Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay tự động hóa các quá trình sản xuất khá quen thuộc với các nhà máy sản xuất, vì tính hiệu quả về năng suất, tiết kiệm nhân công, tăng độ chính xác của nó và giảm giá thành sản phẩm, do đó nó được đang rất được ưa chuộng và được ứng dụng rộng rãi.Nhờ ứng dụng các phương tiện kỹ thuật tiên tiến, hiện đại như các dụng cụ, các thiết bị và máy điều khiển cho phép thực hiện các quá trình công nghệ theo một chương trình đã được tạo dựng, phù hợp với những tiêu chuẩn cho trước. Có thể nói việc ứng dụng các hệ thống điều khiển trong các thiết bị cũng như toàn bộ hệ thống sản xuất là một bước tiến dài trong sự phát triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử dụng.Bài tiểu luận này xin trình bày về “Tự động hóa trong quá trình cô đặc dung dịch NaOH sử dụng hệ thống cô đặc xuôi chiều 2 nồi ống tuần hoàn trung tâm”.NaOH là 1 chất quen thuộc được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống hằng ngày, nó là nguồn nguyên liệu cơ bản, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp hóa chất và luyện kim, ngành dệt nhuộm, y dược, thuốc trừ sâu, hóa hữu cơ tổng hợp…
MỞ ĐẦU Hiện tự động hóa q trình sản xuất quen thuộc với nhà máy sản xuất, tính hiệu suất, tiết kiệm nhân cơng, tăng độ xác giảm giá thành sản phẩm, ưa chuộng ứng dụng rộng rãi Nhờ ứng dụng phương tiện kỹ thuật tiên tiến, đại dụng cụ, thiết bị máy điều khiển cho phép thực q trình cơng nghệ theo chương trình tạo dựng, phù hợp với tiêu chuẩn cho trước Có thể nói việc ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị toàn hệ thống sản xuất bước tiến dài phát triển làm tăng ổn định hiệu sử dụng Bài tiểu luận xin trình bày “Tự động hóa q trình đặc dung dịch NaOH sử dụng hệ thống cô đặc xuôi chiều nồi ống tuần hoàn trung tâm” NaOH chất quen thuộc sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống ngày, nguồn nguyên liệu bản, sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp nhẹ, cơng nghiệp hóa chất luyện kim, ngành dệt nhuộm, y dược, thuốc trừ sâu, hóa hữu tổng hợp… CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ THIẾT BỊ Q TRÌNH CƠ ĐẶC NaOH BẰNG HỆ THỐNG XI CHIỀU NỒI ỐNG TUẦN HỒN TÂM Phương pháp cô đặc Định nghĩa I Cô đặc q trình làm bay phần dung mơi dung dịch chưa chất không tan bay hơi, nhiệt độ sơi, với mục đích: Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) Thu dung môi dạng nguyên chất (cất nước) Cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất, hệ thống thiết bị đặc (nồi), hay hệ thống có nhiều thiết bị đặc ( nhiều nồi) Q trình gián đoạn liên tục Cơ đặc khơng dùng cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao dung dịch dễ bị phân hủy nhiệt, ngồi làm tăng hiệu số nhiệt độ đốt nhiệt độ sơi trung bình dung dịch, dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt Mặt khác, cô đặc chân khơng nhiệt độ sơi dung dịch thấp nên tận dụng nhiệt thừa q trình sản xuất khác cho q trình đặc Cơ đặc áp suất cao áp suất khí thường dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, để sử dụng thứ ( bay q trình đặc) cho đặc cho q trình đun nóng khác a Một số tính chất vật lý dung dịch liên quan đến q trình đặc Nhiệt hịa tan: Nhiệt hòa tan chất rắn hòa tan dung mơi có hai q trình xảy Do tương tác phân tử dung môi phân tử chất tan mà mạng lưới tinh thể bị phá vỡ trình thu nhiệt Do tạo thành mối liên kết phân tử chất tan phân tử dung kmooi gọi q trình solvat hóa q trình tỏa nhiệt Lượng nhiệt hịa tan tổng lượng nhiệt Khi tính tốn cân nhiệt cho q trình đặc ta cần biết nhiệt hòa tan để thêm b vào hay bớt nhiệt Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ sôi dung dịch thông số kỹ thuật quan trọng tính tốn thiết kế truyền nhiệt đặc Vì vào nhiệt độ sơi dung dịch ta chọn chất tải nhiệt với thơng số vật lý thích hợp, chọn chế độ làm việc hợp lý thiết bị Công nghệ đặc II Có hệ thống đặc: Cơ đặc nồi cô đặc nhiều nôi Do tiểu luận nói quy trình đặc nồi ta tìm hiểu hệ thống đặc nhiều nồi Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi: Nồi thứ nhất, dung dịch đun đốt; thứ nồi vào đun nồi Hơi thứ nồi thứ đưa vào đun nồi thứ v.v…, thứ nồi cuối đưa vào thiết bị ngưng tụ (như hình vẽ đây) Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc phần, nồng độ dung dịch tăng dần lên Điều kiện dể truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sôi, hay phải có chênh lệch áp suất đốt thứ nồi Nghĩa áp suất nồi phải giàm dần thứ nối trước làm đốt cho nồi sau Thông thường nồi đầu làm việc với áp suất dư, cịn nồi cuối làm việc áp suất chân khơng Ưu điểm cô đặc nhiều nồi: Cô đặc nhiều nồi có hiệu kinh tế cao sử dụng đốt so với nồi Phân loại hệ thống cô đặc nhiều nồi Cô đặc nhiều nồi có loại: xi chiều ngược chiều, song song + Cô đặc nồi xuôi chiều: Dung dịch vào nồi tiếp tục chuyển sag nồi nồi nhờ chênh lệch áp suất nồi Còn đốt vào phòng đốt nồi để đốt nóng dung dịch nồi 1, thứ nồi vào phòng đốt nồi 2, thứ nồi vào phòng đốt nồi thứ nồi vào thiết bị tụ Ưu điểm hệ thống cô đặc nhiều nồi xi chiều: Loại có ưu điểm dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất Nhiệt độ nồi trước lớn nồi sau Nhược điểm hệ thống: Nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần, nồng độ dung dịch lại tăng dần làm cho nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối + Hệ thông cô đặc nhiều nồi ngược chiều: Đối với hệ thống di chuyển giống trường hợp xi chiều, cịn dung dịch vào nồi sản phẩm khỏi nồi Ở đây, áp suất nồi trước lớn nồi sau, dung dịch k tự chảy từ nồi sang nồi mà phải dùng bơm để vận chuyển Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt nồi không giảm mấy, lượng nước dùng làm ngưng tụ thiết bị ngưng tụ nhỏ Nhược điểm: Cô đặc ngược chiều cần phải có bơm để vận chuyển dung dịch + Hệ thống cô đặc nhiều nồi song song: Ở hệ thống dung dịch đầu vào đồng thời nồi Sản phẩm đồng thời lấy nồi Hệ thống dùng yêu cầu nồng độ dung dịch k cao lắm, dung dịch cô đặc kết tinh, di chuyển từ nối sang nồi dễ làm tắc ống Cấu tạo thiết bị đặc Có loại cấu tạo thiết bị cô đặc: Thiết bị đặc có ống tuần hồn tâm Thiết bị đặc phịng đốt treo Thiết bị đặc phịng đốt ngồi Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng Thiết bị đặc loại màng Thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng Thiết bị cô đặc loại roto Trong tiểu luận ta sử dụng cấu tạo thiết bị cô đặc có ống tuần hồn tâm: + Cấu tạo: Phịng đốt 1, ống truyền nhiệt 2, ống tuần hoàn tương đối lớn + Hoạt động: Dung dịch ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp –lỏng có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ lên miệng ống, cịn ống tuần hồn thể tích dung dịch lớn so với ống truyền nhiệt lượng tạo ống truyền nhiệt vậy, khối lượng riêng hỗn hợp – lỏng lớn ống truyền nhiệt, bị đẩy xuống Kết thiết bị có chuyển động tuần hồn tự nhiên từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hoàn Vận tốc tuần hoàn lớn hệ số cấp nhiệt phía dung dịch tăng, q trình đóng cặn bề mặt truyền nhiệt giảm Ưu điểm cấu tạo thiết bị này: Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa làm Nhược điểm: Vận tốc tuần hồn bị giảm ống tuần hồn bị đun nóng Sơ đồ dây chuyền sản cô đặc NaOH nồi xuôi chiều ống tuần hoàn III 12345- tâm Dây chuyền hệ thống bao ghồm: Phòng chưa hỗn hợp ban đầu Thùng cao vị Bơm ly tâm Thùng chứa nước ngưng Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 6,7,8- Thiết bị tháo nước ngưng 9,10- Nồi cô đặc 11- Thùng chứa sản phẩm 12- Thiết bị ngưng tụ 13- Thiết bị thu hồi 14- Bơm chân khơng 15- Bơm ly tâm Q trình làm việc hệ thống: Dung dịch từ thùng chứa (1) bơm (3) đưa lên thùng cao vị (2) , qua lưu lượng kế vào thiết bị gia nhiệt (5) Tại thiết bị gia nhiệt (5), dung dịch từ lên ống truyền nhiệt đun nóng đến nhiệt độ sơi vào nồi đặc (9) Sử dụng bão hịa từ ống truyền nhiệt từ xuống để gia nhiệt Nước ngưng tháo nhờ thiết bị tháo nước ngưng (6) đưa vào thùng chưa (4) Tại nồi cô đặc (9), dung dịch chuyển động tuần hoàn từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hồn Do có chênh lệch áp suất nồi (9) nồi (10) nên dung dịch đặc tự chuyển động tiếp sang nồi đặc (10) Cịn thứ bốc lên dùng làm đốt cho nồi sau Hơi đốt vào khoảng trống phía ngồi ống truyền nhiệt sau cấp nhiệt ngưng tụ lại tháo thiết bị tháo nước ngưng (7) đưa thùng chưa (4) Tại nồi cô đặc (10), trình diễn tương tự, sản phẩm dung dịch NaOH đặc đưa thùng chưa (11) Hơi thứ dẫn sang thiết bị ngưng tụ (12) Nước ngưng tháo nhờ thiết bị tháo ngưng (8) Trong thiết bị ngưng tụ (12), thứ từ lên trao đổi nhiệt với nước làm lạnh từ xuống ngưng tụ, chảy vào bể chứa Khí không ngưng qua thiết bị thu hồi bọt (13) bơm chân khơng (14) hút ngồi CHƯƠNG II THỰC HIỆN ĐIỀU KIỂN TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC NaOH SỬ DỤNG HỆ THỐNG XI CHIỀU NỒI ỐNG TUẦN HOÀN Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động: ĐT: Đối tượng tự động hóa; CB: Cảm biến; SS: So sánh; BĐ: Bộ đặt; N: Nguồn; BĐK: Bộ điều khiển; CCCH: Cơ cấu chấp hành; X: Tác động điều chỉnh; Y: Thông số điều chỉnh; Z: Các thông số nhiễu; YPV: Giỏ trị thực tế thụng số Y; YSV: Giá trị đặt thông số Y Dưới tác động nhiễu Z tác động đầu vào X thay đổi, làm cho thông số công nghệ Y thay đổi, hay giá trị đo YPV thay đổi, dẫn đến giá trị sai lệch thay đổi, kéo theo giá trị tác động điều chỉnh µ thay đổi, thiết bị chấp hành đưa tác động điều chỉnh yếu tố đầu vào để bù vào sai lệch làm cho thơng số cơng nghệ Y trở lại bình thường I Yêu cầu điều khiển + Đảm bảo chất lượng cho trình bốc + Đảm bảo cung cấp thứ cho trình + Đảm bảo ổn định mức dung dịch thiết bị II Sơ đồ điều khiển tự động Điều khiển nhiệt độ: Các thiết bị đo điều khiển nhiệt độ dịng đốt nóng dịng nguyên liệu từ thiết bị gia nhiệt nồi đặc đặt hình vẽ + Nhiệt độ dòng đốt: Được thiết bị đo hiển thị ghi, đặt tủ điều khiển + Nhiệt độ dòng nguyên liệu khỏi thiết bị gia nhiệt (5): Cũng thiết bị đo hiển thị ghi đặt tủ điều khiển + Nhiệt độ hai nồi cô đặc: Cũng thiết bị đo hiển thị ghi đặt nồi Điều khiển áp suất Đo áp suất thứ nồi (9) (10) nồi 10 + Đo áp suất dòng thứ từ nồi (9) (10): Thiết bị đo hiển thị ghi, đặt tủ điều khiển + Đo áp suất nồi cô đặc (9) (10): Thiết bị đo hiển thị ghi, đặt nồi Điều chỉnh lưu lượng Đo mức lưu lượng dịng ngun liệu vào, thơng qua thiết bị đo hiển thị ghi Nếu giá trị đo mà lớn giá trị đặt thiết bị tự điều chỉnh cấu chấp hành thông qua việc đóng mở van Điều chỉnh mức Điều chỉnh mức thiết bị gia nhiệt (5): Sử dụng thiết bị đo mức hiển thị ghi, giá trị mức đo thiết bị gia nhiệt lớn giá trị đặt thiết bị tự điều chỉnh độ mở van để tháo nước ngưng Điều chỉnh mức hai nồi cô đặc (9) (10): Sử dụng thiết bị đo truyền xa sau đến thiết bị đo điều chỉnh Nếu mức nước ngưng đo cao giá trị đặt cho phép thiết bị tự điều chỉnh độ mở van để tháo nước ngưng Cảm biến đo độ đậm đặc dung dịch Đo nơng độ dịng sản phẩm trước vào thùng chứa, sử dụng thiết bị cảm biến truyền xa Nếu độ đậm đặc thấp giá trị yêu cầu thiết bị thay đổi độ mở van đốt cho cường độ bốc tăng 11 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN Qua q trình làm tiểu luận: Tự động hố q trình đặc NaOH sử dụng hệ thống xi chiều nồi tuần hồn tâm em có kết luận sau: Đã thu đựơc kiến thức tổng quan q trình tự động hố dây chuyền sản suất Việc tự động hố q trình sản xuất đòi hỏi phải thật logic đơn giản nhằm đem lại hiệu kinh tế cao Quá trình đặc NaOH sử dụng hệ thống xi chiều nồi tuần hoàn tâm phụ thuộc vào nhiệt độ dòng đốt áp suất nồi Ở sơ đồ điều khiển thiết kế thay đổi lượng đốt vào nồi cô đặc (9) để đạt nồng độ cô đặc theo yêu cầu Và ta điều chỉnh mức nước ngưng thiết bị gia nhiệt nồi cô đặc Q trình tự động hố đặc biệt nhà cơng nghệ áp dụng thích hợp đưa cảnh báo kịp thời nhằm bảo vệ thiết bị, tính mạng tài sản nhà máy, tổ chức sản xuất… TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 ... thiết bị Công nghệ cô đặc II Có hệ thống đặc: Cơ đặc nồi cô đặc nhiều nôi Do tiểu luận nói quy trình đặc nồi ta tìm hiểu hệ thống đặc nhiều nồi Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi: Nồi thứ nhất, dung dịch. .. CHƯƠNG III: KẾT LUẬN Qua trình làm tiểu luận: Tự động hố q trình cô đặc NaOH sử dụng hệ thống xuôi chiều nồi tuần hồn tâm em có kết luận sau: Đã thu đựơc kiến thức tổng quan q trình tự động hố dây... Tại nồi cô đặc (9), dung dịch chuyển động tuần hoàn từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hồn Do có chênh lệch áp suất nồi (9) nồi (10) nên dung dịch đặc tự chuyển động tiếp sang nồi đặc