 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №3. Измерение расхода газа в швейном цехе фабрики осуществляется калориметрическим расходомером. Мощность нагревателей определяется по показаниям амперметра и вольтметра. Оба прибора имеют класс точности 0,5, эксплуатируются в нормальных условиях и имеют шкалы соответственно 0-5А и 0-30В. Номинальные значения составляют: силы тока 3,6+N*0,1А, напряжения 26+N?0,1В. Какова величина погрешности, с которой производится измерение мощности?

Скачать решение задачи 3 вар 03 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №4. В складском помещении обувной фабрики установлен термометр -40 -0 -+60 С. При действительной температуре tg=20+N*0,1 C термометр показывает tп=20,8+N*0,1 C. Определить приведенную относительную погрешность измерения.

Скачать решение задачи 4 вар 14 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №5. В гладильном цехе швейной фабрики установлен термометр со шкалой 20-100 С. При действительной температуре 30?N+0,1 С термометр показывает 29,4 С. Определить приведенную относительную погрешность измерения.

Скачать решение задачи 5 вар 55 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №6. При измерении ширины клапана кармана получены следующие результаты (см): 10,1+N*0,1, 10,4+N*0,1, 10,2+N*0,1, 10,3+N*0,1, 10,6+N*0,1, 10,5+N*0,1, 10,4+N*0,1, 10,3+N*0,1, 10,2+N*0,1, 10,5+N*0,1, 10,4+N*0,1, 10,4+N*0,1. Число измерений n=12. Определить среднюю арифметическую измерения х. Какую величину следует принять за результат измерения?

Скачать решение задачи 6 вар 06 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №7. Для измерения силы тока используется миллиамперметр с равномерной шкалой, разделенной на 50 интервалов. Нижний предел измерения Iн= -10+N*0,1 mA, верхний Iв= +10+N*0,1 mA. Определить цену деления шкалы и чувствительность миллиамперметра.

Скачать решение задачи 7 вар 27 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №8. Температура верхней плиты пресса для ВТО текстильных материалов, измеренная в пяти различных точках посредством хромель-копелевых термопар, составила: 175+N*0,1, 188+N*0,1, 195+N*0,1, 181+N*0,1, 183+N*0,1 С. Полагаем, что температура во всех точках плиты одинакова, а разница в температурах обусловлена систематической погрешностью за счет окисления поверхности плиты в местах заделки термопар. Оцените наиболее вероятное значение температуры верхней плиты пресса.

Скачать решение задачи 8 вар 38 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №9. При раскройке одежды получены следующие результаты (см): 30,1+N*0,1, 30,4+N*0,1, 30,2+N*0,1, 30,3+N*0,1, 30,6+N*0,1, 30,5+N*0,1, 30,4+N*0,1, 30,3+N*0,1, 30,2+N*0,1, 30,5+N*0,1, 30,4+N*0,1, 30,4+N*0,1. Использовалась линейка. Число измерений n=12. Определить среднюю арифметическую измерения х. Какую величину следует принять за результат измерения?

Скачать решение задачи 9 вар 19 (АТП Перухин) (цена 80р)


Задача №10. При выполнении лабораторной работы было проведено однократное измерение термо-ЭДС автоматическим потенциометром класса точности 0,5 градуировки ХК со шкалой 200 -800 С при нормальных условиях работы. Указатель прибора стоит на отметке 750+N*0,1 С. Оцените максимальную относительную погрешность измерения термо-ЭДС потенциометром на указанной отметке. Зависит ли относительная погрешность от показаний прибора?

Скачать решение задачи 10 вар 00 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №11. Определить пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерительного прибора класса точности 0,5 с диапазоном измерений от 25+N*0,1 мВ до 50+N*0,1 мВ

Скачать решение задачи 11 вар 11 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №12. Определите абсолютное и относительное изменение показаний газового манометрического термометра, вызванное изменением барометрического давления от 100,45+N*0.1 до 96,45+N*0.1 кПа. Шкала прибора 0-100?С, что соответствует изменению давления от 0,67+N*0.1 до 0,92+N*0,1 МПа. Прибор показывает температуру 80°С. шкала прибора равномерная.

Скачать решение задачи 12 вар 52 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №13. Для технического манометра класса точности 1,5 нормальная температура окружающей среды 20±5 С, рабочая температура +5+5°С. Одинаковыми ли погрешностями будут характеризоваться показания прибора при температуре окружающей среды t=24+N*0,1, t=10+N*0,1 и t=55+N*0,1С при условии, что остальные влияющие величины имеют нормальные значения?

Скачать решение задачи 13 вар 53 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №14. Определите 99%-ный доверительный интервал для температуры термоэлектрического термометра типа К (хромель-алюмелевый), если при измерении были получены следующие результаты: 31,56+N*0,1; 31,82+N*0,1; 31,73+N*0,1; 31,68+N*0,1; 31,49+N*0,1; 31,73+N*0,1; 31,74+N*0,1 и 31,72+N*0,1 мВ. Предполагается, что термо-ЭДС – случайная величина, распределенная по закону Стьюдента.

Скачать решение задачи 14 вар 14 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №15. По результатам 25 наблюдений был определен доверительный интервал отклонений измеряемого давления от наиболее вероятного его значения с доверительной вероятностью р=0,7 I0.7=23,84+N*0,1 - 24,37+N*0,1 МПа. Определите доверительный интервал с доверительной вероятностью 0,95, полагая, что отклонения давления распределены по закону Стьюдента.

Скачать решение задачи 15 вар 55 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №16. Определите границы доверительного интервала погрешности измерения температуры с вероятностью 0,95, если при большом числе измерений было получено, что х=1072+N*0,1 C, а дисперсия D=64+N*0,1 C2. Предполагается нормальный закон распределения погрешности.

Скачать решение задачи 16 вар 16 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №17. В результате большого числа измерений термо-ЭДС был определен доверительный интервал (16,73+N*0,1 x=17,27+N*0,1) мВ, с доверительной вероятностью 0,997. Определите среднюю квадратическую погрешность измерения термо-ЭДС в предположении нормального закона распределения погрешности.

Скачать решение задачи 17 вар 77 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №18. В результате проведенных измерений оказалось, что наиболее вероятное содержание кислорода в газовой смеси составляет 11,75+N*0,1%. Доверительный интервал погрешности измерения определялся для доверительной вероятности 0,683 и составил ±0,5% О2. Определите границы доверительного интервала при доверительной вероятности 0,95, если известно, что закон распределения погрешностей нормальный.

Скачать решение задачи 18 вар 38 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №19. Каким образом оценить погрешность измерения температуры, если известно, что для медного термопреобразователя сопротивления и 4,25*10-3 С-1. Градуировочные таблицы составлены для R0=100 Ом и 4,28*10-3 С-1.

Скачать решение задачи 19 вар 19 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №20. Допустимое отклонение температуры стали на выпуске из печи не должно превышать ±10+N*0,1?С от заданного значения. Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности 8 С. Кроме того, имеет место систематическая погрешность -6 С, вызванная сдвигом стрелки прибора в сторону занижения. Определите вероятность, с которой результат измерения температуры уложится в заданный интервал ±10+N*0,1 С. Случайная погрешность распределена по нормальному закону.

Скачать решение задачи 20 вар 00 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №21. Погрешность измерения давления пара распределена по нормальному закону и состоит из систематической и случайной составляющих. Систематическая погрешность вызвана давлением столба жидкости в импульсной линии и завышает показания на 0,12+N*0,01 МПа. Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей равно ±0,08 МПа. Найдите вероятность того, что отклонение измеренного значения от действительного не превышает по абсолютному значению 0,15 МПа.

Скачать решение задачи 21 вар 81 (АТП Перухин) (цена 100р)


Задача №22. Сопротивление медного термометра связано с температурой зависимостью  Rt=R0 (1+αt)

Оцените возможные погрешности измерения температуры термопреобразователем сопротивления градуировки 100М за счет отклонения R0  при 100+N*0,1 и 150+N*0,1 С.

Скачать решение задачи 22 вар 82 (АТП Перухин) (цена 100р)


 

Задание

Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения по направлению 260900 (656100) «Технология и конструирование изделий легкой промышленности» по специальностям: 260901.65 «Технология швейных изделий», 260902.65 «Конструирование швейных изделий», 260905.65 «Технология изделий из кожи», 260906.65 «Конструирование изделий из кожи» по дисциплине «Автоматизация технологических процессов».
Методические указания содержат краткие теоретические сведения, требования к выполнению и оформлению контрольных работ; общие указания к решению задач; общие указания к выполнению контрольной работы; задачи к контрольным работам; вопросы к контрольной работе; вопросы к экзамену; перечень рекомендуемой литературы.

В контрольных заданиях содержится 112 вариантов теоретических вопросов, по 7 вопросов в каждом (таблица с номерами теоретических вопросов приведена в конце методических указаний). Шесть из них теоретические, один (*) – практическое задание (разработка функциональной схемы автоматизации технологических процессов).
Вариант выбирается в зависимости от шифра, присвоенного каждому студенту. Номера теоретических вопросов сведены в таблицу, и определяются по двум последним цифрам зачетной книжки. На пересечении предпоследней и последней цифр зачетной книжки находятся номера теоретических вопросов контрольной работы.

Кроме ответа на теоретические вопросы, студент должен решить 5 задач.

Номера задач определяются по последним двум цифрам номера зачетной книжки.

Пример: зачетная книжка заканчивается на «15». Выполняются все задачи с номером заканчивающимся на «5» и имеющими предпоследнюю нечетную цифру (5, 15, 35, 55, 75). Если номер зачетной книжки заканчивается цифрой «25» (предпоследняя цифра четная), то выполняются задачи под номерами 5,25,45,65,85. Для определения N, в условии задач, используются две последние цифры зачетной книжки. Последние две цифры зачетной книжки 15. Подставив эту цифру вместо N, получим, например, что давление в трубопроводе 230+N?0,1Па. Подставляете Ваш шифр (в данном случае N=15) 230+15*0,1Па=231,5 Па.

   

Схемы автоматизации примеры

Методы контроля и регулирования параметров объектов химической технологии изучают НА специальных курсах, поэтому здесь приводятся лишь функциональные схемы контроля и регулирования, выполненные по ОСТ 36-27-77.
На промышленных .предприятиях используют машины централизованного контроля, цифровой регистрации, сигнализации и регулирования (МЦКР). Применение этих машин позволяет уменьшить размеры операторских пунктов, щитов и пультов управления.

1. Измерение расхода газа (пара, жидкости).
Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50) - поз. 1а, передающий преобразователь расхода (13ДД11)-поз. 16, вторичный прибор (ПВ4.2Э) - поз. 1е

Измерение расхода газа (пара, жидкости).

2. Измерение количества жидкости счетчиком (ШЩУ-25-6)

Измерение количества жидкости счетчиком

3. Измерение расхода и количества жидкости. Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50)-поз.1а, вторичный прибор - дифманометр (ДСС-712Н)-поз. 16

Измерение расхода и количества жидкости

4. Измерение расхода и количества жидкости. Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50) - поз. 1а, передающий преобразователь (13ДД11) - поз. 16, вторичный прибор (ПВ4.2Э) - поз. 1в, интегратор пневматический (ПИК-1а) - поз. 1г

Измерение расхода и количества жидкости.

5. Измерение давления в аппарате пружин¬ным манометром (ОБМ1-160)

Измерение давления в аппарате пружин¬ным манометром

6 Измерение давления газа в трубопроводе. Комплект средств: передающий преобразователь (13ДИ13) - поз. 1а, вторичный прибор (ПВ4.2П) - поз. 16

 Измерение давления газа в трубопроводе

7. Измерение уровня жидкости.
Комплект средств: передающий преобразователь (13УБ08) - поз. 1а, вторичный прибор (ПВ4.2Э) - поз. 16

Измерение уровня жидкости

8. Измерение уровня жидкости емкостным уровнемером (ЭИУ-2): датчик - поз. 1а, электронный блок - поз. 16, вторичный прибор - поз. 1в

9. Измерение температуры
Комплект средств: термоэлектрический преобразователь (ТХК-0515)-поз. 1а, электронный потенциометр (КСП-3) - поз. 16

10. Измерение температуры
Комплект средств: термоэлектрический преобразователь (ТХА-0515)- поз. 1а, токовый преобразователь (ПТ-ТП-68) - поз. 16, электропневматический преобразователь (ЭПП) - поз. 1в, вторичный прибор (ПВ4.2Э) - поз. 1г

11. Измерение температуры манометрическим термометром (ТГС-711)

12. Измерение температуры многоточечным прибором.
Комплект средств: термопреобразователи сопротивления (ТСП-6097) - поз. 1а-1в, электронный мост (КСП-4) - поз. 1г.

13. Измерение температуры.
Комплект средств: термопреобразователи сопротивления (ТСМ-6097) - поз. 1а - 1в, переключатель (ПМТ-4) - поз. 1г, милливольтметр (М-64) - поз. 1д

14. Измерение состава газовой смеси хроматографом (ХП-499): датчик (дозатор, разделительная колонка, детектор) - поз. 1а, блок управления - поз. 16, вторичный прибор - поз. 1в, командный прибор - поз. 1г. Примечание. Панель подготовки газа на схеме не показана, так как является вспомогательным устройством

15. Измерение и сигнализация концентрации взрывоопасного газа (пара) в воздухе производственного помещения прибором СТХ-ЗУ или СВК-ЗУ4: датчик - поз. 1а, вторичный прибор (с блоком питания) - поз. 16, приборы световой сигнализации (СС'2 и ТС1)-поз. НL1 и HL2, приборы звуковой сигнализации (звонок МЗ или ревун ВУ) - поз. НА1 и НА2

16. Регулирование расхода.
Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50) - поз . 1а, передающий преобразователь расхода (13ДД11)-поз. 16; вторичный прибор со станцией управления (ПВ10.1Э)-поз. 1в; регулирующий блок (ПР3.31) - поз. 1г; мембранное исполнительное устройство (25чЗОиж) - поз. 1д

17. Регулирование температуры вещества. Комплект средств: термоэлектрический преобразователь (ТХА-10515) - поз. 1а. электронный потенциометр с пневматическим регулирующим устройством (КСП-3, мод. 1800)- поз. 16, пневматическая панель (ПП12.2)-поз. 1в, мембранное исполнительное устройство (К)-поз. 1г
Примечание. Такое же графическое изображение имеет схема регулирования температуры, в которой используются термопреобразователь сопротивления (ТСМ-6097) - поз. 1а, электронный мост с пневматическим регулирующим устройством (КСМ-3, мод. 1800)-поз. 16, пневматическая панель (ПП12.2) - поз. 1в, мембранное исполнительное устройство (К) - поз. 1г.

18. Регулирование температуры вещества. Комплект средств термоэлектрический преобразователь (ТХА-0515)- поз 1а токовый преобразователь (ПТ-ТП-68) - поз. 16, электропневматический преобразователь (ЭПП) - поз. 1в, вторичны: прибор со станцией управления (ПВЮ.1Э)-поз. 1г регулирующий блок (ПР3.31)-поз. мембранное исполнительное устройство (МКС)-поз. 1е.
Примечание. Такое же графическое изображение имеет схема регулирования температуры, в которой используются термопреобразователь сопротивления (ТСП-6097) - поз. 1а, токовый преобразователь (ПТ-ТС-68) - поз. 16, электропневматический преобразователь (ЭПП) - поз. 1в, вторичный прибор со станцией управления (ПВ10.1Э)-поз. 1г, регулирующий блок (ПР3.31)-поз. 1д, мембранное исполнительное устройство (КР)-поз. 1г

19. Программное регулирование Уровня. Комплект средств: передающий преобразователь уровня (13УБ08) - поз. 1а, вторичный прибор со станцией управления (ПВ10.1Э)- поз. 16, программный задатчик (П31.2ЭА) -поз. 1в, регулирующий блок (ПР3.31) - поз. 1г, мембранное исполнительное устрой¬ство (КИ) - поз. 1д

20. Каскадно-связанное (многоконтурное) регулирование уровня (регулирование расхода с коррекцией по уровню).
Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50) - поз. 1а. передающий преобразователь расхода (13ДД11)-поз. 16. передающий преобразователь уровня (13УБ08) - поз. 2а, два вторичных прибора со станцией управления (ПВ10.1Э) - поз. 1в и 26, два регулирующих блока (ПР3.31) -поз. 1г и 2 в, переключатель - поз. 1д, мембранное исполнительное устройство (К) - поз. 1е
Примечание. Переключатель обеспечивает переход на одноконтурное регулирование уровня. 'Для получения схемы регулирования расхода без коррекции по уровню, а также для ручного регулирования используется станция управления в приборе 1в (переключатель 1д должен находиться в положении многоконтурного регулирования).

21. Каскадно-связанное регулирование температуры (регулирование расхода пара с коррекцией по температуре в реакторе). Комплект средств: передающий преобразователь температуры на базе манометриче¬ского термометра (13ТД73) - поз. 1а, два вторичных прибора со станцией управления (ПВ10.1Э)поз. 16 и 2в, два регулирующих блока (ПР3.31) -поз. 1в и 2г, сужающее устройство (ДК6-50) - поз. 2а, передающий преобразователь расхода (13ДД11)-поз. 26, приборы ограничения сигнала (ПП11.1) - поз. 2д и 2е, мембранное исполнительное устройство (МКС)-поз. 2ж.
Примечание. Приборы (поз. 2д и 2е) ограничивают значение пневматического сигнала, поступающего от регулятора температуры к регулятору расхода, по нижнему и верхнему уровням в целях исключения аварийной ситуации.
Для обеспечения возможности перехода на одноконтурное регулирование температуры в схеме должен быть предусмотрен переключатель (см. п. 20)

22. Регулирование соотношения расходов двух потоков. Комплект средств: два сужающих устройства (ДК6-50) поз. 1а и 2а, два передающих преобразователя расхода (13ДД11)-поз. 16 и 26, два блока для извлечения квадратного корня (ПФ1.17) - поз. 1в и 2в, вторичный прибор на два параметра со станцией управления (ПВ10.2Э)- поз. 2г, регулирующий блок (ПР3.33) поз. 26, мембранное исполнительное устройство (МКС) - поз. 2е.
Примечание. Блоки для извлечения квадратного корня (поз. 1в и 2в) дают возможность обеспечить точно заданное соотношение расходов по всей шкале регулятора.

23. Регулирование соотношения расходов двух потоков. Комплект средств: два сужающих устройства (ДК6-50) - поз. 1а и 2а, два передающих преобразователя расхода (13ДД11)-поз 16 и 26, два блока для извлечения квадратного корня (ПФ1.17) - поз. 1в и 2в, вторичный прибор на один параметр со станцией управления (ПВ10.1Э), регулирующий блок (ПР3.31)-поз. 2е, прибор для умножения пневматического сигнала на постоян¬ный коэффициент (ПФ 1.9)-поз. 2г, вторичный прибор (ПВ4.2Э) - поз. 1г, мембранное исполни¬тельное устройство (КР) - поз. 2ж.

24. Регулирование состава газовой смеси хроматографом (ХП-499): датчик - поз. 1а, блок управления - поз. 16, вторичный прибор с пиевмопреобразователем - поз. 1в, устройство ППХ-1 или УВХ-8 - поз. 1г, командный прибор (КЭП-12у)-поз. 1 вторичный прибор со станцией управления (ПВ10.1Э)-поз. 1е, регулирующий блок (ПР3.31) - поз. 1ж, мембранное исполнительное устройство (К)-поз. 1и.

25. Программное управление циклическим (периодическим) процессом. Комплект средств: командный электропневматический прибор (КЭП-12у)-поз. 1а, кнопочный выключатель (КУ121-1)-поз. 16, мембранное исполнительное устройство (с двухходовым запор¬ным клапаном 22нж10п) - поз. 1в, магнитный пускатель (ПМЕ-011)-поз. 1г, электромагнитное исполнительное устройство (с двухходовым запорным клапаном (ЗСК)-поз. 16, мембранное исполнительное устройство (стрехходовым запорным клапаном 27ч5нж) - поз. 1е, звонок электрический (МЗ) - поз. 1ж, сигнальная лампа (СЛ) - поз. 1и

26. Управление электродвигателем, являющимся приводом центробежного насоса. Комплект средств: кнопочный выключатель (КУ123-12) - поз.81, магнитный пускатель (ПМЕ-122)- поз. КМ1.

27. Управление электродвигателем с двух постов.
Комплект средств: два кнопочных выключателя (КУ123-12) - поз 4а и 46, переключатель (УП) - поз. 4в, магнитный пускатель (ПМЕ-122)-поз. 4г.

   

Автоматизация процесса производства суперфосфата

Технологическая схема производства. Производство суперфосфата по существу состоит из одного процесса - разложения природных фосфатов серной кислотой. Фосфаты в виде мелких гранул подаются транспортером 1 (рис. 5.2) в бункер 2. Из него с помощью системы транспортных установок 3-5 сырье перемещается в бункер ленточного дозатора 7. Дозатор непрерывно подает фосфаты в смеситель пульпы 8. Избыток сырья возвращается обратным шнеком 6 в приемный бункер 2.
Серная кислота концентрацией 75% Н2SО4 поступает в приемную емкость 9, откуда откачивается насосом 10 в бак 11. В баке температура кислоты поднимается острым паром до 40 С. Нагретая кислота поступает в смеситель 12, где разбавляется водой до концентрации 68% Н2SО4, а оттуда через газоотделитель 14 направляется в смеситель пульпы 8.
Для непрерывного получения пульпы применяют камерные смесители, представляющие собой две или три сообщающиеся камеры с быстро вращающимися мешалками. Время образования пульпы 5-6 мин. Из смесителя 8 пульпа непрерывно подается в реакционную камеру 15, представляющую собой вертикальный цилиндр, медленна вращающийся вокруг неподвижной выгрузной трубы 18. Крышка камеры, на которой установлен смеситель 8, неподвижна. Камера делает один оборот за 1,5-2,5 ч. Этого времени достаточно для созревания суперфосфатной массы. Созревший суперфосфат срезается ножами фрезера 16 и через выгрузную трубу попадает на транспортер 17.

Схема регулирования производства суперфосфата:

Рис. 5.2. Схема регулирования производства суперфосфата:
1, 17 - транспортеры; 2 - приемный бункер; 3, 5 - шнеки; 4 - элеватор; 6 - обратный шнек; 7 - ленточный дозатор; 8 - смеситель пульпы; 9 - приемная емкость; 10 - насос; 11, 13 - напорные емкости; 12 - смеситель; 14 - газоотделнтель; 15 - реакционная камера; 16 - фрезер; 18 - выгрузная труба.

Автоматизация процесса разложения. Показателем эффективности процесса разложения является коэффициент разложения», дающий представление о степени перехода нерастворимой формы пентокоида фосфора в растворимую форму. Значение его необходимо поддерживать максимальным, что уменьшает время дозревания суперфосфата на складе (6-25 суток). Основными факторами, определяющими коэффициент разложения, являются концентрация серной кислоты, 'поступающей в смеситель пульпы, соотношение расходов сырья и разбавлен¬ной кислоты и температурный режим в реакционной камере.
Скорость реакции растет с повышением концентрации серной кислоты. Однако при высоких концентрациях на поверхности гранул сырья образуется плотная корка сульфата кальция, которая не дает диффундировать фосфорной кислоте в частицы сырья. Оптимальное значение концентрации серной кислоты, при котором на поверхности частиц образуется пористый слой сульфата кальция, равно 68% Н2SО4. Для стабилизации концентрации серной кислоты предусмотрен специальный регулятор. В качестве регулируемой величины берется плотность кис¬лоты после газоотделителя 14, а регулирующее воздействие осуществляется изменением расхода воды, поступающей в смеситель 12.
Соотношение расходов сырья и разбавленной кислоты, подаваемых в смеситель пульпы, поддерживается постоянным с помощью узлов стабилизации расходов сырья и кислоты. Стабилизация расхода сырья осуществляется дозатором 7, который обеспечивает постоянную производительность.
Температура в реакционной камере оказывает сильное влияние на процесс разложения: с увеличением ее скорость реакции возрастает. При концентрации Н2SО4 68% процесс разложения протекает наилучшим образом, если температура постоянна и равна 110°С. Температура в камере в основном определяется количеством тепла, поступающим в камеру с сырьем и кислотой, и количеством тепла, выделяющимся при разложении сырья. При постоянном расходе сырья количество тепла, поступающего с сырьем и выделившегося при реакции, можно считать постоянным. В связи с этим единственной возможностью стабилизации температуры в реакционной камере является изменение количества тепла, поступающего в камеру с серной кислотой. Это количество зависит от расхода и температуры кислоты.
Изменением расхода кислоты стабилизировать температуру в реакционной камере 15 нецелесообразно, так как при этом изменяется соотношение расходов сырья и кислоты. Единственная возможность для регулирования температуры в реакционной камере - изменение температуры поступающей серной кислоты; регулирующее воздействие при этом осуществляется изменением расхода пара, поступающего в напорный бак. На практике оказалось более целесообразным (из соображений уменьшения запаздывания) стабилизировать температуру не в реакционной камере, а в газоотделителе 14.
Для поддержания материальных балансов отделения но воде и кислоте установлены два узла регулирования уровней в емкостях 9 и 13.

   

Автоматизация процесса производства ацетилена

Технологическая схема производства ацетилена пиролизом природного газа состоит из следующих отделений.
Отделение компрессии и пиролиза. Природный газ предварительно нагретый в подогревателе 3, подается в реактор 4 (рис. 5.6). Высокая температура в реакторе (1400 - 1500 °С), необходимая для разложения метана с образованием ацетилена, достигается в результате сжигания части этого газа. Необходимый для горения кислород сжимается в турбокомпрессоре 1 и нагревается в подогревателе 2. Для стабилизации процесса горения в реактор дополнительно непрерывно вводят небольшое количество кислорода (стабилизирующий кислород). Реакция получения ацетилена при высоких температурах обратима. Чтобы избежать обратной реакции, понижают температуру в нижней части реактора введением холодной воды (закалка).
Газы пиролиза содержат ацетилен (7 - 8%) и ряд других продуктов. Сажа из нижней части реактора 4 выводится с помощью отделителя сажи 5.
Из реактора 4 газы пиролиза поступают в скруббер, где проводится их дальнейшее охлаждение и очистка от сажи. Электрофильтр тонкой очистки 7 обеспечивает практически полную очистку газов пиролиза от сажи.
Отделение компрессии газов пиролиза. Газы пиролиза, охлажденные в холодильнике 8, подаются в шестиступенчатый компрессор 11, где сжимаются до давления 0,9 МПа. В турбину компрессора, которая служит его приводом, подается синтез-газ, отогнанный от газов пиролиза. Создание требуемого запаса синтез-газа обеспечивается в газгольдере 9. Синтез-газ нагревается в теплообменнике 10. После турбины он направляется к потребителю и «на свечу».
Отдаление концентрирования. Сжатый газ пиролиза поступает в абсорбционную колонну 13, орошаемую диметилформамидом. .В колонне растворитель поглощает весь диацетилен и небольшое количество ацетилена. Насыщенный абсорбент подается в десорбционную колонну 14, где в результате снижения давления и отдувки синтез-газом выделяется растворенный ацети¬лен. Выделившийся газ (циркуляционный) направляется во всасывающую линию компрессора.
Для отгонки оставшегося в растворителе диацетилена служит десорбционная колонна 17. Процесс в этой колонне ведется при повышенной темпе¬ратуре в вакууме и при наличии сиитеза-газа. Нужная температура в колонне достигается нагреванием насыщенного растворителя в теплообменнике 16 и нагреванием синтез-газа острым паром; вакуум создается вакуум-насосом 18. Газы пиролиза после отмывки от диацетилена направляются в абсорбционную колонну 19, где диметилформамидом поглощаются ацетилен, высшие ацетиленовые углеводороды, а также небольшое количество синтез-газа. Основная часть синтез-газа выводится из верхней части колонны 19. Насыщенный абсорбент из колонны 19 подается в верхнюю часть десорбционной колонны 20, где в результате снижения давления из раствора диметилформ-амида выделяется большая часть плохо растворимых газов (циркуляционный газ). Эти газы отводятся из верхней части колонны 20. Диметилформамид стекает в куб колонны навстречу ацетилену-сырцу, который подается в среднюю часть колонны.
Ацетилен-сырец состоит в основном из ацетилена с примесями высших ацетиленовых углеводородов. Эти примеси поглощаются диметилформамидом. Получаемый в результате поглощения ацетилен-концентрат направляется в промыватель 21, где от него водой отмываются пары диметилформамида. Отводимый диметилформамид возвращается в колонну 20.
Растворитель из куба десорбера подается в теплообменник 23, где нагревается до 104 °С, и поступает в верхнюю часть десорбционной колон¬ны 24. За счет снижения давления и повышения температуры в этой колонне происходит выделение ацетилена из диметилформамида. Ацетилен отводится из верхней части колонны.
Из десорбера 24 растворитель стекает в вакуум-десорбциониую колон¬ну 25. Вакуум в этой колонне создается компрессором 26. Отсасываемый компрессором ацетилен-сырец направляется в десорбер 20, а растворитель из куба колонны стекает в испаритель 27. В этом аппарате из диметилформамида испаряется вода. Парогазовая смесь, выводимая из испарителя, состоит из паров воды и растворителя, а также высших ацетиленовых углеводородов. Она поступает на вспомогательную колонну (на схеме не показана) для разгонки.
Автоматизация процесса пиролиза. Показателем эффективности процесса пиролиза является выход ацетилена, а целью управления - поддержание его на заданном значении. Выход ацетилена определяется составом природного газа, температурой в реакторе я временем пребывания природного газа в зоне реакции. С изменением состава природного газа в объекте появляются возмущения. Для того чтобы при наличии этих возмущений метан, содержащийся в природном газе, полностью вступил в реакцию, температуру в реакторе не стабилизируют, а изменяют в зависимости от концентрации метана в газах пиролиза. Эта температура определяется количеством сжигаемого газа, которое в свою очередь зависит от количества кислорода, подаваемого в реактор. Для грубого регулирования соотношения расходов природного газа и кислорода устанавливают регулятор соотношения расходов природного газа и основного потока кислорода. Точное регулирование осуществляется двухконтурной системой, в которой основным является регулятор концентрации метана в газе пиролиза, а вспомогательным - регулятор расхода кислорода в байпасной линии.
Для стабилизации пламени в горелках реактора поддерживают постоянный расход стабилизирующего кислорода с по¬мощью регулятора расхода. С этой же целью поддерживают постоянными температуры природного газа и кислорода. Для полного прекращения разложения ацетилена температуру газов пиролиза стабилизируют изменением расхода холодной воды, вводимой в реактор я а закалку.
Время пребывания природного газа в зоне реакции зависит от скорости прохождения газа через реактор, которая определяется манометрическим режимом реактора. Для поддержания нормального манометрического режима устанавливают регуляторы давления природного газа и кислорода. При этом давле¬ние кислорода в нагнетательной линии турбокомпрессора 1 стабилизируется дросселированием его из нагнетательной во всасывающую магистраль.
Заданная степень очистки газов пиролиза от сажи в скруббере 6 достигается установкой регулятора расхода воды, пода¬ваемой в скруббер.

Схема регулирования производства ацетилена:

Рис. 5.6. Схема регулирования производства ацетилена:
1, 11 - турбокомпрессоры; 2, 3 - подогреватели; 4 - реактор; 5 - отделитель технического углерода; 6 - скруббер; 7 - электрофильтр; 8, 12 - холодильники; 9 - газгольдер; 10,16, 23 - теплообменники; 13, 19 - абсорбционные колонны; 14, П, 20, 24, 25 - десорбционные колонны; 15, 22 - насосы; 18, 26 - вакуум-компрессоры; 21 - промыватель; 27 - испаритель.

   

Cтраница 5 из 15


Ваша корзина пуста.

Мы в контакте

Моментальная оплата
Моментальная оплата
руб.
счёт 410011542374890.