Автоматизация вакуум-выпарного кристаллизатора

Нормальный режим работы установки может быть обеспечен автоматическим регулированием и контролем основных технологических параметров.

Для этого при разработке проекта КИП и А необходимо предусмотреть:

1) автоматическое регулирование наиболее ответственных параметров, от соблюдения которых зависит режим работы всей установки в целом;

2) дистанционный и местный контроль параметров, измерение которых необходимо для своевременного регулирования работы установки;

3) необходимую сигнализацию.

Регулирование

Перечень параметров, подлежащих регулированию приведен в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1. Параметры, подлежащие регулированию

Регулируемый параметр	Рамерность	Номинальное значение	Наиболшее возможное отклонение	Регулирующее воздействие
1. Расход исходного раствора	кг/с	1, 61	± 0, 2	Стабилизация
2. Давление в сепараторе кристаллизаторе	МПа	0, 0059	± 0, 001	Расход охлаждающей воды на конденсатор КВ3
3. Давление рабочего пара перед греющей камерой перед эжектором Э12 на общей линии 4. перед эжектором Э2	МПа	0, 1   0, 25 0, 25	± 0, 02   ± 0, 01 ± 0, 01	Стабилизация   Стабилизация Стабилизация
4. Массовое содержание кристаллов в крислаллизаторе	-	0, 4	± 0, 1	Расход греющего пара в греющую камеру кристаллизатора при постоянной температуре раствора.

 

Сигнализация

Аварийная сигнализация (световая на щите, звуковая по месту) должна срабатывать при:

а) прекращение подачи: исходного раствора; охлаждающей воды в конденсаторы КВ3, КВ1, КВ2; воды на торцевые уплотнения насосов; вакуумнасосов, греющего пара на кристаллизатор, эжекторы;

б) остановка насосов: циркуляционного, перекачивающих, вакуум-насоса.

Должны осуществляться сигнализации верхнего и нижнего предельных уровней в емкостях Б1 и Б2.

Должна быть световая сигнализация для всех насосов «работает – не работает».

Характеристика рабочих сред параметры которых измеряются и регулируются представлена в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Характеристика рабочих сред

Наименование среды	Температура, 0С	Абсолютное давление МПа	Соотношение Т: Ж, масс / доли	Плотность, кг/м3	Материал, стойкий в данной среде
1. Исходный раствор	80	0, 3	-	1400	ВТI – 0
2. Охлажда-ющая вода	28	0, 3	-	1000	12х18хН10Т
3. Пульпа	50	-	до 30	1570–1600	ВТI‑ 0
4. Пар ТЭЦ	112	0, 25	-	0, 88	12х18хН10Т
5. Конденсат в баке Б2	40	-	-	998	12х18хН10Т

 

Таблица 3.3

Наименование электрооборудования	Тип	Мощность, кВт	Частота тока, питающего источник	Напряжение, В	Частота вращения, об/мин
1. Насос АХ125–100–400б‑ 5‑ У2	4АММ200 4	45	50	380	1450
2. Насос АХ 8/30‑ И‑ 2Г	4А100 2	4	50	380	2900
3. Насос К8/18	4А80 2	1, 5	50	380/220	2900
4. Вакуум-насос ВВН‑ 3Н	4А132 4У3	1, 5	50	380/220	1500
5. Задвижка ЗКЛПЭ – 16 ДУ 200, 250 (эл. привод ЭВ -25М)	В80В4У2 или ВАОА‑ 13–4‑ У2	1, 5	50	380/220	1400
6. Задвижка 30 нж 97 бк (эл. привод БО99.098–03 М0	4АХ ОЛ4УЗ	1, 3	50	380/220	1400
7. Вентиль РХ26324.01 (электропривод ТЭ0099.058–08М)		0, 25	50	380/220	1380

 

Перечень и характеристика примененного электрооборудования

Контроль

Режим работы установки контролируется путем измерения технологических параметров, перечень которых с указанием вида контроля и максимально возможных отклонений приведен в таблице 3.4.

 

Таблица 3.4 Технологические параметры установки, подлежащие контролю

Параметр	Точка контроля	Размерность	Расчетное значение	Максимально возможное отклонение	Допустимая потеря давления от уст. приб.	Вид контроля	Место установки вторичных приборов
1. Исходный раствор	Трубопровод подачи исходного раствора	кгс	1, 61	± 0, 2	0, 05	Показание, запись	Щит
2. Охлаждающая вода на конденсатор КВЗ	Трубопровод подачи воды на конденсатор КВЗ	кгс	104	± 25	0, 05	Показание, запись	Щит
3. Вода на торцевое уплотнение циркуляци-онного насоса	Трубопровод подачи воды на циркулирующий насос	кгс	1, 25	10-2 ± 4∙ 10-3	0, 05	Показание	По месту

 

4. Вода на тор-цевое плотнение насоса Н1	Трубопровод подачи воды на насос Н1	кгс	1, 25	10-2 ± 4∙ 10-3	0, 05	Показание	По месту
5. Охлаждающая вода на установку	Трубопровод подачи воды на установку	кгс	110	± 25	0, 05	Запись показания	Щит
6. Рабочий пар в греющую камеру кмристаллизатора	Трубопровод подачи пара на установку	кгс	1800	± 500	0, 025	Показание, запись	Щит
7. Рабочий пар на установку	Трубопровод подачи пара на установку	кгс	1800	± 500	0, 025	Показание, запись	Щит
8. Пульпа с установки	Трубопровод подачи пульпы на центрифугирование	кгс	1, 16	± 0, 5	0, 05	Показание, запись	Щит
Давление: 1. Рабочий пар на ристаллизатор	Трубопровод пода чи пара в кристаллизатор	МПа	0, 1	± 0, 02	-	Покание, запись	Щит по месту
2. Рабочий пар на эжектор Э1	Трубопровод подачи рабочего пара на эжектор Э1	МПа	0, 25	± 0, 01	-	Показания	По месту
3. Рабочий пар на эжектор Э2	Трубопровод подачи рабочего пара на эжектор Э2	МПа	0, 25	± 0, 01	-	Показания	По месту
4. Вторичный пар в кристал-лизаторе	Сепаратор кристаллизатора	МПа	0, 0059	± 0, 001	-	Показания	По месту
Температура 1. Исходный раствор	Трубопровод подачи исходного раствора	0С	80	± 5		Показание, запись	Щит
2. Раствор в аппарате	Сепаратор кристаллизатора	0С	50	± 5		Показание, запись	Щит
3. Вода на входе в установку	Трубопроводподачи воды на установку	0С	28	± 5	-	Показание, запись	Щит
4. Вода на выходе из конденсатора КВ3	Трубопровод выхода воды из конденсатора КВЗ	0С	30, 6	± 5	-	Показание, запись	Щит
5. Вода на выходе из конденсатора КВ1	Трубопровод выхода воды из конденсатора КВЗ	0С	35, 9	± 5	-	Показание, запись	Щит
6. Вода на выходе из конденсатора КВ2	Трубопровод выхода воды из конденсатора КВ2	0С	41, 5	± 5	-	Показание, запись	Щит

Материальные расчеты

 

Приготовление исходного раствора

 

Составы растворов рассмотрены в разделе 2.1. Раствор электролита из цеха электролиза после очистки от железа, сурьмы и частично от мышьяка объединяется с промывными водами и кислыми растворами печи «КС».

Берем 85 % масс электролита, 6 % масс промвод и 9 % масс кислого раствора. Данные сведены в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1. Смешение растворов

Приход			Расход
Статья	кг/сут	%	Статья	кг/сут	%
1. Электролит, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O 2. Промводы, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O 3. Кислый раствор, том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O	153354   26069 14722 461 307 111795 10893   22 567 22 22 10260 16167   970 194 388 53 14562	100, 0   17, 0 9, 6 0, 3 0, 2 72, 9 100, 0   0, 2 5, 2 0, 2 0, 2 94, 2 100, 0   6, 0 1, 2 2, 4 0, 3 90, 1	1. Усредненный раствор, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O	180414     27061 15483 871 382 136617	100, 0     15, 0 8, 6 0, 5 0, 2 75, 7
Итого	180414		Итого	180414

 

4.2 Стадия нейтрализации серной кислотой [14]

 

Полученный усредненный раствор направляется на стадию нейтрализации свободной серной кислоты до остаточного содержания 5 – 15 г./л. Нейтрализация осуществляется гранулированной медью с использованием в качестве окислителя кислорода воздуха.

 

Cu + H₂SO₄ + ½ O₂ = CuSO₄ + H₂O (43)

 

M 64 98 16 160 18

m 17518 26824 4380 43795 4927

где М – молярная масса вещества, г/моль;

m – масса вещества, кг/сут.

По реакции (43) находим массы веществ. Содержание меди в гранулах 98, 99 %, отсюда

m_cu = 17697 ∙ 0, 9899 =17518 кг,

m _H2SO4 = 17518 ∙ 98/64 = 26824 кг,

m _O2 =17518 ∙ 16/64 = 4380 кг,

m _CuSO4 = 17518 ∙ 160/64 = 43795 кг,

m _H2O = 17518 ∙ 18/64 = 4927 кг.

Степень разложения CuSO₄ 98 %, тогда с учетом этого

m _O2^исп = 4380 ∙ 0, 98 = 4292 кг,

m _H2SO4^исп= 26824 ∙ 0, 98 = 26287 кг,

m _CuSO4^исп= 43795 ∙ 0, 98 = 42919 кг,

m _H2O^исп= 4927 ∙ 0, 98 = 4828 кг,

m_cu^исп = 17518 ∙ 0, 98 = 17168 кг,

m_возд = 4380/0, 231 = 18961 кг,

m_N2 = 18961 – 4380 = 14581 кг,

m _H2O = 4828 + 136617 = 141445 кг,

m_cu = 17518 – 17168 = 350 кг,

m _H2SO4^израсх = 27061 – 26287 = 774 кг,

m _CuSO4^получ = 15483 + 42919 = 58402 кг,

m_{нераств. примесей} = 17697 – 17518 = 179 кг,

m _O2^израсх = 4380 – 4292 = 88 кг.

Полученные данные в ходе нейтрализации представлены в табл. 4.2.

 

Таблица 4.2. Стадия нейтрализации

Приход			Расход
Статья	кг/сут	%	Статья	кг/сут	%
1. Усреднен-ный раствор, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O 2. Гранулы, в том числе Cu нерастворимые примеси 3. Воздух, в том числе O2 N2	180414     27061 15483 871 382 136617 17697   17518 179   18961   4380 14581	100, 0     15, 0 8, 6 0, 5 0, 2 75, 7 100, 0   99, 0 1, 0   100, 0   23, 1 76, 9	1. Пульпа, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O – Твердый остаток, в том числе Cu нерастворимые примеси 2. Отходящие газы, в том числе O2 N2	201874   774 58402 871 382 141445 529   350 179   14669   88 14581	100, 0   0, 4 28, 8 0, 4 0, 2 69, 9     0, 2 0, 1   100, 0   0, 6 99, 4
Итого	217072		Итого	217072

 

Фильтрация смеси

 

На стадию фильтрации поступает смесь после глубокой нейтрализации, на выходе имеем нейтральный раствор и медно-мышьяковистый кек, который отгружают и используют в других производствах.

Состав медно – мышьяковистого кека: 20 % Cu, 15 % As, 2 % Ni, 60 % H₂O, 3 % нерастворимый остаток.

Тогда m_кека = 350/0, 2 = 1750 кг,

m _As = 1750 ∙ 0, 15 = 262 кг,

m _As ^{в р-ре} = 382 – 262 = 120 кг,

m_Ni = 1750 ∙ 0, 02 = 35 кг,

m_Ni ^{в р-ре} = 871 – 35 = 836 кг,

m _влаги = 1750 ∙ 0, 6 = 1050 кг,

m_{нераств. ост.} = 1750 ∙ 0, 03 = 53 кг.

Исходный раствор имеет массу m_общ (CuSO₄ + H₂SO₄ + H₂O) = 200621 кг

ω _CuSO4 = 58402/200621 ∙ 100 = 29, 1 %,

ω _H2SO4 = 774/200621 ∙ 100 = 0, 4 %,

ω _H2O = 141445/200621 ∙ 100 = 70, 5 %.

Отсюда m _CuSO4 = 1050 ∙ 0, 291 = 306 кг,

m _H2SO4 = 1050 ∙ 0, 004 = 4 кг,

m _H2O = 1050 ∙ 0, 705 = 740 кг.

Найдем массу CuSO₄ в нейтральном растворе

m _CuSO4 = 58402 – 306 = 58097 кг,

m _H2SO4 = 774 – 4 = 770 кг,

m _H2O = 141445 – 740 = 140705 кг.

Результат расчетов по стадии фильтрации представлен в табл. 4.3.

 

 

Таблица 4.3. Фильтрация смеси

Приход			Расход
Статья	кг/сут	%	Статья	кг/сут	%
1. Смесь, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O Cu нерастворимый остаток	202403   774 58402 871 382 141445 350 179	100, 0   0, 4 28, 8 0, 4 0, 2 69, 9 0, 2 0, 1	1. Нейтральный раствор, в том числе H2SO4 CuSO4 Ni As H2O 2. Кек, в том числе Cu Ni As нерастворимый остаток H2SO4 CuSO4 H2O	200527     770 58096 836 120 140705 1750   350 35 262 53   4 306 740	100, 0     0, 4 29, 0 0, 4 0, 1 70, 1 100, 0   20, 0 2, 0 15, 0 3, 0   0, 2 17, 4 42, 4
Итого	202403		Итого	202277

Невязка баланса 0, 06 %.

 

Смешение

 

В процессе данной стадии происходит смешение двух растворов, а именно, нейтрального раствора массой 151043 кг и оборотного раствора – растворенный медный купорос третьей стадии кристаллизации, массой 14501 кг.

Берем 8, 76 % оборотного раствора и 91, 24 % нейтрального раствора.

m_общая = 200527/0, 9124 = 219876 кг,

m_{оборотного раствора} = 219876 ∙ 0, 0876 = 19253 кг,

m _CuSO4 = 58096 + 4482 = 62578 кг,

m _H2SO4 = 770 + 73 = 843 кг,

m _H2O = 140705 + 14686 = 155391 кг,

m_Ni = 836 + 8 = 844 кг,

m _As = 120 + 4 = 124 кг.

Данные расчетов занесены в табл. 4.4.

 

Таблица 4.4. Смешение нейтрального и оборотного растворов

Приход

Расход ⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒ Поделиться:

Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 267; Нарушение авторского права страницы