Технические науки / 12. Автоматизированные системы управления на производстве

К.т.н. Ковалюк Д.О., Скобеліна М.І.

Національний технічний університет України «КПІ», Україна

АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА АЗОТНОЇ КИСЛОТИ ПІД АТМОСФЕРНИМ ТИСКОМ

Азотна кислота – один із найважливіших продуктів в хімічній промисловості. По об’єму виробництва азотна кислота посідає друге місце після сірчаної. Азотна кислота є сировиною для багатьох продуктів, які застосовуються у промисловості та сільському господарстві. У зв’язку із бурхливим розвитком виробництва мінеральних добрив у наш час швидкими темпами зростає об’єм видобутку азотної кислоти.

Виробництво азотної кислоти можна розділити на три основні групи [1]:

ü Виробництво під атмосферним тиском;

ü Виробництво під підвищеним тиском;

ü Комбіноване виробництво азотної кислоти (аміак окислюють під атмосферним, а оксиди азоту переробляють у кислоту під підвищеним тиском).

Одним із найбільш поширених і простих технологічних способів отримання азотної кислоти є виробництво під атмосферним тиском. Даний спосіб включає наступні етапи.

Для очищення повітря від сторонніх газів його зазвичай промивають у скрубері водою для видалення механічних забруднень, а відтак фільтрують крізь суконні фільтри. Підготоване у такий спосіб повітря, а також аміак подаються в систему за допомогою вентилятора.

До надходження в каталізатор газову суміш раз фільтрують через поролітовий або картонний фільтр, який розміщено у верхній частині конвертора, змонтованого безпосередньо на котлі-утилізаторі.

У прямотечійному котлі по змійовику перетікає вода, яка, нагріваючись, перетворюється в пароводяну емульсію, що розділяється в сепараторі на пару та воду. Пара із сепаратора через змійовик-перегрівник у верхній частині котла надходить до заводської системи. Температура пари становить 723 К, тиск – 4 МПа. За такої системи охолодження нітрозних газів їх температура знижується від 1100 до 430 К. Надалі вони охолоджуються у двох послідовно ввімкнених холодильниках. У першому холодильнику виділяється конденсат, що містить 2–3 % HNO₃, у другому холодильнику – конденсат, що містить уже 25–30 %.

Циркуляція зрошувальної кислоти здійснюється за допомогою відцентрових насосів, які подають її в колони через водяні холодильники. Зазвичай кислота відводиться з першої або другої за напрямком газу колони. Нітрозний вентилятор підсмоктує в систему повітря в такій кількості, щоб вміст кисню у викидних газах підтримувався в межах 3,5–5%.

Основним завданням автоматизації є підвищення ефективності керування процесом в абсорбційній башті, покращення його властивостей, зменшення витрат сировини та енергії, збільшення продуктивності процесу. В роботі запропоновано схему автоматизації абсорбційної башти.

Рис. 1. Схема автоматизації абсорбційної башти

Контур 1 забезпечує контроль тиску в трубопроводі після насосу 1. Контур 2 забезпечує контроль рівня нітрозних газів в абсорбційній башті. Контур 3 забезпечує контроль тиску в трубопроводі після насосу 2. Контур 4 забезпечує контроль температури у водяному холодильнику 13. Аналогічно для наступних колон.

Висновок

В роботі розглянуто процес виробництва азотної кислоти під атмосферним тиском та запропоновано схему автоматизації абсорбційної башти, впровадження якої дозволить забезпечити високу якість та ефективність процесу.

Література

1. Лукінюк М. В. Контроль і керування хіміко-технологічними процесами: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл.: У 2 кн. Книга 1. Методи та технічні засоби автоматичного контролю хіміко-технологічних процесів [Текст] : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл., які навчаються за напрямом «Хімічна технологія та інженерія».  – К.: ІВЦ “Видавництво «Політехніка»”, 2012. – 336 с. : іл. – Бібліогр.: с. 328–330. – 300 пр. – ISBN 978-966-622-530-9.