Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине проектирование автоматизированных систем icon

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине проектирование автоматизированных систем


Смотрите также:
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине проектирование автоматизированных...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование...
Методические указания...
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Проектирование информационных систем»...
Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов rc-усилителей систем...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “...
Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов...
Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Экономика организации»...
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине Экономика и социология труда для...
Методические указания к курсовому проектированию по учебной дисциплине «инновационный...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4
вернуться в начало
скачать



Продолжение табл. 9.1


1

2

3

4

5

6

7

27


28,1


29,30


1,20


52,5


0,4


1,0


28


28,1


29,5


1,05


46,0


1,5


1,0


29


28,1


29,5


1,4


56,5


0,3


2,0


30


28,0


29,65


1,65


63,0


1,5


1,5


31


28,2


30,0


1,8


59,5


1,6


2,5


32


28,4


29,10


0,7


39,0


1,8


1,5


33


28,4


29,70


1,3


45,5


1,1


1,0


34


28,5


30,00


1,5


50,5


1,5


1,5


35


28,5


30,20


1,7


56,5


0,7


2,0


36


28,7


30,50


1,8


61,0


0,6


2,0


37


28,8


30,50


1,7


66,0


0,7


2,0


38


28,8


30,80


2,0


69,0


1,1


2,0


39


28,6


30,55


1,95


63,0


1,5


2,5


40


28,6


30,30


1,70


58,00


1,3


1,8


41


28,35


30,25


1,9


62,9


2,0


2,8


42


28,20


29,9


1,70


53,0


1,2


1,5


43


28,1


23,4


1,20


47,5


0,8


0,5


44


28,2


29,7


1,5


51,0


0,5


1,0




^ 10. АCУТП ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

10.1. Технология получения технического углерода

В качестве сырья для производства технического углерода приме­няется смесь термогазойля, антраценовой фракции и зеленого масла в соотношении 40:30:30 соответственно. Сырье прибывает на завод в цистернах и сливается из них как нижним, так и верхним способом. Далее сырье, пройдя фильтр грубой очистки, поступает в резервуар, откуда насосами подается в смеситель, где смешивается в заданном соотношении. Затем смесь поступает во влагоиспаритель и пеноотделитель. Освобожденное от влаги сырье из влагоиспарителя подается в трубчатый подогреватель сырья. Подогретое до 250...300 °С сырье очи­щается в фильтре очистки сырья и поступает в реактор циклонного типа. Распыл сырья осуществляется воздухом высокого давления, пред­варительно подогретым в воздухонагревателе до 350...400 °С. В две тангенциально расположенные горелки реактора подается топливный газ. При температуре в зоне реакции 1540 °С происходит разложение угле­родного сырья с образованием технического углерода. Для прекращения реакции газификации газоуглерода смесь охлаждается водой, вспрыски­ваемой механическими форсунками. Охлаждение газоуглеродной смеси осуществляется в две стадии: вначале газоуглеродная смесь охлажда­ется водой до 900...1000°С, затем она от всех реакторов поступает в общий коллектор при температуре 650...700 °С, по которому пода­ется в холодильник-испаритель, где охлаждается водой до 250°С. Улавливание технического углерода из смеси осуществляется в двух последовательно установленных циклонах СК-ЦН-34 и рукавном фильтре.

Уловленный в циклонах технический углерод, пройдя ловушку и микроизмельчи-тель, транспортируется в отделение переработки технического углерода. Не уловленный в циклонах технический углерод по­дается на улавливание в фильтр и из-под фильтра транспортируется газами на вход во второй циклон.

Очищенный отходящий газ после фильтра улавливания, пройдя сек­торный гидрозатвор, вентилятором подается в котельную на дожиг. Не уловленный в отделении технический углерод возвращается на вход во второй циклон. Уловленный в отделении улавливания технический углерод подается в циклон СК-ЦН-34, установленный на бункере-уплотнителе, и шлюзовым затвором дозируется в смеситель-гранулятор СГС-40, где гра­нулирование происходит в присутствии 0,5...1,5% водного раствора мeлассы, приготовленного в смесителе. Меласса поступает на завод в цистер­нах, из которых сливается в емкость, где предварительно подогревает­ся. Далее меласса винтовым электронасосом подается в резервуары хра­нения, откуда поступает в реактор с мешалкой, из которого далее дози­руется в смеситель. Сюда же подается предварительно подогретая в теп­лообменнике вода.

Влажный гранулированный технический углерод из смесителя-гранулятора подается в сушильный барабан с наружным обогревом БСК-40, топ­ливом в котором служит природный газ.

Часть дымовых газов просасывается во внутреннюю полость бараба­на с целью уноса выделяющихся из технического углерода паров, влаги.

Газы из полости сушильного барабана с содержанием влаги и техни­ческого углерода подаются на улавливание в отдельно стоящий рукавный фильтр ФР-518. Уловленный в фильтре технический углерод подается в циклон, установленный на бункере-уплотнителе, а затем - в бункер-уплотнитель. Высушенный в сушильном барабане до влажности не более 0,6% технический углерод подается в магнитный сепаратор для очистки от ферромагнитных примесей. Для снижения потерь технического углерода и предотвращения возможности прососа горячих газов из барабана БСК-40, на течке после магнитного сепаратора установлен шлюзный затвор ПШ-400.

Течка после ПШ-400 выполнена из наклонных пластин с отверстиями под ними в виде жалюзей для прососа воздуха и охлаждения технического углерода.

Просос воздуха осуществляется вентилятором У6-30 со сбросом его в рукавный фильтр ФР-250 систем аспирации. Температура технического углерода на входе в бункер готовой продукция составляет не более 90°С.

Далее технический углерод подается в секционный бункер надрельсового склада, из которого выпускается в вагоны-копперы. Кроме того, предусмотрена тарная упаковка технического углерода в мешки, для че­го используется упаковочный автомат. Для предотвращения пыления пре­дусмотрена аспирация технологического и транспортного оборудования (осуществляется в рукавном фильтре ФР-250/43).

Предусмотрена пневмоуборка, для чего установлены два циклона, фильтр рукавный ФВС. Уловленный технический углерод поступает в бун­кер пневмоуборки и далее упаковывается в мешки.

Наиболее распространен печной способ получения сажи. Преимущество способа:

1) возможность получения связи с разнообразными технологическими свойствами;

2) высокий выход сажи, вследствие чего себестоимость печных саж ниже себестоимости саж, выработанных другими способами;

3) несложное управление процессом сажеобразования, что позволяет получать сажи с заранее заданными свойствами;

4) возможность полной автоматизации самообразования.

При других способах полностью автоматизировать процесс получения сажи не удается.


10.2. Способы получения технического углерода и процессы,

происходящие в реакторе

Промышленные способы производства технического углерода основаны на разложении углеводородов под действием высокой температуры. Образо­вание технического углерода в одних случаях происходит в пламени го­рящего сырья при ограниченном доступе воздуха, в других - при терми­ческом разложении сырья в отсутствие воздуха. Некоторые виды техни­ческого углерода получают, извлекая его из продуктов синтеза различ­ных углеводородов, например при синтезе ацетилена из метана.

Получение технического углерода сжиганием сырья при ограниченном доступе воздуха осуществляется в основном двумя способами.

1) Сырье ожигают в печах, снабженных горелками различного уст­ройства. Образовавшаяся в пламени сажа в течение некоторого времени (наиболее распространенный способ) - до 6 - находится вместе с газо­образующими продуктами процесса в зоне высокой температуры. После этого смесь технического углерода и газов охлаждают и отделяют сажу от газов в специальных аппаратах.

2) Сырье сжигают с помощью горелок с узкой щелью, установленных в металлических аппаратах. Плоское пламя горящего сырья соприкасается с движущейся металлической поверхностью. Время соприкосновения пламени с этой поверхностью незначительно. Образовавшийся на метал­лической поверхности технический углерод быстро удаляется из зоны сажеобразования. По обеим сторонам образование его происходит в пламени горящего сырья, т.е. процесс сводится к тому, что часть сырья сгорает, создавая нужную температуру в зоне реакции для образования технического углерода.

Широкое распространение получил способ, при котором создание необходимой температуры для разложения сырья происходит посредством сжигания другого топлива. Наиболее пригодным топливом является при­родный газ и получаемый при переработке нефти нефтяной пиролизный газ. Реакторы или печи для получения технического углерода имеют в таком случае две зоны. В одной из них сжигается или жидкое топливо, или газ. В потоки горящего топлива вводят нагретое или даже испаренное жидкое сырье. Во второй зоне происходит разложение сырья и образова­ние технического углерода. При этом способе получения сажи выход про­дукта больше, чем при сжигании сырья, с целью получения как теплоты, так и технического углерода. Кроме того, этот способ легко управляем и позволяет получать технический углерод с самыми разными свойствами.

Термическое разложение сырья без доступа воздуха также произво­дится различными способами. Некоторые виды технического углерода лег­ко получают разложением газообразных или парообразных углеродов в ге­нераторе, нагретом предварительно до высокой температуры. При этом в качестве исходного сырья используется рабочая сырьевая смесь, состоя­щая из нефтяного и коксохимического сырья. Для получения такой сырье­вой смеси используют такие компоненты: коксохимическое сырье - про­дукты переработки каменноугольной смолы, высокотемпературного коксо­вания каменных углей (антраценного масла), пековый дистиллят и нефтяное сырье - термоуголь, крекинг-газойль, зеленое масло. В качестве техно­логического топлива применяется природный газ. Реакция термического разложения углеводородов выражается уравнением


(10.1)

Углерод при этом выделяется в виде твердой фазы. Механизм обра­зования частиц технического углерода следующий: под действием высо­кой температуры молекулы углеводородов распадаются на свободные углеводородные радикалы и атомы водорода. Взаимодействие радикалов друг с другом приводит к образованию новых радикалов и молекул термо­стойких соединений, которые служат основой будущих техуглеродных частиц. К ним присоединяются образующиеся в зоне реакции новые угле­водородные радикалы, происходит формирование атомов углерода в крис­таллические образования, а техуглеродных кристаллитов - в частицы технического углерода. При формировании техуглеродных частиц проис­ходит их соударение, при котором они связываются между собой, об­разуя пространственные структуры технического углерода. На структу­рирование частиц оказывает влияние температура процесса, время пре­бывания частиц технического углерода в зоне реакции и аэродинамичес­кие условия.

Процесс производства технического углерода осуществляется в ре­акторах циклонного типа с активным подводом части воздуха низкого давления на обдувку сырьевой форсунки, а также в реакторах циклонно­го типа с противоточным движением потоков сырья и теплоносителя. Сырье в такой реактор подается через две радиально установленные пнев­матические форсунки, снабженные насадкой с каналом для выхода сырья, выполненным под углом 15...450 к оси форсунки. Для регулирования ка­чества получаемого продукта реактор снабжен держателем, обеспечиваю­щим поворот форсунки вокруг ее оси. Получение технического углерода основано, как уже указывалось, на термоокислительном разложении угле­водородного сырья при недостаче кислорода в высокотемпературном пото­ке продукта сгорания топливного газа. Топливный газ и воздух низкого давления на горение вводятся в камеру горения через диффузирование горелки в соотношении, обеспечивающем полное сгорание топливного га­за. Воздух предварительно подогревается в воздухонагревателе. Сырье в реактор подается через пневматическую форсунку. Распыл сырья про­изводится воздухом высокого давления, который предварительно подогре­вается. В реакторе с большой скоростью происходят следующие процессы:

- сгорание топливного газа для получения теплоты, необходимой для термического разложения углеводородов;

- испарение капель сырья;

- частичное неполное сгорание сырья вследствие недостатка оксида углерода и паров воды;

- термическое разложение углеводородов сырья с получением сажи и формированием сажевых частиц;

- взаимодействие между полученными техническим углеродом и газообразными продуктами процесса.

В конце реакционной зоны происходит резкое охлаждение продук­тов реакции до t =700…730 °C путем впрыскивания через механические форсунки технологической воды. Эта вода получается смешением глубокообессоленной воды с технической и конденсатом. Впрыскиванием воды достигается охлаждение реакционной смеси. Из зоны закалки про­дукты реакции через воздухоподогреватель поступают в коллектор техуглеродной смеси. В воздухонагревателе реакционная смесь охлаждает­ся, нагревая воздух низкого давления, поступающий в реактор. Затем технический углерод поступает в коллектор-ороситель и бункера в от­делении улавливания.


10.3. Экспериментальные данные для получения

математической модели оптимальной рецептуры сырья


В качестве сырья в сажевой промышленности используются нефтяные и коксохимические продукты. Химический состав сырья и его физико-хи­мические свойства оказывают прямое влияние на выход и свойства печных саж. В связи с этим возникла необходимость в разработке определенных технических требований к сырью и в создании оптимальных условий при­менения различных видов сырья в производстве технического углерода. Смесь, используемая на Стахановском заводе технического углерода, сос­тоит из термогазойля, коксохимических продуктов и пиролизной смолы. Необходимость применения смеси продуктов обусловливается как экономи­ческими соображениями, так и характером влияния отдельных видов сырья на свойства и выход технического углерода. Сырье характеризуется груп­повым составом, индексом корреляции, коксуемостью, по значениям ко­торых можно судить о качестве технического углерода, а также о его свойствах.

Групповой химический состав сырья - это относительное содержа­ние в сырье парафиновых, нефтеновых, моно-, ди- и трициклических аро­матических углеводородов и асфальтенов. Групповой химический состав определяют методом хроматографии.

Содержание ароматических углеводородов характеризуется показа­телем индекса корреляции, который приближенно определяется по эмпири­ческой формуле


, (10.2)


где - плотность сырья при 20 °С; Tкип - средняя (абсолютная) температура кипения сырья, К.

Чем выше Ик , тем лучше сырье. Как видно из (10.2), чем выше плотность сырья и ниже его средняя температура кипения, тем больше индекс корреляции. На заводах применяют сырье с индексом корреляции 80...160. Для получения высокодисперсных саж (ПМ-I00) необходимо применять сырье с коэффициентом ароматизированности не менее 200 и индексом корреляции более 120. Коксуемость сырья должна быть в допустимых технологией пределах, так как экспериментально установлено, что при увеличении коксуемости сырья содержание графита в саже увеличи­вается, усиливающие свойства ее снижаются.

Таким образом, применяя сырьевую смесь определенного количествен­ного состава, можно добиться некоторого оптимального сочетания пара­метров этой смеси (а именно, минимальную ее себестоимость), которое обеспечит максимальный выход сажи с требуемыми свойствами. В связи с этим возникла проблема, требующая решения: описать математически за­висимость качественных показателей сырья, индекса корреляции и коксуе­мости от количественного состава отдельных компонентов сырья (термогазойля, коксохимических продуктов и пиролизной смолы), а также найти некоторое оптимальное сочетание этих компонентов, которое обеспечит эффективность процесса производства технического углерода.

При математическом подходе к решению подобной задачи сырьевая смесь рассматривается как изучаемый объект, который характеризуется большим числом взаимосвязанных параметров. Задача оптимизации заклю­чается в том, чтобы установить некоторую зависимость между входными параметрами-факторами, которыми являются процентные соотношения от­дельных компонентов сырья и выходными параметрами - показателями ка­чества сырьевой смеси, которыми являются индекс корреляции и коксуе­мость. Для оптимального выбора состава систем с многими компонентами эта задача идентификации решается с помощью экспериментально-статис­тических методов, в качестве которых используются математическое пла­нирование эксперимента, которое заключается в выборе необходимых ус­ловий проведения опытов, их количества, необходимого для того, чтобы решить данную задачу с достаточной степенью значимости, а также спосо­бы математической обработки результатов опытов и сопоставление полу­ченных результатов с экспертными. В соответствии с этим планом на Стахановском заводе технического углерода проводилось три серии опы­тов, количество опытов в каждой серии 14, достаточное для математического описания результатов эксперимента.

Варьируя процентным соотношением компонентов сырья от 0 до 100% можно измерить лабораторным методом показатели качества сырья (индекс корреляции для каждого опыта данной серии).

В табл. 10.1 приведена матрица экспериментов, в которую занесены три серии опытов, проведенные на Стахановском заводе технического углерода. В качестве параметра был принят индекс корреляции.

Таблица 10.1

Матрица эксперимента


Номер опыта


Термо-газойль



Коксохимические продукты


Пиролизная смола


ИК

Ic


ИК

IIc


ИК

IIIc


Средняя оценка

ИК


1


100


-


-


92,31


101,73


100,43


98,15


2


-


100


-


147,23


143,89


152,85


147,99


3


-


-


100


132,3


124,27


127,75


128,10


4


50


50


-


120,11


120,55


124,34


121,66


5


50


-


50


112,63


113,99


110,63


112,41


6


-


50


50


144,16


114,67


135,64


137,32


7


50


30


20


111,77


114,67


118,50


114,98


8


60


20


20


111,77


112,60


116,38


113,58


9


70


20


10


102,07


111,41


108,81


107,43


10


70


10


20


99,45


92,89


111,61


103,66


11


80


10


10


99,01


103,20


103,13


104,11


12


40


40


20


121,08


146,12


115,37


117,52


13


40


50


10


120,78


118,27


116,23


118,42


14


40


30


30


116,57


119,91


119,73


119,82








Скачать 1,06 Mb.
оставить комментарий
страница3/4
Ю.Г. Мекинян
Дата28.09.2011
Размер1,06 Mb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх