Зразок роботи
ВВЕДЕНИЕ
Разработанный более 140 лет назад бельгийским инженером Э. Сольве [1, 2, 6]
непрерывный производственный процесс получения кальцинированной соды
по аммиачному способу и удачное его аппаратурное оформление практически
не претерпели существенных изменений. Несмотря на то, что за эти годы
предпринимались многочисленные попытки повышения удельной
производительности аппаратуры, модернизации технологии и сокращения
отходов, однако до конца ХХ столетия эти попытки практически не дали
положительных результатов. Аммиачный способ получения кальцинированной
соды продолжает оставаться основным, хотя в настоящее время в мире
производство соды базируется ещё на трёх способах её получения: из
природной соды (троны), из нефелинов и карбонизацией гидроксида натрия [6].
В то же время современные информационные технологии позволяет формально
рассматривать основные принципы автоматизированного управления
технологическими процессами производства кальцинированной соды по
аммиачному способу с целью экономии энергетических ресурсов и охраны
окружающей среды. Под автоматизацией понимают сферу науки и техники,
которая на основе теории автоматического управления осуществляет
разработку теоретических методов и технических средств, которые
обеспечивают решение задач исследования, изготовления и эксплуатации
отдельных объектов автоматизации. Технологическое оборудование, в котором
возникает необходимость обеспечения определенного процесса или его
коррекции путем выдачи управляющих воздействий, называют
технологическими процессами. Управление такими процессами осуществляется
путем поддержания управляемых параметров на
заданном уровне или целеустремленное их изменение в соответствии с
законами или критериями управления.
С точки зрения информационной технологии термин «автоматизация»
включает следующие основные понятия:
системы автоматических контроля параметров технологического процесса,
выполняющие контроль текущих значений (например, температуры, давления,
расхода и тому подобное), и технологической сигнализации при отклонении их
от норм технологического регламента с представлением оптической или
акустической сигнализации;
• системы автоматических защиты (обеспечивающие защиту
технологического оборудования от угрозы аварии) и блокировки (не
допускающие выполнения ошибочных команд обслуживающего персонала);
• системы дистанционного (ручного) управления, обеспечивающие
обслуживающему персоналу возможность управлять технологическими
механизмами и оборудованием с помощью устройств автоматизации;
• системы автоматического управления, обеспечивающие желаемые
изменения в ходе технологического процесса с помощью соответствующих
устройств автоматизации без участия обслуживающего персонала по заданным
законам управления;
• автоматизированные системы управления (АСУ), обеспечивающие
изменения в ходе технологического процесса с помощью средств
вычислительной (в частности, микропроцессорной) техники и математических
моделей объекта управления по заданным законам и/или критериям
управления.
Автоматизированное управление технологическими процессами (АУТП)
отрасли на примере производства кальцинированной соды по аммиачному
способу является более высоким уровнем АСУ.
УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АБ - абсорбер.
АУТП - автоматизированное управление технологическими процессами.
ВФЛ - вакуум-фильтр барабанный.
ГИ - гаситель извести.
ДС - дистиллер фильтровой жидкости.
ДСЖ - дистиллер слабой жидкости.
ИОП - известково-обжигательная печь.
ИС-1 (ИС-2) - испаритель первый (второй) отделения дистилляции.
КЛ - карбонизационная колонна.
КЛПК - колонна предварительной карбонизации.
КХДС - конденсатор-холодильник колонны дистилляции.
КХДСЖ - конденсатор-холодильник колонны дистилляции слабой жидкости.
ПВФЛ - промыватель воздуха фильтров.
ПГАБ - промыватель газа отделения абсорбции.
ПГК - промыватель газа кальцинации.
ПГКЛ-1 - промыватель газа колонн первый (отделение карбонизации).
ПГКЛ-2 - промыватель газа колонн второй (отделение абсорбции).
ПК - паровой вращающийся кальцинатор.
РОУ - редукционная охладительная установка пара в ПК.
САР - сборник аммонизированного рассола.
СДЖ - сборник дегазованной жидкости.
СОР - сборник очищенного рассола.
ССЖ - сборник слабой жидкости.
ССР - сборник сырого рассола.
СФЖ - сборник фильтровой жидкости.
СМ - смеситель известковой суспензии и жидкости перед подачей в ДС.
ТДС - теплообменник дистилляции.
ФСАУТП - функциональная схема автоматизированного управления
технологическими процессами.
ПРОИЗВОДСТВО КАЛЬЦИНИРОВАНОЙ СОДЫ КАК ОБЪЕКТ
АВТОМАТИЗИРОВАНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ ОТРАСЛИ
Производство кальцинированной соды по аммиачному способу [1-6]
включает следующие отделения (под «отделением» подразумевают группу
аппаратов, связанных общностью происходящих в них процессов и
соответствующих сборников для хранения сырья):
• получение карбонатного сырья: вскрыша, взрывные работы, добыча,
дробление, сортировка сырья и транспортирование;
• переработка карбонатного сырья: обжиг, охлаждение и очистка
диоксида углерода, гашение извести с получением известковой суспензии;
• очистка хлорида натрия (рассола): взаимодействие сырого рассола с
реагентами в реакторах и отстой его для получения очищенного рассола;
• абсорбция: отмывка в промывателях газов (выделяющихся на других
отделениях) от аммиака, насыщение раствора хлорида натрия (очищенного
рассола) аммиаком и частично диоксидом углерода, охлаждение
аммонизированного рассола;
• карбонизация: отмывка от аммиака газа, покидающего стадию
карбонизации (сопровождается также улавливанием небольших количеств
диоксида углерода), предварительная карбонизация, карбонизация с
выделением гидрокарбоната натрия (гидрокарбонатной суспензии) в
карбонизационных рабочих колоннах, компримирование (перед подачей в
карбонизационные рабочие колонны) диоксида углерода, поступающего с
отделений обжига карбонатного сырья и кальцинации;
• компримирование: сжатие газа, содержащего диоксид углерода;
создание вакуума, необходимого для работы барабанных вакуум-фильтров и
аппаратов абсорбции; подача воздуха для технологических нужд;
• фильтрование: разделение гидрокарбонатной суспензии на вакуумфильтрах с получением фильтровой жидкости, влажного гидрокарбоната
натрия и отсос воздуха вакуум-насосами;
• кальцинация: обезвоживание и разложение сырого гидрокарбоната
натрия в содовых печах или паровых кальцинаторах, охлаждение и очистка
диоксида углерода после них;
• дистилляция: предварительный подогрев и диссоциация содержащихся
в фильтровой жидкости карбонатов и гидрокарбонатов аммония, смешение и
взаимодействие нагретой жидкости с известковой суспензией и отгонка
аммиака и диоксида углерода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Rant Z. Die Erzeugung von Soda nach dem Solvay Verfahren
[Text] / Z. Rant. – Sarajevo : Forschungsinstitut fur Bergbau und Chemische
Technologie Tusla, 1968. – 543 s.
2. Шокин И. Н. Технология соды : учеб. пособие для вузов [Текст] /
И. Н. Шокин, С. А. Крашенинников. – М. : Химия. 1975. – 287 с.
3. Микулин Г. И. Дистилляция в производстве соды [Текст] /
Г. И. Микулин, И. К. Поляков. – Л. : Госхимиздат, 1956. – 348 с.
4. Ткач Г. А. Моделирование десорбционных процессов содового
производства [Текст] / Г. А. Ткач, В. Д. Смоляк. – Л. : Химия. 1973. – 207 с.
5. Табунщиков Н. П. Производство извести [Текст] / Н. П. Табунщиков. – М. : Химия. 1974. – 240 с.
6. Зайцев И. Д. Производство соды [Текст] / И. Д. Зайцев, Г. А. Ткач,
Н. Д. Стоев. – М. : Химия. 1984. – 312 с.
7. Процессы и аппараты химической технологии : учебник для вузов в
2 ч. Ч. 1 [Текст] / Л. Л. Товажнянский, А. П. Готлинская, В. А. Лещенко и
др.; под общей ред. Л. Л. Товажнянского. – Х. : НТУ «ХПИ». 2004. – 632 с.
8. Процессы и аппараты химической технологии : учебник для вузов
в 2 ч. Ч. 2 [Текст] / Л. Л. Товажнянский, А. П. Готлинская, В. А. Лещенко и
др.; под общей ред. Л. Л. Товажнянского. – Х. : НТУ «ХПИ». 2005. – 523 с.
9. Основи вимірювань і автоматизації технологічних процесів : підручник [Текст] / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський, Ю. А. Бабіченко та ін. –
Х. : Вид-во «С. А. М.». 2009. – 618с.
10. Бобух А. О. Автоматизація інженерних систем: навч. посібник
[Текст] / А. О. Бобух. – Х. : ХНАМГ. 2005. – 212 с.
11. Бобух А. О. Автоматизовані системи керування технологічними
процесами: навч. посібник [Текст] / А. О. Бобух. – Х. : ХНАМГ. 2006. –
185 с.
12. Бобух А. А. Компьютерно-интегрированная система автоматизации технологических объектов управления централизованным тепло-
снабжением: монография [Текст] / А. А. Бобух, Д. А. Ковалев; под общ.
ред. А. А. Бобуха. –Х. : ХНУГХ им. А. Н. Бекетова. 2013. – 226 с.
13. Промислові засоби автоматизації : навч. посіб. у 2 ч. Ч. 1. Вимірювальні пристрої [Текст] / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський, В. С. Михайлов та ін.; за заг. ред. А. К. Бабіченко. – Х. : НТУ «ХПІ». 2001. – 470 с.
14. Промислові засоби автоматизації : навч. посіб. у 2 ч. Ч. 2. Регулювальні і виконавчі пристрої [Текст] / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський,
В. С. Михайлов та ін.; за заг. ред. А. К. Бабіченко. – Х. : НТУ «ХПІ».
2003. – 658с.
15. Проектування систем автоматизації технологічних процесів : навч.
посіб. [Текст] / В. І. Тошинський, М. О. Подустов, І. І. Литвиненко та ін. –
Х. : НТУ «ХПІ». 2006. – 412с.
16. TRACE MODE 6. Интегрированная SCADA/HMI-SOFTLOGICEAMHRM-система для АСУ ТП, АСКУЭ и систем управления производством : в 2 т. - М. : Adastra Research Group. 2008. - Т. 1 : Руководство
пользователя. - 517 с. - Т. 2 : Руководство пользователя. - 508 с.
17. Лисаченко І. Г. Програмне забезпечення комп’ютерно-інтегрованих
систем управління хіміко-технологічними процесами : навч.-метод. посіб.
[Текст] / І. Г. Лисаченко. – Х. : НТУ «ХПІ». 2012. – 112 с.
18. Зайцев И. Д. Об одной задаче идентификации, возникающей при
автоматизированном проектировании АСУ ТП содового производства
[Текст] / И. Д. Зайцев, А. А. Бобух. – К. : Ин-т Кибернетики АН УССР
(Препринт: 77–63). 1977. – С. 38–45.
19. Бобух А. А. Идентификация непрерывных химико-технологических
процессов производства кальцинированной соды [Текст] / А. А. Бобух. –
К. : Наук. думка. Химическая технология, № 3. 1984. – С. 6–9.
20. Бобух А. А. Алгоритм управления процессом регенерации аммиака в отделении дистилляции производства соды [Текст] / А. А. Бобух,
И. И. Литвиненко, К. И. Беспалов // Інтегровані технології та енергозбереження. НТУ «ХПІ». 2014. № 1. - С. 35-39.
Магістр