3.8 Стандартизация
3.8.1 Технические условия на исходное сырье
Таблица 3.8.1
Исходное сырье
|
№ |
Наименование сырья (ГОСТ, ТУ, ОСТ) |
Показатели |
|
|
1 |
Карбамид (мочевина) марка А cорт 1, марка А сорт высший, марка Б сорт высший. ГОСТ 2081-10 |
1.Белые кристаллы или гранулы. 2.Гранулометрический состав, массовая доля гранул размером, менее 1 мм,%, не более: М.А. сорт высший -не регл. М.А. сорт 1-ый - не реглам. |
|
|
2 |
Олеум улучшенный 24%. ГОСТ 2184 -13 |
1. Массовая доля свободного серного ангидрида (S03) - не менее 24,0% 2.Массовая доля железа (Fe) - не более 0,006 |
|
|
3 |
Натр едкий технический, марка РД, сорт 1, 100%, ГОСТ 2263-79 с изм. 1,2 |
Бесцветная или окрашенная жидкость, допускается выкристаллизованный осадок |
|
|
4 |
Вещество вспомогательное ОП-10. ГОСТ 8433-81 |
Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета. |
|
|
5 |
Соль поваренная пищевая "Экстра" ГОСТ Р 51574-2018 |
1.Не допускается наличие посторонних механических примесей, не связанных с происхождением и способом производства соли 2.Кристаллы белого цвета, без посторонних запахов 3.Массовая доля хлорида натрия - не менее 99,7% 4.Массовая доля кальций-иона - не более0,02% 5.Массовая доля магний-иона - не более0,01% 6.Массовая доля сульфат-иона - не более0,16% 7.Массовая доля калий-иона - не более0,02% 8.Массовая доля оксида железа (III) - не более0,005% 9.Массовая доля сульфата натрия - не более0,2% 10.Массовая доля нерастворимого в воде остатка - не более0,03% 11.Массовая доля влаги - не более0,1% |
3.8.2 Технические условия на готовый продукт
Наименование- кислота сульфаминовая (амидосульфоновая).
Торговое наименование - Сульфаминовая кислота; Сульфаминовая кислота техническая.
Стандарт - ТУ 2121-083-05800142-2011 с изм. 1, 2.
Эмпирическая формула: NH2SO3H (также NH2SO3H).
NH2O
Структурная формула - S H O O
Таблица 3.8.2
Технические условия
|
№ |
Наименование показателей |
Показатели |
|
|
Марка А |
|||
|
I сорт |
|||
|
1 |
Внешний вид |
Кристаллический продукт от белого до светло-серого цвета |
|
|
2 |
Массовая доля сульфаминовой кислоты,% , не менее |
95,0 |
|
|
3 |
Массовая доля сульфат-иона, % ,не более |
1,00 |
|
|
4 |
Массовая доля нерастворимых в воде примесей, %, не более |
0,20 |
|
|
5 |
Массовая доля железа, % (ppm), не более |
не нормируется |
|
|
6 |
Массовая доля влаги, %, не более |
не нормируется |
|
|
7 |
Гарантированная массовая доля свинца, ppm, не более |
0,1 |
3.8.3 Аналитический контроль технологического процесса
Таблица 3.8.3
Аналитический контроль технологического процесса
|
№ к.т. |
Место отбора проб |
Контролир. параметр |
Номинальн. показатель |
Метод контроля |
Периодичность контроля |
Исполнитель контроля |
|
|
1 |
Сульфуратор поз. 3 |
Массовая доля серной кислоты в сульфомассе |
72-75% |
Титрование, метод нейтрализации |
Каждая 30-ая операция неразбавленной сульфокислоты |
Лаборант |
|
|
2 |
Выделитель поз. 4 |
Массовая концентрация кислоты в пересчете на серную в суспензии САК |
(700 ± 70) г/м3 |
Титрование, метод нейтрализации |
Каждую операцию по окончании выделения |
Лаборант |
|
|
3 |
Выделитель поз. 4 |
Массовая концентрация кислоты в пересчете на серную в маточнике |
н/б 200 г/м3 |
Титрование, метод нейтрализации |
Не менее 1 раза в смену |
Лаборант |
|
|
4 |
Нутч-фильтр поз. 10 |
1) Внешний вид 2) Массовая доля САК 3) Массовая доля сульфат-ионов |
1) крист. продукт от белого до св.серого цвета 2) н/м 95,0% 3) н/б 1,0% |
Визуально Титрование Диазотированиенейтраллизация |
Каждую операцию |
Лаборант |
|
|
5 |
САК м.А из мешков (контейнеров, биг-бегов) |
1) Внешний вид 2) Массовая доля САК 3) Массовая доля сульфат-ионов 4) Массовая доля нераствор. в воде в-в |
1) крист. продукт от белого до св.серого цвета 2) н/м 95,0% 3) н/б 1,0% 4) н/б 0,2% |
Визуально Титрование, диазотирование Титрование,нейтраллизация Весовой |
Каждая партия |
Лаборант |
|
|
6 |
Сушильный барабан С-3 поз. 21 |
1) Массовая доля остаточной влаги в продукте 2) Внешний вид |
1) н/б 0,08% 2) отсутствие вкраплений |
Весовой метод. Влаго-анализатор Меттлер Толедо Визуально |
Периодически во время сушки, каждые 2 часа |
Лаборант |
|
|
7 |
Сборник поглотительного раствора поз. 15 |
Массовая доля серной кислоты |
н/б 30% |
Титрование |
2 раза в неделю |
Лаборант |
4. Автоматизация и механизация производственных процессов
Описание схемы автоматизации
Автоматизация процесса сульфирования (пояснительная записка)
В работе рассмотрена система автоматического управления сульфуратора с применением микропроцессорного контроллера МФК.
Сульфуратор - вертикальный, цилиндрический реактор, снабжен теплообменной рубашкой. Снабжен мешалкой типа «Смесьмаш» с максимальной частотой вращения 64 об/мин. При достижении максимальной температуры срабатывает сигнализация световая и звуковая, закрывается клапан на линии подачи олеума, клапана на линии подачи пара на обогрев и отключается электродвигатель шнека бункера.
Сульфирование - это периодический процесс, протекающий в 4 стадии.
Первая стадия - это заполнение сульфуратора олеумом до уровня 2640 мм от высоты Н аппарата. Вторая стадия - поступление карбамида в аппарат (порционно). Третья стадия - это непосредственно сульфирование олеума при температуре (70±10С) С в течение 2 часов. Четвертая стадия - это слив суспензии сульфаминовой кислоты на нутч-фильтр для дальнейшей фильтрации.
Для качественного ведения процесса необходимо контролировать и регулировать ряд параметров, определенных заданием на проектирование системы автоматизации.
Для создания САУ применим отечественный РС совместимый отечественный контроллер МФК. Данный контроллер предназначен для сбора, обработки информации, реализации функции контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок и может работать как автономное устройство управления. Кроме того, возможно его использование в качестве локального устройства управления в составе сложной распределенной системы управления.
Работой предусмотрено, что информация о значениях параметров поступает на АРМ оператора-технолога, причем информация о ходе технологического процесса может фиксироваться на видеотерминале; наиболее важная часть информации может выводиться на печатающее устройство. Поступающая информация анализируется в режиме реального времени, технолог отслеживает все стадии ведения процесса: заполнение сульфуратора олеумом, поступление карбамида в аппарат, сульфирование олеума, слив суспензии сульфаминовой кислоты на нутч-фильтр.
При необходимости технолог совместно с инженером по автоматизации могут внести коррективы в процесс управления.
Автоматическая система управления технологическим процессом представлена на схеме автоматизации и предусматривает:
- контур регулирования уровня 1 потока на входе в аппарат;
- контур регулирования массы 2 потока;
- контур регулирования скорости вращения мешалки;
- контур регулирования температуры смеси в аппарате;
- контур контроля концентрации смеси на выходе.
В качестве датчиков применим датчики с унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20 мА, в качестве регулирующих органов применим клапаны малогабаритные с пневмоприводом фирмы «ЛГ Автоматика» в комплекте с электропневмопозиционерами. Клапаны выберем НЗ - нормально закрытые, т.е. при отсутствии командного давления воздуха проходное сечение полностью закрыто.
Разберем работу третьего контура регулирования.
Температуру сусла в танке брожения измеряем термометром сопротивления платиновым ТСПУ Метран 276 (поз. 3а) на схеме. Унифицированный сигнал с датчика (4…20 мА) поступает на аналоговый вход контроллера МФК, где вырабатывается управляющее воздействие согласно ПИ-закону регулирования. Управляющее воздействие снимается с аналогового выхода контроллера и поступает на электропневмопозиционер Sipart PS2, а затем на клапан малогабаритный регулирующе-отсечной КМРО с пневмоприводом (поз. 3б).
Клапан КМРО установлен непосредственно в аппарате.
Изменяя подачу насыщенного пара, стабилизируем температуру смеси в аппарате на уровне (70±1) 0С.
После завершения процесса сульфирования и слива продукта на центрифугу (поз. 3б) можно закрыть с автоматизированного рабочего места оператора-технолога.
Предусмотреть: регулирование уровня олеума в сульфураторене более 2640 мм; регулирование равномерного поступления карбамида; контроль температуры смеси в аппарате 70 ± 1 0С;контроль концентрации смеси на выходе - не менее 91%; регулирование скорости вращения мешалки 64 об/мин.
Таблица 4.1
Перечень контролируемых и регулируемых параметров
|
№ п/п |
Наименование параметра, место отбора измерительного импульса |
Заданное значение параметра, допустимые отклонения |
Отображение информации |
Регулирование |
Наименование регулирующего воздействия, место установки регулирующего органа. Условный проход трубопровода |
Характеристика среды в местах установки |
|||||||
|
Пока-зание |
Регис-трация |
Сумми-рование |
Сигна-лизация |
Датчиков |
Регулирующих органов |
||||||||
|
Агрес-сивная |
Пожаро- и взрыво опасная |
Агрес-сивная |
Пожаро- и взрыво опасная |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
1 |
Контроль расхода 1 потока на входе в аппарат |
не более 2640 мм |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
да |
нет |
да |
нет |
||
|
2 |
Контроль массы 2 потока |
100±10кг |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
нет |
нет |
нет |
нет |
||
|
3 |
Контроль температуры смеси в аппарате |
70 ± 1 0С |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
да |
нет |
да |
нет |
||
|
4 |
Контроль концентрации смеси на выходе; |
не менее 91% |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
- |
нет |
нет |
- |
- |
|
|
5 |
Контроль скорости вращения мешалки. |
64 об/мин |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
- |
нет |
нет |
- |
- |
Таблица 4.2
Спецификация на приборы и средства автоматизации
|
Номер поз. по схеме |
Наименование и краткая характеристика прибора |
Тип прибора |
Кол-во |
|
|
Микропроцессорный контроллер МФК 1500, работающий совместно с АРМ оператора |
||||
|
1а |
Уровнемер радарный, диапазон измерения 0,6…5 м, токовый сигнал на выходе 4-20 мА |
Rosemount 8800D |
1 |
|
|
2а |
Тензометрический датчик массы, нерж. сталь. Диапазон измерений - 50…20000 кг, токовый сигнал на выходе 4-20 мА |
Honeywell Sensotec |
1 |
|
|
3а |
Термометр сопротивления платиновый. Диапазон измерений -50..150 0С. Измеряемая среда - газ, жидкость, пар. Выходной сигнал 4-20 мА |
ТСМУ Метран-274 |
2 |
|
|
1б, 2б, 3б |
Пускатель бесконтактный реверсивный, U=220 В |
ГР2М |
3 |
|
|
4а |
Кондуктометрический датчик концентрации. Диапазон от 500 мксм/см до 1000 мСм/см. Выходной сигнал 4-20 мА. |
ОВЕН ПКГ-100 |
1 |
|
|
5а |
Частотный преобразователь оборотов двигателя на 0,75 кВт. Перегрузочная способность 150%. Выходной сигнал 4-20 мА. |
Веспер Е4-8400 |
1 |
5. Охрана труда и окружающей среды
5.1 Анализ степени опасности технологического процесса [17]
В таблице 5.1 рассмотрены вредные производственные факторы, характерные для производства сульфаминовой кислоты.
Таблица 5.1
Оценка степени опасности технологического процесса
|
Наименование отделения |
Наим. оборудования |
Кол-во оборудова-ния |
Технологи-ческие параметры |
Перечень токсичных, взрыво-пожароопасных веществ |
Количество людей, обслуживающ. оборудование |
Вредные производств. факторы |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Система сульфирования |
Мерник олеума |
1 |
20°C |
Пары серного ангидрида, серная кислота |
1 |
Вредные вещества, производственный шум, вибрация |
|
|
Система сульфирования |
Хранилище олеума |
1 |
20°C |
Пары серного ангидрида, серная кислота |
1 |
||
|
Система сульфирования |
Сульфуратор |
1 |
60-65 °C |
Пары серного ангидрида, серная кислота, сульфаминовая кислота, пары двуокиси углерода |
1 |
||
|
Система выделения |
Выделитель-перекристаллизатор |
1 |
Не более 65 °C |
Пары серного ангидрида, серная кислота, сульфаминовая кислота, пары двуокиси углерода |
1 |
||
|
Фильтровальное отделение |
Нутч-фильтр |
1 |
20-25 °C |
Серная кислота |
1 |