Решениями декабрьского (1963 г.) Пленума ЦК КПСС предусматривается ускоренное развитие химической промышленности, в том числе резкое увеличение в ближайшие годы производства минеральных удобрений и серной кислоты. При этом: «Особое внимание должно быть обращено на комплексную механизацию и автоматизацию химических производств» \
Исходя из указанных решений, предстоит выполнить большой объем работ по автоматизации процессов на сернокислотных заводах .
В результате проведенных в Советском Союзе институтами и заводами исследовательских и опытных работ разработаны и освоены средства и системы автоматизации основных стадий технологического процесса на сернокислотных заводах: обжиг колчедана в печах, окисление сернистого газа в контактных аппаратах, абсорбция сернистого ангидрида и др. Эти работы вместе с проводимой реконструкцией технологического оборудования дали определенный технико-экономический эффект. Однако в свете решений XXII съезда и декабрьского Пленума ЦК КПСС требуется дальнейшее продолжение научно-исследовательских и опытных работ по усовершенствованию автоматики и оптимальному управлению технологическим процессом.
Важной задачей является распространение опыта автоматизации передовых сернокислотных заводов.
Настоящая книга под названием «Автоматизация производства серной кислоты» является вторым переработанным и дополненным изданием книги «Автоматизация оборудования для производства серной кислоты». Новое название книги более соответствует ее содержанию.
Первая часть книги дополнена описанием новых приборов и регуляторов, разработанных в последние годы и являющихся перспективными для сернокислотной промышленности. В этой
1 Ускопрннпе пачиитие химической ппоммш.прнногти — пяжнрйшрр vrnn.
части приводится описание бесконтактных концентратомеров, полярографических газоанализаторов на сернистый газ, электромагнитных расходомеров, влагомеров колчедана, пневматических регуляторов АУС и экстремальных регуляторов.
Вторая часть книги дополнена рассмотрением логарифмических частотных характеристик, исследованием переходных процессов и моделированием систем автоматического регулирования. Приводятся также краткие сведения по оптимальному регулированию (гл. VII).
Третья часть книги дополнена описанием схем автоматизации производства серной кислоты из сероводорода и серы (гл. XIV). В ней также рассматриваются вопросы применения вычислительных устройств и технико-экономической эффективности автоматизации производства серной кислоты (гл. XVI).
ВВЕДЕНИЕ
Серная кислота является одним из основных продуктов химической промышленности и применяется в различных отраслях народного хозяйства: для производства минеральных удобрений, искусственных волокон, органических красителей, капролактама и других продуктов химической промышленности.
За последние годы в Советском Союзе автоматизированы многие технологические процессы сернокислотного производства. В СССР созданы специальные приборы контроля (газоанализаторы, концентратомеры и др.), на базе которых были разработаны и внедрены системы автоматического регулирования основных узлов производства: печей пылевидного обжига колчедана, контактных аппаратов, сушильно-абсорбционных отделений.
Автоматизация сернокислотных заводов включает:
а) централизацию автоматического контроля производства;
б) автоматическое регулирование основных параметров технологического процесса;
в) дистанционное управление отдельными регулирующими органами и агрегатами;
г) сигнализацию предельных значений наиболее важных параметров технологического процесса;
д) блокировку отдельных механизмов транспортирования колчедана и огарка в печном отделении.
Автоматический контроль на действующих контактных заводах серной кислоты централизуется по отдельным узлам (отделениям) технологического процесса (отделение сушки колчедана, печное отделение, контактное, сушильно-абсорбционное) и по сернокислотному цеху в целом. На центральном щите сосредотачиваются приборы контроля наиболее важных параметров технологического процесса (концентрация газа после печного отделения и на входе в контактные аппараты, температуры газа на входе в сушильную башню и т. д.). Кроме того, на этом щите сосредоточены приборы контроля расходов основных потоков сырья (колчедана, серы, газа) и расхода электроэнергии, пара, воды.
Для вновь проектируемых заводов применяется более высокая степень централизации контроля и управления процессом с применением машин типа МАРС и др,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..................'................ 3
Введение ................................... 5
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
Общая характеристика приборов и регуляторов, применяемых
в производстве серной кислоты.................. 7
Г лава I. Контрольно-измерительные приборы............... 8
1. Концентратомеры серной кислоты и олеума.......... 8
2. Плотномеры............................ 37
3. рН-метры.............................. 39
4. Газоанализаторы для измерения концентрации сернистого газа. 42
5. Фотоколориметры на окислы азота и туман серной кислоты ... 53
6. Влагомер колчедана........................ 59
7. Уровнемеры............................ 61
8. Расходомеры............................ 65
9. Дозаторы сыпучих материалов.................. 70
10. Сигнализаторы.......................... 73
Глава II. Автоматические регуляторы................... 79
1. Пневматические регуляторы................... 79
2. Электрические регуляторы.................... 105
3. Машины автоматической регистрации и первичной переработки информации............................. 131
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава III. Системы регулирования и их дифференциальные уравнения . . 133
1. Объекты регулировани'я и регуляторы технологических процессов хими .ского производства .................. 133
2. Дифференциальные уравнения объектов регулирования .... 138
3. Дифференциальные уравнения звеньев регуляторов....... 156
4. Дифференциальные уравнения замкнутых систем регулирования. 164
Глава IV. Передаточные функции и частотные характеристики систем
регулирования............................... 172
1. Понятие об операторном исчислении............... 172
2. Типовые звенья и передаточные функции системы регулирования
в разомкнутом и замкнутом состоянии............... 176
3. Частотные характеристики.................... 185
4. Логарифмические частотные характеристики.......... 195
5. Учет некоторых нелинейностей в отдельных звеньях системы регулирования........................... 199
Глава V. Определение оптимальных параметров регуляторов производственных процессов............................ 203
1. Устойчивость систем автоматического регулирования...... 203
2. Качество процессов регулирования............... 211
3. Определение оптимальных параметров регуляторов производственных процессов........................ 218
4. Определение переходных процессов в системах автоматического регулирования........................... 229
407
Глава VI. Определение динамических параметров объектов регулирования. Настроечные параметры промышленных регуляторов........ 248
1. Определение динамических параметров объектов регулирования 248
2. Настроечные параметры промышленных регуляторов...... 264
Глава VII. Взаимосвязанное регулирование производственных процессов. 273
1. Раздельное и взаимосвязанное регулирование сложных объектов .................................. 273
2. Определение параметров перекрестных (внешних) связей регуляторов ............................... 274
Глава VIII. Оптимальное регулирование.................. 279
1. Коррекция стабилизирующих регуляторов............ 279
2. Экстремальное регулирование.................. 282-
3. Экстремальное регулирование посредством стабилизирующего регулятора и модели объекта................ 286
часть третья автоматизация производства серной кислоты
Г лава IX. Схема контактного производства серной кислоты. Автоматизация барабанов для сушки колчедана.................... 290
1. Схема контактного производства серной кислоты......... 290
2. Автоматизация барабанов для сушки колчедана......... 293
Глава X. Автоматизация печей для обжига колчедана........... 303
1. Автоматизация печей с кипящим слоем............. 303
2. Автоматизация печей для пылевидного обжига колчедана .... 308
Глава XI. Автоматизация промывного отделения............. 328
Г лава XII. Автоматизация контактных аппаратов............ 335
Глава XIII. Автоматизация сушильно-абсорбционного отделения и
склада кислоты.............................. 349
1. Автоматизация сушильно-абсорбционного отделения...... 349
2. Автоматизация склада кислоты ................. 366
Глава XIV. Автоматизация производства серной кислоты из сероводорода
и серы................................... 368
1. Производство серной кислоты из сероводорода методом мокрого катализа............................... 368
2. Производство серной кислоты из природной серы........ 372
Г лава XV. Автоматизация башенного производства серной кислоты . . . 375 Глава XVI. Применение вычислительных устройств в производстве серной
кислоты и технико-экономический аффект автоматизации производства 390
1. Централизация контроля и управления в контактном производстве серной кислоты........................ 390
2. Применение вычислительных устройств............. 391
3. Технико-экономический эффект автоматизации производства серной кислоты........................... 398
Литература.................................. 400
Цена: 300руб.
