Федеральное агентство по образованию и науке Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Самарский Государственный Технический Университет

Инженерно-технологический факультет

Кафедра “Химия и технология органических соединений азота”

Курсовая работа по СУХТП

На тему:

Разработка принципиальной схемы автоматической

системы управления производства нитробензола.

Выполнила: студентка 5-ИТ-3

Платонова А. М.

Проверил: Кирьяков Г. Е.

Самара 2008

Содержание.

1. Краткое описание технологического процесса. Характеристика объекта управления. Специфика автоматизации опасных производств.

2. Анализ существующей автоматической системы управления, рекомендации по её усовершенствованию.

3. Постановка задачи управления на основании проведённого анализа.

4. Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования.

5. Выбор и обоснование методов и средств контроля, регулирования, сигнализации, защиты и блокировки. Составление спецификации на выбранные технические средства.

6. Описание разработанной автоматической системы управлений технологическим процессом.

1. Краткое описание технологического процесса. Характеристика процесса управления. Специфика автоматизации потенциально опасных производств.

1.1 Краткое описание технологического процесса.

Процесс производства нитробензола является непрерывным и состоит из следующих стадий:

-приготовление кислотной смеси;

-нитрование бензола до нитробензола;

-кислая промывка нитробензола;

-содовая и водная промывка нитробензола.

Приготовление кислотной смеси проводится из меланжа или концентрированной азотной кислоты (48-52%) и технической серной кислоты (44,6-45,7%). ФНА=69-71%. Смеситель снабжен рубашкой, в который подаётся оборотная вода, для охлаждения кислотной смеси. Температура кислотной смеси в смесителе должна быть не более 40 ⁰ С. После наполнения хранилища кислотная смесь перемешивается в течение 2 часов и анализируется в цеховой лаборатории. Аппарат подсоединен к системе абсорбции.

Нитрование бензола HNO₃ в среде H₂SO₄ описывается уравнением:

HNO₃ + H₂SO₄ => H₂O + NO₂ + HSO₄^-

C₆H₅H + NO₂⁺  (C₆H₅HNO₂)⁺  C₆H₅NO₂ + H⁺

Нитрование проводят при температуре 50-60 ⁰С и оптимальном ФНА=70,07%.

Реакция нитрования экзотермичная. Q_р-ции=123 кДж/моль.

Нитрование бензола проводят в каскаде из последовательно соединённых двух нитраторов, основного нитратора, с трубчатой поверхностью теплообмена и пропеллерной мешалкой и буферного нитратора со змеевиками, пропеллерной мешалкой, шнек-подъёмником и центробежным сепаратором. Необходимое время пребывания реакционной массы на стадии нитрования не менее 50 минут.

В зону смешения основного нитратора дозируют бензол через дозатор и кислотную смесь через дозатор кислотной смеси.

В нитраторах основном и буферном поддерживается температура 50-60⁰С, автоматически подачей оборотной воды в межтрубное пространство и змеевики.

Процесс нитрования ведут при разряжении 20-50 Па, нитрозные газы поступают через конденсатор на абсорбцию.

Плотность НБ в основном нитраторе должна быть в пределах 1,17-1,175 г/см³, массовая доля азотной кислоты от 1,0 % до 4 %, модуль не менее 2.

В буферном нитраторе плотность нитробензола должна быть в пределах 1,180-1,200 г/см³, массовая доля азотной кислоты от 0,2 до 1,0 %, модуль не менее 2.

При достижении в нитраторах температуры 60⁰С происходит автоматически отсечка дозирования компонентов, при Т=100⁰С в реакционной массе производится аварийный слив дистанционно или по месту в пустой аварийный бак.

Нитробензол из буферного нитратора поступает в сепаратор. Отработанная кислота через узел рециркуляции частично в основной нитратор для создания необходимого модуля, избыток кислоты поступает в разбавитель, куда поступает кислая вода из аппарата кислой промывки. Разбавление в разбавителе ведётся при температуре не выше 60⁰С. Температура в разбавителе регулируется автоматически подачей оборотной воды в змеевики.

Промывку нитробензола от минеральных кислот ведут в аппарате, снабженом змеевиками, мешалкой шнек подъёмником и совмещён с центробежным сепаратором.

Кислый нитробензол поступает самотёком из сепаратора.

В аппарат кислой промывки через ратаметр дозируют воду из сети в таком количестве, чтобы плотность ОК в разбавителе, куда поступает кислая вода, была в пределах 1,58-1,62 г/см³. Кислая вода через узел рециркуляции частично возвращается в котёл аппарата для создания модуля не менее 3. Температуру в аппарате поддерживают не более 40 ⁰ С.

Нейтрализацию остатков кислот в нитробензоле проводят раствором соды с массовой долей 9-11% в совмещённом аппарате.

Нитробензол поступает на промывку в два последовательно соединённых аппаратов совмещённого типа, со статическими сепараторами, соединённые по принципу противотока. Маточник из статического сепаратора аппарата содовой промывки поступает в сепаратор, где происходит дополнительное разделение нитробензола и маточника.

Перед перекачиванием маточника проверяют его плотность, которая должна быть не менее 1,1 г/см³ и рН=7-8. Температура в аппарате содовой промывки должна поддерживаться не более 40 ⁰С, модуль не менее 2.

Приготовление раствора соды производится в здании приготовления раствора. Раствор готовят с массовой долей 9-11 %.

Подготовленный раствор перекачивается при помощи центробежного насоса в ёмкость раствора соды, в здании нитрации. Из ёмкости раствор соды через дозёр подаётся на очистку нитробензола в аппарат содовой промывки.

Промывку нитробензола проводят водой в двух промывных аппаратах совмещённого типа со статическими сепараторами, соединённых по принципу противотока. Нитробензол из аппарата содовой промывки поступает в аппарат водной промывки, сюда поступает вода из второго аппарата водной промывки.

Нитробензол из второго промывного аппарата после разделения в статическом сепараторе поступает в сепаратор для дополнительного разделения от воды. Температура в сепараторе нитробензола менее 50 ⁰С. Уровень нитробензола в сепараторе должен быть не менее 60 см. из сепаратора нитробензол самотёком поступает в хранилище.

1.2 Характеристика процесса управления.

В технологическом процессе необходимо контролировать параметры:

- дозировку всех компонентов;

- температуру реакционной массы в аппаратах;

- скорость вращения мешалок;

-уровень в компонентах.

Необходимо обеспечить автоматическую отсечку дозировки компонентов и сброс реакционной массы в аварийную ёмкость при резком увеличении температуры выше заданного значения.

1.3 Специфика автоматизации потенциально опасных производств.

Производство нитробензола является потенциально взрыво- и пожароопасным. Вследствие чего все датчики, исполнительные механизмы и другое оборудование по автоматизации должно быть во взрыво- и пожаробезопасном исполнении.