скачать книгу бесплатно
1. подготовка исполнения арматуры в соответствии с опросными листами (для бюджетного предложения).
2. применение современной арматуры
3. работоспособность в современных системах автоматизации управления и контроля техпроцессов.
4. смарт клапаны с интеллектуальными контроллерами, работающими на сигнале 4–20mA на основе HART-протокола.
5. V класс герметичности для 80% отсечных клапанов.
6. фланцевое исполнение.
Ключевое для нас слово смарт клапаны с интеллектуальными контроллерами прозвучало. Хотя и жаль, что «на основе HART протокола»…
Дополнительные положения, принятые во внимание.
1. Высокая экспортоориентированность (80% продукции идет на экспорт).
2. Сложность, непрерывность и взаимозависимость производств между собой.
3. Необходимость снижения потерь сырья и химикатов за счет повышения точности регулирования.
4. Необходимость уменьшения объема обслуживания арматуры и КИП.
5. Перспективность освоения современной смарт арматуры для дальнейших новых проектов.
Экспортоориентированность – первый признак того, что предприятие – серьезное. За рубежом не любят брака. Следовательно, и требования к качеству регулирования будут, по всей видимости, немаленькие…
На первом этапе нами была проведена большая информационно-аналитическая работа по поиску основных тенденций и типовых решений и цифр, отражающих современное состояние производств содовой промышленности. Для этих целей были привлечены консультанты КЦ Промконсалт ВШТЭ СПбГУПТД Санкт-Петербург. Выдержка из отчета приведена ниже.
Особенности содового производства
Производство кальцинированной соды по аммиачному способу включает в себя восемь основных переделов (отделений):
1. Получение карбонатного сырья на ГОКах.
2. Переработка карбонатного сырья: обжиг, охлаждение и очистка диоксида углерода, гашение извести с получением известковой суспензии.
3. Очистка рассола: взаимодействие сырого рассола с реагентами в реакторах и отстой рассола.
4. Абсорбция: отмывка в промывателях газов, выделяющихся на других стадиях от аммиака, двухстадийное насыщение раствора хлорида натрия (рассола) аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающим со стадии дистилляции, охлаждение аммонизированного рассола.
5. Карбонизация: отмывка от аммиака газа, покидающего стадию карбонизации (сопровождается улавливанием небольших количеств диоксида углерода), предварительная карбонизация; карбонизация с выделением гидрокарбоната натрия в осадительных колоннах, компримирование перед подачей в карбонизационные колонны, диоксида углерода, поступающего со стадий переработки карбонатного сырья и кальцинации.
6. Фильтрация отделение гидрокарбоната натрия на фильтрах и отсос воздуха вакуум насосами.
7. Кальцинация: обезвоживание и разложение гидрокарбоната натрия в содовых печах, охлаждение и очистка диоксида углерода после содовых печей.
8. Регенерация аммиака (дистилляция) предварительный подогрев и диссоциация содержащихся в фильтровой жидкости карбонатов и гидрокарбонатов аммония в конденсаторе и теплообменнике дистилляции, смешение и взаимодействие нагретой жидкости с известковой суспензией в смесителе и отгонка аммиака.
Рис. 1. Технологическая схема производства кальцинированной соды
Что ж, специализация по химии в полном объеме. Нас ждет масса регулирующих и отсечных клапанов, способных работать в полупериодическом режиме и кристаллизующихся средах…
Технико-экономические показатели процесса получения соды.
Экономические показатели производства кальцинированной соды характеризуются следующими данными (данные по литературным источникам):
1. На 1 т продукта расходуется:
Начнем считать. В первую очередь по массовым технологическим потокам. Выделим, что в своем большинстве среда – рассольная и с наличием извести, а также наверняка и с абразивными шламами.
2. Энергетические затраты.
Как следует из описания – самый дорогой процесс – кальцинация. Здесь и будут лежать источники окупаемости клапанов и энергосбережения.
3. Фондоемкость производства соды
Надежда на энергетику не оправдается. Затраты не велики. Основная эффективность будет лежать в собственно регулировании параметров технологического процесса.
4. Сумма капитальных затрат по объектам основного производственного назначения распределяется следующим образом:
Основные капитальные затраты также лежат в собственно технологических линиях, а не вспомогательных, добычных или транспортных процессах. На таких предприятиях Технологи «правят бал».
5. Структура себестоимости соды кальцинированной характеризуется следующими данными, %:
Примерно также распределится и эффективность от работы арматурного хозяйства в целом. С учетом того, что "технология превыше всего", то задачей для арматуры будет не снижение расходов на содержание и ТО, а на снижение потерь в технологии (графа «сырье и материалы»).
6. Общая сумма затрат на 1 т соды распределяется по стадиям производства следующим образом, %:
Основные процессы – адсорбция, карбонизация, дистилляция и кальцинация занимают все эксплуатационные затраты на производство. И еще раз мы правы в том, что основное внимание при подготовке предложения нужно будет направлять на технологические эффекты и сверхэффекты.
7. Использование тепла в основных отделениях производства соды составляет в долях от общего теплопотребления, %
Если отдельно заняться клапанами для обеспечения подачи технологического пара и газа, то нас ждут обжиговые печи, кальцинация и регенерация аммиака и диоксида углерода. Остальные не интересны. Хотя в последнее время и охлаждающей водой можно заниматься, особенно там, где переводят охлаждение на испарительное охлаждение. Экономия воды – в 40 раз!
8. Определение технико-экономических показателей (ТЭП) в содопоташном производстве.
Выделяются до 100 технико-экономических показателей. Выделим наиболее существенные. Сопоставление отдельных видов технологических затрат для различных аппаратов показало, что при выпаривании стоимость пара составляет 81–87% от суммы технологических затрат на переработку растворов; при сушке 81–87% затрат приходится на долю мазута, при вакуум кристаллизации основной статьей расхода является стоимость воды (71–76%).
Эти данные можно использовать для выделения контуров, обслуживающих именно наиболее ресурсопотребляющие потоки и начинать работу именно с них.
Распределение переменной части технологических затрат на переработку содопоташных растворов показано в табл.1.
Табл. 1. Распределение переменной части технологических затрат
Затраты на пар – основные. Пар и ближе к технологии, чем вода и мазут. При этом все сосредоточено вокруг производства соды. Очень хорошо. Можно будет поискать специализированные решения из прошлого опыта проектирования.
9. Уровень автоматизации как часть ТЭП.
Уровень автоматизации достигает 75–76%, в т.ч. основных процессов (кальцинация, дистилляция) – 90–95%, уровень механизации в основных цехах достигает 71–72%.
Отрасль уже хорошо знакома с автоматизацией. Это важно. Более будет понятно, когда будем говорить о протоколах, нечувствительности, диагностике и пр. Это уже наша сфера и посмотрим на нее попристальнее.
Особенности систем автоматизации и регулирования содового производства
Производство соды относится к сложным объектам химической промышленности, эффективность работы которых может быть повышена путем установки эффективных автоматических регулирующих исполнительных устройств в АСУ ТП.
Характерными особенностями содового производства являются непрерывность и крупнотоннажность технологических процессов, значительное количество основных и вспомогательных отделений, отличающихся сильной взаимозависимостью. На каждое из них воздействует большое число разнородных возмущений. Характеристики самих технологических аппаратов являются нестационарными как по статическим, так и динамическим характеристикам, что требует постоянной корректировки технологических режимов и большего внимания к динамическому регулированию. Особенно важно отметить, самой характерной средой содового производства являются агрессивные, кристаллизующиеся и абразивные среды. В схемах работы имеются рециклы, связывающие режимы основных отделений, поэтому нарушение режима в одном из них приводит к нарушению нормального хода всего производства.
С точки зрения контуров регулирования и управления содовые производства имеют следующие особенности:
– Последовательная технологическая структура, при которой выход из строя или даже временная разгрузка одной из стадий приводит к резкому изменению работы всего агрегата.
– Значительное число параллельно включенных аппаратов в основных отделениях – абсорбции, фильтрации, дистилляции и карбонизации. Например, отделение карбонизации типового многоэлементного завода содержит три серии карбонизационных колонн. В свою очередь каждая серия состоит из 4 или 5 карбонизационных колонн, одна из которых работает в режиме предкарбонизации.
– Отсутствие промежуточных емкостей и жесткие связи между отдельными стадиями.
– Достаточно большие мощности агрегатов, определяющие необходимость длительного цикла непрерывной работы.
– Большое число точек контроля параметров технологического процесса, составляющее часто до 1000 позиций.
– Жесткие требования к качеству регулирования, поскольку нарушение технологического режима распространяются на смежные отделения и в конечном итоге могут приводить к нарушению режима производства в целом или значительным потерям.
1.1. Особенности производства кальцинированной соды.
Производство кальцинированной соды состоит из следующих этапов:
– абсорбции и очистки рассола
– карбонизации
– фильтрации
– кальцинации
– дистилляции
– гашения
– обжига.
Перейдем к клапанам.
Регулирующие клапаны для основного оборудования содового производства.
ИЗВЕСТКОВЫЕ ПЕЧИ
Состав исходных продуктов:
Мел CaCO3, на сухое вещество не менее 96%
SiO2 и нерастворимые в HCl примеси не более 2%
Топливо – кокс не более 82%
Зольность -10,5%
влага – 5%
Летучие – 2,0
Сера 0,5%
Известковые печи
Температура в кожухе – не выше 70оС
Давление – 200–350 мм вод ст.
Вверху печи – 2–10.
Печной газ
Температура – не выше 150оС
Содержание на абсолютно сухой газ
СО2 -33–35%
О2 0,5–1,5%
СО 0,5–2,0%
Пыли г\м3, не более 2,0
Газ после электрофильтра
Температура, оС:
– На входе 30–35
– На выходе 20–25
Разрежение, кПа (70–100)
Содержание СО2–32–34
Пыли не более 10г\м3
