В данном дипломном проекте сушильно-абсорбционное отделение скц рассматривается как объект управления

В данном дипломном проекте сушильно-абсорбционное отделение СКЦ рассматривается как объект управления.

Поставлена и решена задача автоматизации процесса сушки и абсорбции, сделана содержательная и математическая постановка задачи управления, выбран алгоритм управления, выполнен выбор информационного и технического обеспечения системы автоматизации.

Разработаны схема автоматизации, схема КТС, конструктивный чертеж, схема внешних соединений.

В данной работе рассмотрены вопросы по охране труда и технике безопасности, рассчитан экономический эффект от внедрения системы автоматизации и срок окупаемости капитальных вложений.

МАЗМҮНЫ

1 Технологиялық бөлім..................................................................10

1.1 Қысқаша сипаттама.....................................................................10

1.2 Шикізат пен қалдық газдардың сипаттамасы...........................10

1.3 Күкіртқышқыл цехы...................................................................12 1.3.1 Цехтың жалпы сызбасы..............................................................12

1.3.2 Газды қүрғату...............................................................................13

1.3.3 80₃ абсорбциясының технологиясы...........................................16

2 Арнайы бөлім..................................................................................20

2.1 ҚАБ басқару нысаны ретіндегі сипаттамасы............................20

2.2 ҚАБ технологиялық кешенін басқару қүрылымын таңдау.....22

2.3 Жуй^нің математикалық қамтамасыз етілуі.............................24 -

2.3.ЬЖ^йшғітП^ШтёШТй^^............... .7..:....:......................26

2.3.2 ҚАБ басқару алгоритмі.......................................................,.......27

2.4 Техникалық қамтамасыз етілуі..................................................32

2.5 Ақпараттық қамтамасыз етілуі...................................................37

2.6 Бағдарламалық қамтамасыз етілуі..............................................40

3 Экономикалық бөлім..................................................................42

3.1 Жаңа басқару жүйесін ендірудің техникалық-экономикалық негіздері........................................................................................42

3.2 ТПАБЖ қүруга кететін шығынды анықтау...............................43

3.2.1 ТПАБЖ жүмысымен байланысты қосымша шығындар

есебі...............................................................................................44

3.2.2 Қызметшілердің жалақысын есептеу.........................................45

3.3 Экономикалық тиімділік және өзін-өзі ақтау мерзімі анықтамасы..................................................................................49

4 Еңбек қорғау................................................................................52

4.1 Қауіпті және зиянды өндірістік факорларды талдау................52

4.2 Үйымдастыру шаралары.............................................................54

4.3 Техникалық іс-шаралар...............................................................55

4.3.1 Электрқауіпсіздігін қамтамасыз ету...........................................55

4.3.2 Жермен байланыстыру сақтығы есептері..................................55

4.4 Санитарлық-гигиеналық іс-шаралар.........................................58

4.4.1 Ауаны тазартуды үйымдастыру..................................................58

4.4.2 Жеке сақтандыру қүралдарымен қамтамасыз ету....................58

4.4.3 Шудан сақтандыру......................................................................58

4.4.4 Табиғи және жасанды жарықтандыру үйымдастыру................59

4.5 Өртке қарсы шаралар..................................................................60

Қорытынды..................................................................................61

Әдебиеттер....................................................................................62

Қосымша......................................................................................64

Осы уақытта өте маңызды міндет ретінде шикізатты кешенді түрде қайта өндеуді, қор жинақтау техникасын, азқалдықты, қаддықсыз және энергия жинақтау технологиясын кеңінен қолдану, шикізаттың, материалдардың барлық жергілікті түрлерін айналымға тарту, екіншілік қорды кәдеге асыру болып табылады.

Көптеген түсті металлургия кәсіпорындарындарында өнделіп, атмосфереға лақтырылып жатқан күкіртқүрамды газ қалдықтарын кәдеге асырудың өткір проблемасы бар.

Осы кезде күкіртқүрамды газдарды кәдеге асырудың негізгі тәсілі ретінде күкірт қышқылын өндіру болып табылады.

Күкірт қышқылы өндіріс көлемі бойынша химиялық заттардың арасында алғашқы орындардың қатарында келеді. Ол халық шаруашылығының көптеген салаларында қажетті өнімдердің кең көлемде ассортименттерін алу үшін қолданыла отырып, оған деген мүқтаждық үнемі өсіп келеді.

Түсті металлургияның қалдық газдарынан күкірт қышқылын алу күкіртқышқылдық өндірістің аса маңызды шикізаттық қоры болып табылады. Металлургиялық кәсіпорындарда қалдық газдарды қайта өндеу әуе бассейнін ластанудан сақтау проблемасымен үздіксіз байланысты. Түсті металлургиядағы күкіртқышқылдық құрылғылар күкіртқүрамды газдардың қалдықтарын күкірт қышқылына өндіре отырып, негізгі өндірістің атмосферадағы ауаны зиянды өнеркәсіптік қалдықтардан тазартуына қызмет етуге арналған газдан тазарту қүрылғысының функциясын орындайды. Соған қарамастан жоғары кешендендірілгені мен шикізатты толық пайдалануына байланысты

Металлургиялық газдардан алынған күкірт қышқылының өзіндік қүны химиялық өнеркәсіптің күкіртқышқыл цехтарынан алынган қышқылдың өзіндік қүнынан едәуір төмен.

Сондықтан түсті металлургияның алдында түрған мәселенің бірі күкірт газдарының қалдықтар базасындағы күкіртқышқылдық өндірісті одан әрі жетілдіру болып табылады.

Күкіртқышқылдық өндірісті жетілдірудің ең қажетті элементтерінің бірі — автоматтандыру.

Бақылау мен реттеуді автоматтандыру, технологиялық процестерге автоматты басқару жүйелерін ендіру еңбек пен жабдықтаудың өнімділігін елеулі арттыруға мүмкіндік береді, оның орнықтырақ жүмыс істеуін қамтамасыздандырады, сапасын көтере, өздік қүны мен шикізатты жоғалтуды түсіре отырып, өнім шығаруын арттырады, сонымен қатар адамды өндірістік процестерге тікелей қатысудан босатады, химиялық, әсіресе, күкіртқышқылдық өндіріс үшін өте қажетті қауіпсіздік пен еңбектің зиянсыз жағдайларын толығымен қүрайды.

1 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1.1 ӨМК-ға қысқаша сипаттама

ӨМК-ң қүрамына қорғасын және мырыш зауыттары кіреді. Қорғасын мен мырышты алу үшін тасып әкелінген қорғасын-мырыштық сульфидтік концентрат қолданылады. Зауытқа шикізат Зыряновск және Лениногорск Тау-байыту комбинаттарынан келіп түседі, сонымен қатар Ираннан тасып әкелінген қорғасын-мырыштық сульфидтік концентраттар қолданылған.

Күкірт қышқылын өндірісіне арналған шикізат ретінде қорғасын өндірісінің агломашинасы мен мырыш өндірісінің ҚҚ пештерінің қалдықтарының күкірт газы қызмет етеді.

1.2 Шикізат пен қалдық газдардың сипаттамасы

Концентрат зауытқа сыйымдылығы әрқайсысы 3-5 тонна келетін металл контейнерлерімен келіп түседі. Келіп түскен контейнерлердің ылғалдылығы 12-18% көлемінде болады. Олар қүрғату барабанында ылғалдылығы 5-8% болғанша қүрғатып, транспортерлер жүйесімен қоймаға қайтарылады. Зауытқа келіп түсетін қорғасын-мырыштық концентраттардың сипаттамасы төмендегі кестеде көрсетілген:

1.1 кесте — Қорғасын шикізатының құрамы

РЬ	Zп	Си	Ag	S	Ғе	SiO2	СаО
31-64	37-12	1,4-9	859-2500	9-25	3-13	0,5-12	1,0

1.2 кесте — Мырыш шикізатының құрамы

шығысындағы қалдық газдардың сипаттамасы

Зауытқа келіп түскен сульфидті кендер мен концентраттар шикіқұрамға ұшырап, концентраттар, қождамалар және айналымдар балқымасы қаттамалық шикіқүрам қоймасында өндіріледі.

Дайын қаттама шикіқүрамын күйежентектеуге өнімділігі 30-120 м³/тонна арнайы шикіқұрамды орта деңгейлендіру машинага беріледі. Агломерация кезінде шикіқұрамның химиялық және физикалық реакция өзгерісі жүреді. Негізгі химиялық реакциялар ауа оттегінде сульфид қышқылы реакциясының процесін жүруін анықтайды. Астынан үрлеу агломерациясы кезінде шикіқүрамның негізгі қабатының жануы төменнен жоғары қарай орындалады, күйдіру және күйежентектеу процесін интенсификациялау мақсатында сапасы көбірек агломерат алу мен газда 80₂ құрамын көбейтуде оттегі 24%-ке дейін байытылган үрлейтін агломерация тәсілі қолданылады. Агломератты тісті үсатқыштан кейін агломашинадан өткізу үш фракцияға жіктеледі. Ірісі шахтада балқытуға бағытталады, жеңілі шахтаға келіп түседі, ал өлшемі 15-25 мм болатын ортаншысы агломашинаға қайта қайтарылады.

Артық айналмалы агломератты ірі шикіқүрам нашар жанады және негізгі қабатының жануы үшін құрамындағы отыны жетіспейді. Зауыт жұмысшыларының бақылауы бойынша шикіқұрамның ең жақсы жануы материаддың жану қабатының үлкендігі 5-8 мм-ден аспаған кезде жүреді. Ауадағы газ режимін тандау аглогаздан барынша көп мөлшерде күкіртті алу жағдайын туғызу мақсатында анықталады. Осы мақсатта процесті аглогазда Ѕ0₂ қоспасы көбейтілуі үшін жүргізеді. Бай газдар ылғалдандыру мұнарасына, сонан кейін қатты бөлшектерден тазарту үшін электрофильтрге, электрофильртден күкіртқышқыл цехына жіберіледі.

Құрғақ тазартудан кейін күкірт газы шаю бөлімінде газда бу түрінде кездесетін қалдық тозаңдар мен барлық зиянды қоспалардан толық тазартылған болу керек. Бұл негізінде газды шаю мүнарасындағы күкірт қышқылының судағы ерітінділерімен шаю арқасында жүзеге асып, соның арқасында бір-біріне қарама-қарсы жылжыған сұйық пен газ арасынды қажет болатын байланыс қамтамасыздандырылады. Мұнда тәжірибелі түрде қалдық тозаңдар мен зиянды қоспалардың бөлігі толығымен шығарылып тасталады.

Шаю бөлімінен шыққан күкірт газы құрғату агенті ретінде 92,5-95% күкірт қышқылы қолданылатын арнайы құрғату мүнарасында құрғатудан өтеді.

Құрғатылған газ жылуалмасу және байланыс аппаратынан тұратын байланыс түйініне түседі. Мұнда күкірт ангидриді ванадий байланыс массасыңда күкірттенгенше қышқылданады.

Газ байланыс бөлімінен кейін абсорбцияға келіп түседі. Абсорбция процесінде түрлі шоғырланудағы қышқыл пайда болуы мүмкін: моногидрат (Н₂S0₄ шоғырлануы - 100%), олеум (моногидратта Ѕ0₃ ерітіндісі) және үлкен шоғырланудағы күкірт қышқылының ерітіндісі. Абсорбция процесін екі абсорберде жүргізеді: олеумді және моногидратты. Моногидраттың бір бөлігі олеум және құрғату мүнарасының жинағына тоқтамастан беріліп отырады.

Газ моногидрат абсорберінің шығысында бүріккіұстағыштан өтіп, түтіншығарғыш арқылы атмосфераға лақтырылады.

Аппаратураға кері әсер беруі (тез бүзылуға алып келеді) және абсорберде мықты күкірт қышқылы S0₃-ті жүту процесіне әкеліп, газда су буының болуы күкірт қышқылының конденсациясына әкеліп соқтыратындықтан, күкірт қышқылының өндірісінің байланыс бөліміне түскенше, шаю бөлімінен шыққан күкірт газы барынша толық қүрғатылуы керек. Күкірт газын құрғатудың технологиялық процесі мықты күкірт қышқылының су буын тығыз жүтуы қасиетінде егізделген. Құрғатуды арнайы құрғату мұнарасында жүргізеді, мұнда газ шоғырлануы 92,5-95% Н₂Ѕ0₄ сулағыш күкірт қышқылымен ағысқа қарсы қозғала отырып, онымен осы мұнарадағы салманың бетінде жанасады. Құрғату мұнарасының жақсы жұмыс істеуі құрғату процесінің физика-химиялық негізін дұрыс пайдалану кезінде қамтамасыздандырылады. Қышқылдың су буын жұтуымен қатар құрғатылып жатқан газдың күкірт ангидридін де жүтуы жүріп жатқанын ұмытпаған жөн.

Құрғату қышқылының қоспасы мен газ құрғату процесінің температурасынан Ѕ0₂-нің шығындарының берілгендері 1.4 кестеде келтірілген.

1.4 кесте — Құрғату қышқылының қоспасы мен процесс температурасына байланысты Ѕ 0₂-нің шығындарының берілгендері

Құрғату мұнарасында су буын жұтуы суды жұтатын қышқыл қызып, оның жиі буланғанынан тұманның пайда болуына да байланысты. Сулау қышқылының температурасы көтерілген сайын, пайда болатын тұманның мөлшері көбейіп, шамасынан (5 мг/м³) біраз асып кетуі мүмкін. Газдағы күкіртқышқылды тұманның (мг/м³) әр түрлі температура мен сулағыш құрғату қышқылының қоспаларының құрғату мұнараларынан кейінгі құрамы

1.5 кестеде келтірілген.

1.5 кесте — Құрғату мұнарасынан кейінгі газдағы күкіртқышқыл тұманның (5 мг/м³) қүрамы

жылуалмасуларды коррозияға ұшыратып, аппаратураға қосымша зиянын тигізеді және мұржадан лақтырылған газдармен бірге күкірттің де шығынының көбеюіне әсерін тигізеді.

Сондықтан газдың өте жақсы қүрғатылуына мыналар үсынылады:

а) құрғату мұнарасын 93-95% Н₂S0₄ қоспасы бар қышқылмен

сулау; Ь) бірінен кейін бірі қосылған екі қүрғату мүнаралардың қатар жүмыс істегенде, газ жүрген кезде біріншісін қоспасы 90-92% Н₂Ѕ0₄ қышқылмен сулау, ал екіншісін — 93-95% Н₂Ѕ0₄ қоспасымен. Сонда бірінші мұнарада тұманның пайда болуы тәжірибе жүзінде болмайды, ал екінші мұнарада газ біріншісімен салыстырғанда құрғағырақ болып

келгендіктен, оның пайда болуы азаяды; с) құрғату мұнарасына сулауға келіп түскен қышқылдың температурасын 45-55 °С деңгейінде ұстап тұру.

Құрғату мұнарасының циклында күкірт қышқылы келесі сызба бойынша айналымға түседі: жинақ — тиеу насосы — бүркеніш құбырлы мұздатқыштар — тегеурінді күбі — мұнара. Құрғату мұнарасы қышқылға берік кірпішпен шегенделген болаттан жасалған вертикальді цилиндр болып табылады.

Түбінің газ кіретін жағына қарама-қарсы бетінде қышқылдың шығуына арналған штуцер орналасқан. Қышқылға берік кірпіштен жасалған мұнараның түбіне оттық тор қойылады. Оған қышқыл мен газдың тию бетінің үлкеюі үшін Раши сақинасын, салманы орналастырады.

Сақиналардың өлшемдері: 150x150; 120x120; 100x100; 80x80, оларды диаметрі үлкен сақинадан бастап, диаметрі кішісіне қарай екі қатардан орналастырады, ал салманың басқа көлемі 50x50 мм сақинаның тығыз қатарлары.

Газ мұнараның төменгі бөліміне кіріп, салма арқылы суланатын қышқылға қарсы ағыспен жоғары көтеріледі.

Айналым жинағындағы қышқыл 40-45 °С температураға дейін салқындатылу үшін тиелген үрлегіштермен

бүркенішқұбырлы мұздатқышқа беріледі. Қысым күбісі арқылы өздік ағынмен мүнараның үлестіруші ыдысына беріледі. Одан қышқыл 6 сегменттен тұратын бөлгіш плитаға келіп түседі. Сегменттерде бүйір тесігі бар болат стақандар орналасқан. Қышқыл стақандардың қабырғаларындағы тесіктерден өтіп, салманы дымқылдандырады.

Мұнарадан ағып шыққан қышқыл жүтылған сумен сүйытылған, және оның температурасы газдағы су буының конденсациясының жылылығының нәтижесінде көтеріліп отырады.

Құрғату мүнарасының циклындағы қышқылдың

концентрациясы моногидратты абсорбердің циклындағы қышқылдар жинағына берілуге қолдау алып отырады. Құрғату мұнарасының циклындағы қышқылдың артығы дайын өнім қоймаға жіберіледі.

Моногидратты сүйыту мен қүрғатылған қышқылды айдаудың үздіксіз жүргендігі қүрғату процесінің орнықтырақ болуына өте қажет.

Құрғатылған газда қалған ылғалдылығының максимал шамасы 0,01% құрайды.

1.3.3 Ѕ0₃ абсорбциясы технологиясы

Түйісу аппараты алдындағы S0₂ алғашқы қоспасына тәуелді болатын, 80₃ қоспасымен түйісуден соң, сонымен бірге катализатордағы түйісу дәрежесіне қышқылдануына қарай қол жеткізілген қышқылдану процесінде абсорбцияға газ келе бастайды.

Абсорбция процесі келесі тендеумен өрнектеледі:

n=1 болғанда жоғарғы тендеуге сәйкес моногидрат немесе 100% күкірт қышқылы түзіледі. n <1 болған жағдайда моногидраттағы еркін S0₃ ерітіндісін құрайтын олеум алынады. n >1 болған жағдайда бастапқы реагенттердің өзара әсері нәтижесінде күшті күкірт қышқылы түзіледі, егер, су буы мен күкірт ангидриді тікелей әсерлессе, онда үсакдисперсті күкіртқышқылдық тұман түзілгендігі білініп, жүзеге асырылуы екіталай техникалық мәселе туындар еді. Ѕ0₃ күкірт қышқылының судағы күшті ерітіндісімен өзара әсерлескенде басқалай көрініс болады. Бұл жағдайда қышқыл шоғырланады, өйткені күкірт ангидриді ондағы суды өзіне қосып алып қышқыл түзеді.

S0₃ жүтылуы оны сіңіруші қышқыл жүтқыш-ерітіндінің максимум шоғырлану деңгейі 98,3% Н₂80₄ жеткенде жақсы жүреді.

Ѕ0₃ абсорбциясының толықтығы оның жүтқыш ерітіндісінің концентрациясы 98,3-98,5%) Н₂ S0₄ болғанда қышқылдың температурасына тәуелді болмайды.

Егер қышқыл концентрациясы жоғары болса, онда Н₂80₄ молекулалары S 0₃ түзе отырып ыдырай бастайды да абсорбция процесін қиындатады.

S0₃ жеткілікті толық абсорбциясын қамтамасыз ету үшін абсорбция мұнарасы салмасының күйін, салма мен ылғалдың жеткілікті бөлінуін, құрғату және жуу бөлімдеріндегі күкірт қышқылының тұманынан газды тазарту және газды қүрғатуды үнемі қадағалап отыру керек.

Сонымен бірге, процестің белгілі бір температуралық режімін және ылғалдандырушы қышқылдың белгілі бір мөлшерін қамтамасыз етіп отыру қажет.

Абсорбердің шығару түтігінен шыққан газда тұман болмауы жақсы абсорбцияның негізгі көрсеткіші болып табылады; тұман газда шамамен 20 мг/м³ (немесе 0,0005% S0₃) болган жағдайда ғана көріне бастайды. Абсорбцияның олеумді және моногидратты абсорбердің тізбектеле қосылу кезіндегі технологиялық режімі 1.6 кестеде келтірілген.

1.6 кесте — Олеумді және моногидратты абсорбердің тізбектеле қосылуы кезіндегі абсорбцияның технологиялық режімі

Абсорбция аппараты	Олеумдік мүнара,	Моногидратты мүнара,
	кіру/шыгу	кіру/шыгу
Температура, °С
газдың	80-150/60-70	60-70/80
қышқылдың	45-60/60-70	50-60/55-70
қышқыл
концентрациясы, %
(массамен)	18,5-20,0/22,0-24,0	98,3-98,7/98,0-99,0

Абсорбция процесін екі абсорбция мұнараларымен жүргізіледі (олеумдік және моногидратты). Олеумдік абсорбер құрғату мұнарасы сияқты биіктігі 1,5 м болат цилиндрден тұрады. Ішкі бөлігін тек оттық тордың орналасуы биіктігіне шегендейді, сонымен бірге мұнараның табаны мен газ қорбын шегендейді. Қондырғы өлшемі 50x50 мм керамика сақиналардан және өлшемі 25x25 мм болатын біршама ұсақ сақиналардан тұрады.

Мұнарадағы газдың өтуі жылдамдығы 1 м/с жетсе, ал өту тығыздығы сағатына 8-15 м³/м² (мұнараның көлденең қимасы) аралығында болады.

Моногидратты абсорбердің құрғату мұнарасынан елеулі айырмашылығы жоқ, бірақ оның өлшемдері біршама үлкен болуы мүмкін (биіктігі 15 м кем емес және т.б.). Газдың жылдамдығы

1 м/с тең, өту тығыздығы 20 м/(мт) кем емес. Салма қатарластырып қойылған 50x50 мм өлшемді сақиналардан тұрады.

Мұнараның сулау құрылғысы құрғатушы мұнараның сулау құрылғысына ұқсас.

Газ түйісу арқылы бөлінген соң ангидридті мұздатқыш арқылы өтіп, олеумді мұнара абсорбцияға түседі, онда әдетте 104-105% Н₂S0₄ (яғни 18-20% еркін S0₃ құрайтын олеум) қамтитын қышқылмен суланады. Олеумнің араластырылымдағы ерітіндісі абсорбция барысында газдағы барлық S0₃ 30-дан 70% дейін жұтады, сөйтіп 20-24% еркін S0₃ жететін жоғарырақ концентрацияға бекиді.

Абсорберден шыққан олеумге моногидратты абсорберді сулау циклі жинағынан тиісті мөлшерде қышқыл қосады. Олеум мұздатқыш арқылы үрлегішпен мұнараға сулауға беріліп, бір бөлігі өнім түрінде қышқылдар қорына барып қосылады.

Газ олеум абсорберінен концентрациясы Н₂S0₄ 97,0-99,0% қышқылмен суланатын моногидратты абсорберге түсіп, онда S0₃ бір бөлігі олеумдік абсорберден қалған газда жұтылады. Сулайтын абсорберде қышқыл 98,5-99,0% Н₂S0₄ дейін бекиді және қызады. Ол моногидрат қоспасына ағып, онда құрғату бөлімінің құрғату мұнарасынан қышқыл қосылады. Осы процесті жүзеге асыру барысында қажетті суды құрғатушы қышқыл қоспасы арқылы жіберген жөн.

Ыстық қышқыл сорғыш арқылы моногидрат қоспасынан суыту үшін моногидратты мүздатқышқа жіберіліп, қайтадан абсорбер сулануына келіп түседі.

Моногидраттың бір бөлігі үздіксіз олеум және сульфат . мүнарасы қоспасына беріліп түрады.