Интеграция тепловых процессов и автоматизация участка концентрирования нитрата аммония в производстве азотных удобрений

  Уважаемая комиссия и члены кафедры!  Вашему вниманию представлена дипломная работа бакалавра (доклад???) на тему: «Интеграция тепловых процессов и автоматизация участка концентрирования нитрата аммония в производстве азотных удобрений».

  Во всем мире, и в частности в Украине азотные удобрения имеют важное хозяйственное и народное значение. А их производство является трудоёмким, и требует больших затрат энергии в виде газа.

  Неотъемлемой частью технологического производства азотных удобрений является концентрирование нитрата аммония при помощи выпаривания.

  Классическая схема выпаривания (показывается второй слайд) является энергоёмкой, с непрерывным режимом работы и с большими затратами энергии в виде газа.

  Поэтому необходимо принять меры по энергосбережению и автоматизации этого процесса. (с помощью рекуперации?)

  Для этого мы провели расчет классической схемы выпаривания с исходными данными: (показывается третий слайд) при помощи трехкорпусной выпарной  установки. И получили на выходе такие данные тепловых потоков: (показывается 4 слайд).

  По этим данным мы провели пинч-анализ (показывается 5 слайд). Для этого мы представили технологические потоки на температурно-энтальпийной плоскости в виде диаграммы, где красным цветом указана горячая составная кривая, а синим -  холодная. Мы видим, что энергия, требуемая для для нагрева исходного раствора — равна ???кДж, а энергия, необходимая для охлаждения холодных потоков равна - ???кДж. Расположим эти кривые так, чтобы чтобы достичь наименьшее значени разности температур между холодными и горячими составными кривыми (дельта Т мин). (показывается слайд 6). При сдвигании кривых, мы поняли что имеем дело с пороговой задачей. Несмотря на то, что в пороговых задачах при дельта Т мин меньше дельта Т порог. отсутствует компромиссное решение между стоимостью оборудования в некоторых случаях мы можем использовать для проэктирования таких задач методы, разработанные для «пинчевых» задач. В этом случае при увеличении дельта Т мин. , общая приведенная стоимость оборудования будет уменьшатся, вплоть до принятия значения дельта Т порог. Поэтому мы принимаем значение дельта Т минимальное= дельта Т пороговое  = 25 градусов. И далее решаем уже стандартную «пинчевую» задачу.

  Решив, мы видим, что можем рекуперировать ???кДж тепла, и при этом остается нагреть всего 790 кДж тепла. Построим «сеточную диаграмму» (показывается слайд 7), На которой расположим теплообменники, использую правила ЦэПэ. Так как у нас всего один холодный поток, а горячих три, то мы, соблюдая правила, разделяем нагреваемый   поток на 3 составляющих. Располагаем теплообменники на этой диаграмме и считаем тепловую нагрузку каждого. Для первого она равна - ???кДж, для второго - ???кДж, для третьего - ???кДж. Ставим одну горячую утилиту с тепловой нагрузкой — 790 кДж.

  Получаем новую технологическую схему выпаривания: (показываем слайд 8). На ней расположены пластинчатые теплообменники между потоками горячего концентрата и холодным потоком исходного раствора нитрата аммония. Площадь поверхности теплообменников посчитана с помощью программы CAS200. И является соответственно для первого рекуперативного теплообменника - ???м квадратных, для второго - ??? метров квадратных, и для третьего - ??? метра квадратных.

  Проведем автоматизацию полученной технологической схемы выпарки. (показываем слайд 9). Система автоматизации предназначена для поддержки оптимальных параметров работы оборудования в процессе концентрирования нитрата аммония. Это позволяет увеличить срок работы оборудования и уменьшить  затраты энергоносителей.  Рассмотрим функции спроектированной системы:

-  контроль расхода греющего пара

-  контроль температуры

-  сигнализация состояния электродвигателей

-  дистанционное управление включением электродвигателей, насосов и вентиляторов

-  автоматическое управление расхода вещества на теплообменниках

Система автоматизации строится на базе агрегатных средств АКЕЗР. Для измерения давления используем измерительный преобразователь САПФИР-22ДИ. Для измерения температур в процессе выпаривания используем термоэлектрический преобразователь сопротивления с медным чувствительным элементом ТСМ-0879. Для измерения расхода ипользуется датчик -диафрагма камерная ДК-6. Как вторичный прибор — используется универсальный прибор «ДИСК-250», который позволяет работать с сигналами тока, напряжения или сопротивления. Для регулировки подачи исходного раствора в выпарной аппарат используется электрический исполнительный механизм МЭО с заслонкойД100. Кроме этих контуров регулирования и контроля в данной работе используется дистанционное управление электродвигателями.

  Вот тут надо сказать что то про БЖД (показываем слайд 11)

и мы видим, что хоть нитрат амония — достаточно вредное вещество, но спроектированная система является безопасной для жизнедеятельности и здоровья человека, и соответсвует всем существующим нормам.

  Так как главной задачей работы стояло сократить расходы теплоносителей, проведем экономический анализ разработанного проекта. (показываем слайд12)

  При внедрении проекта предприятие несет капитальные затраты (или инвестиции), связанные с разработкой проекта, а также с приобретением и установкой необходимого оборудования, средств програмного обеспечения и тп. При использовании инноваций предприятие получает определенный эффект в виде прироста прибыли. Посчитав экономический эфффект и получив такие результаты:

 — мы пришли к выводу, что внедрение разработанной схемы пинч-интеграции является экономически выгодной для предприятия , производящего азотные удобрения, и мы рекомендуем использовать данную схему при производстве аммиачной селитры.

  Вывод: (показываем слайд 13) Мы провели пинч интеграцию тепловых процессов, в части выпаривания, в производстве азотных удобрений, и выполнили, все поставленные задачи и цели, в итоге получили работоспособную. экономически выгодную схему выпаривания нитрата аммония.