Катионитовый способ умягчения воды
Влияние жесткой воды на трубопроводы и отопительное оборудование, ее умягчение при помощи катионита. Проект автоматизации технологической схемы химической очистки воды на катионитовых фильтрах. Обоснование параметров контроля, регулирования, сигнализации.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.03.2015 |
| Размер файла | 22,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Описание технологического процесса
- 2. Выбор и обоснование параметров контроля, регулирования и сигнализации
- 3. Обоснование выбора технических средств автоматизации (ТСА)
- 4. Описание функциональной схемы автоматизации (ФСА)
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
В производстве случайное кратковременное попадание жесткой воды с систему очень быстро выводит из строя теплообменное оборудование, трубопроводы. Даже небольшой слой отложений солей на поверхности теплообменного оборудования приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи и увеличению расхода топлива. Трубопроводы зарастают настолько, что их производительность падает в несколько раз. Поэтому в тех процессах, где допустимо использование воды с некоторым содержанием солей, ее жесткость ограничивается еще меньшими значениями.
Катионитовый способ умягчения воды основан на способности практически нерастворимых в воде органических или неорганических веществ, называемых катионитами, обменивать содержащиеся в них активные группы катионов (натрия, водорода), на катионы кальция или магния воды, обусловливающих ее жесткость. Катиониты КУ-2 - 8 представляют собой высокомолекулярные полимерные соединения макропористой структуры, содержащие функциональные группы кислотного характера, способные к реакциям катионного обмена.
Умягчаемую воду фильтруют через слой катионита, при этом катионы Са2+ и Мg2+ из воды переходят в катионит, а в воду переходят катионы Na+ или Н+. В результате вода становится мягкой. При помощи катионитового способа умягчения достигается весьма глубокий эффект умягчения. Умягчающая способность катионита постепенно истощается. Ее можно восстановить путем регенерации, пропуская через катионит раствор поваренной соли.
В процессе получения умягченной воды нужно осуществлять контроль различных технологических параметров. Осуществление такого контроля требует применения современных контрольно-измерительных приборов.
Целью данной курсовой работы является автоматизация процесса химической очистки воды на катионитовых фильтрах.
1. Описание технологического процесса
Фильтрованная вода используется в производстве умягченной воды с одновременным снижением ее щелочности. Сущность умягченной воды заключается в том, что в воде снижают концентрацию катионов кальция и магния, обусловливающих жесткость воды. Это достигают методом катионирования.
Фильтрованная вода поступает в одноступенчатый теплообменный аппарат "Ф1", уровень которого не должен превышать значения 3,2 м. В качестве ионообменного материала в аппарате используется катионит и анионит. В аппарате поддерживается оптимальная температура 40 °С. Умягченная вода поступает далее в технологический процесс. Регенерацию проводят 6 % раствором хлористого натрия, который с помощью насоса поступает из емкости "ЕМ1", уровень в которой 0,21 м. Отработанный раствор, загрязненный солями Ca и Mg отводят из аппарата в емкость "ЕМ2". Очистка отработанного раствора осуществляется в реакторе "Р", допустимый уровень которого 0,42 м, снабженном мешалкой. В отработанный раствор при температуре 40 °С и перемешивании подают с помощью насоса раствор соды из емкости "ЕМ3", с допустимым уровнем 0,11 м. Одновременно в реактор с помощью насоса подают 5% раствор щелочи до создания pH=9.5. Полученную суспензию из реактора насосом подают на намывной фильтр, уровень в котором не должен превышать 1,6 по технологии. Очищенный раствор NaCl из намывного фильтра с помощью насоса подается в промежуточную емкость "ЕМ5", с допустимым уровнем 0,43 м. Далее с помощью насоса отводится в емкость "ЕМ1" для осуществления следующего цикла регенерации. Осадок солей из намывного фильтра отводят в емкость "ЕМ6" с допустимым по технологии уровнем 0,21 м и далее используют на стадии предварительного фильтрования.
Для предотвращения коррозионных процессов в паровых котлах, тепловых сетях, системе горячего водоснабжения, которые усиливаются с повышением температуры воды, возникает необходимость удаления из нее растворенных агрессивных газов - кислорода и углекислоты. Такой процесс называется обескислороживанием воды и является следующим после умягчения.
2. Выбор и обоснование параметров контроля, регулирования и сигнализации
Оборудование, участвующее в производстве получения умягченной воды на катионитовых фильтрах, требует внимательного анализа при организации систем управления.
Для получения умягченной воды с показателями качества, соответствующими регламентированному уровню, необходимо осуществить измерение и контроль параметров технологического процесса.
После анализа технологического процесса получения умягченной воды на катионитовых фильтрах был произведен выбор контролируемых параметров, представленный в таблице 1.
Таблица 1 - Таблица контролируемых, регулируемых и сигнализируемых параметров.
|
Параметры производственного процесса |
Пределы отклонений параметров |
Оптимальное значение параметра |
Допустимая погрешность контроля |
Примечание |
|||
|
Возможных с учетом аварийных ситуаций |
Допустимых по технологии |
Абсолютная |
Относительная % |
||||
|
1. Уровень в емкости с раствором NaCl (ЕМ1) м |
0,1…0,3 |
0,19…0,21 |
0,2 |
±0,01 |
5,3 |
КР |
|
|
2. Расход жидкости, поступаемой из емкости с раствором NaCl (ЕМ1) в филитр (Ф 1) м3/ч |
0,3…0,5 |
0,38…0,42 |
0,4 |
±0,02 |
5,2 |
К |
|
|
3. Уровень в катионитовом фильтре (Ф1) м |
2,2…3,8 |
2,8…3,2 |
3 |
±0,2 |
7,1 |
КР |
|
|
4. Температура в катионитовом фильтре(Ф1) °С |
20…40 |
27…33 |
30 |
±3 |
6,2 |
К |
|
|
5. Уровень в реакторе (Р) м |
0,3…0,5 |
0,38…0,42 |
0,4 |
±0,02 |
5,2 |
К |
|
|
6. Ph среды в реакторе (Р) |
4…15 |
9…10 |
9,5 |
±0,5 |
5,5 |
КС |
|
|
7. Температура в реакторе (Р) °С |
30…50 |
36…44 |
40 |
±4 |
5,2 |
К |
|
|
8. Уровень в емкости с раствором соды (ЕМ3) м |
0,06…0,14 |
0,09…0,11 |
0,1 |
±0,01 |
4,7 |
К |
|
|
9. Уровень в емкости с щелочью (ЕМ4) м |
0,05…0,15 |
0,09…0,11 |
0,1 |
±0,01 |
4,2 |
К |
|
|
10. Уровень в намывном фильтре (ПФ) м |
1…2 |
1,4…1,6 |
1,5 |
±0,1 |
7,1 |
К |
|
|
11. Уровень в емкости с очищенным раствором NaCl (ЕМ5) м |
0,3…0,5 |
0,37…0,43 |
0,4 |
±0,03 |
3,9 |
К |
|
|
12. Уровень в емкости с осадком (ЕМ6) м |
0,15…0,25 |
0,19…0,21 |
0,2 |
±0,01 |
5,2 |
К |
|
|
13. Скорость вращения мешалки реактора (Р) об/мин |
25…55 |
35…45 |
40 |
±5 |
7,1 |
КР |
|
|
14. Расход жидкости, поступаемой из емкости с раствором NaCl (ЕМ1) в филитр (Ф2) м3/ч |
0,3…0,5 |
0,38…0,42 |
0,4 |
±0,02 |
5,2 |
К |
|
|
15. Уровень в катионитовом фильтре (Ф2) м |
2,2…3,8 |
2,8…3,2 |
3 |
±0,2 |
7,1 |
КР |
|
|
16. Температура в катионитовом фильтре(Ф2) °С |
20…40 |
27…33 |
30 |
±3 |
6,2 |
К |
3. Обоснование выбора технических средств автоматизации (ТСА)
Обоснование выбора технических средств автоматизации, включающих отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации.
Придерживаясь необходимых значений, был произведен выбор средств автоматизации, согласно позиционному обозначению на функциональной схеме и сведен в единую таблицу 2 "Спецификация приборов и средств автоматизации".
Таблица 2 - Спецификация приборов и средств автоматизации
|
Позиция |
Наименование и техническая характеристика |
Тип, марка, обозначение документа, опросного листа |
Код оборудования |
Завод-изготовитель |
Единица измерения |
Количество |
Масса |
Примечание |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
1а |
Поплавковый датчик уровня |
NM-298 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
1 |
||||
|
1б, 3б, 15б |
Регулятор уровня жидкости |
ЕКС-347 |
Danfoss(Дания) |
шт |
3 |
||||
|
1в |
Соленоидный клапан |
EMMETI 220 |
EMMETI(Италия) |
шт |
1 |
||||
|
2,14 |
Массовый кориолисовый расходомер |
TME-R |
KOBOLD(Германия) |
шт |
2 |
||||
|
3а,15а |
Магнитнострикционный поплавковый датчик уровня |
NMT-R-1208 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
2 |
||||
|
3в, 15в |
Соленоидный клапан |
TORK |
ООО "ОВЕН" |
шт |
2 |
||||
|
4, 7, 16 |
Термометр цифровой |
DTM-R-F5 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
3 |
||||
|
5 |
Байпасный роликовый уровнемер |
NBK-R-M |
KOBOLD(Германия) |
шт |
1 |
||||
|
6а |
промышленный измерительный преобразователь |
рН-4121 |
Теплолидер |
шт |
1 |
||||
|
6б |
рН-метр |
рН-4121 |
Теплолидер |
шт |
1 |
||||
|
8, 9, 11 |
Байпасный уровнемер |
NBK-03 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
3 |
||||
|
10 |
Надставной роликовый уровнемер |
NBK-R-04 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
1 |
||||
|
12 |
Пластиковый байпасный роликовый уровнемер |
NBK-15 |
KOBOLD(Германия) |
шт |
1 |
||||
|
13а |
Датчик скорости вращения |
DZA-2 |
Premex |
шт |
1 |
||||
|
13б |
Регулятор частоты |
C100 |
ОптимЭлектро |
шт |
1 |
4. Описание функциональной схемы автоматизации (ФСА)
вода катионит умягчение трубопровод
Контроль и регулирование уровня раствора NaCl в емкости ЕМ1 осуществляется следующим образом: поплавковый датчик уровня NM-298 (1а) с помощью движущегося поплавка через стенку измерительной трубки приводит в действие герконы. Величина электрического сигнала пропорциональна уровню жидкости. На основании полученного сигнала регулятор уровня жидкости ЕКС-347 (1б) осуществляет контроль и регулировку уровня в заданных границах, посылая сигналы на соленоидный клапан EMMETI 220 (1в), меняющий значение уровня.
Контроль расхода жидкости, поступающей из емкости с раствором NaCl (ЕМ1) в фильтр (Ф1) осуществляется следующим образом: массовый кориолисовый расходомер TME-R (2) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль и регулирование уровня жидкости в катионитовом фильтре (Ф 1) осуществляется следующим образом: магнитнострикционный поплавковый датчик уровня NMT-R-1208 (3а) с помощью измерительной трубки получает эхо-сигнал, а микроэлектронная схема преобразует полученный сигнал в стандартизированный аналоговый. На основании полученного сигнала регулятор уровня жидкости ЕКС-347 (3б) осуществляет контроль и регулировку уровня в заданных границах, посылая сигналы на соленоидный клапан TORK (3в), меняющий значение уровня.
Контроль температуры в катионитовом фильтре (Ф1) осуществляется следующим образом: термометр цифровой DTM-R-F5 (4) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в реакторе (Р) осуществляется следующим образом: байпасный роликовый уровнемер NBK-R-M (5) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль и сигнализация активности ионов водорода (pH) в реакторе (Р) осуществляется следующим образом: промышленный измерительный преобразователь pH-4121 передает сигнал на pH-метр pH-4121, который отображает действительное значение на дисплее, а также имеет встроенный сигнализатор и, в случаях превышения pH среды в реакторе, посылает электрический сигнал на сигнальную лампу (HL).
Контроль температуры в реакторе (Р) осуществляется следующим образом: термометр цифровой DTM-R-F6 (7) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в емкости с раствором соды (ЕМ3) осуществляется следующим образом: байпасный уровнемер NBK-03 (8) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в емкости с щелочью (ЕМ4) осуществляется следующим образом: байпасный уровнемер NBK-03 (9) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в намывном фильтре (ПФ) осуществляется следующим образом: надставной роликовый уровнемер NBK-R-04 (10) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в емкости с очищенным раствором NaCl (ЕМ 5) осуществляется следующим образом: байпасный уровнемер NBK-03 (11) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль уровня жидкости в емкости с осадком (ЕМ 6) осуществляется следующим образом: пластиковый байпасный роликовый уровнемер NBK-15 (12) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль и регулирование скорости вращения мешалки реактора (Р) осуществляется следующим образом: датчик скорости вращения DZA-2 (13а) измеряет скорость вращения мешалки и передает полученный сигнал на регулятор частоты C100 (13б), который, в свою очередь, на основании полученных данных воздействует на электродвигатель, тем самым поддерживая скорость вращения мешалки реактора в заданном интервале.
Контроль расхода жидкости, поступающей из емкости с раствором NaCl (ЕМ1) в фильтр (Ф 2) осуществляется следующим образом: массовый кориолисовый расходомер TME-R (14) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Контроль и регулирование уровня жидкости в катионитовом фильтре (Ф 2) осуществляется следующим образом: магнитнострикционный поплавковый датчик уровня NMT-R-1208 (15а) с помощью измерительной трубки получает эхо-сигнал, а микроэлектронная схема преобразует полученный сигнал в стандартизированный аналоговый. На основании полученного сигнала регулятор уровня жидкости ЕКС-347 (15б) осуществляет контроль и регулировку уровня в заданных границах, посылая сигналы на соленоидный клапан TORK (15в), меняющий значение уровня.
Контроль температуры в катионитовом фильтре (Ф 2) осуществляется следующим образом: термометр цифровой DTM-R-F5 (16) снимает показания и отображает полученные значения на дисплее.
Заключение
В данной курсовой работе был предложен один из вариантов автоматизации технологической схемы химической очистки воды на катионитовых фильтрах.
После автоматизации технологического процесса существенно увеличилось качество продукта, повысилась эффективность производства и уменьшились затраты на сырье, т.к. ритмичность производства стала более высокой из-за замены человека в управлении самим технологическим процессом.
Список использованных источников
- 1. Битюков В.К., Гаврилов А.Н., Емельянов А.Е., Пятаков Ю.В., Руководство к выполнению курсового проекта по автоматизации. - В.,2006. - 54с.
2. Абрамов Н.Н., Водоснабжение. - М., Стройиздат,1974.
3. ООО "КОБОЛД РУС" [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://kobold-rus.ru. Дата обращения: 12.12.2014
4. Инженерная энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://engineeringsystems.ru. Дата обращения: 28.12.2014.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Оценка качества воды в источнике. Обоснование принципиальной технологической схемы процесса очистки воды. Технологические и гидравлические расчеты сооружений проектируемой станции водоподготовки. Пути обеззараживания воды. Зоны санитарной охраны.
курсовая работа [532,4 K], добавлен 02.10.2012Задачи обработки воды и типология примесей. Методы, технологические процессы и сооружения для очистки воды, классификация основных технологических схем. Основные критерии для выбора технологической схемы и состава сооружений для подготовки питьевой воды.
реферат [1,2 M], добавлен 09.03.2011Расчет мембранного аппарата. Определение количества мембранных элементов, составление балансовых схем по движению воды и компонента, подбор насосного оборудования для обеспечения требуемого рабочего давления при подаче воды в мембранный аппарат.
контрольная работа [245,6 K], добавлен 06.05.2014Составление информационной модели автоматизации подогрева воды. Обоснование параметров, подлежащих сигнализации и блокировке. Расчёт одноконтурной и каскадной системы регулирования. Сравнение динамических характеристик. Реализация рассчитанной системы.
курсовая работа [657,8 K], добавлен 26.12.2014Нормативные документы, регламентирующие производство и контроль качества воды. Типы воды, ее загрязнение и схемы очистки. Системы распределения воды очищенной и воды для инъекций. Контроль систем получения, хранения и распределения, валидация системы.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.03.2010Применение аммиачной обработки питательной воды. Разработка структурной и функциональной схемы системы автоматизации регулирования кислотно-щелочного баланса питательной воды в трубопроводе теплоэнергоцентрали. Расчет параметров настройки регулятора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.04.2014Проблемы воды и общий фон развития мембранных технологий. Химический состав воды и золы ячменя. Технологическая сущность фильтрования воды. Описание работы фильтр-пресса и его расчет. Сравнительный анализ основных видов фильтров для очистки воды.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 08.05.2010Строение теплообменных устройств с принудительной циркуляцией воды. Процесс автоматизации водогрейного котла КВ-ГМ-10: разработка системы автоматического контроля, регулирование температуры прямой воды, работа электрических схем импульсной сигнализации.
курсовая работа [973,2 K], добавлен 08.04.2011Особенности воды, её химические и физические свойства, определение жёсткости и методы ее устранения. Неблагоприятное воздействие жесткой воды на техническое и промышленное оборудование, а также на ткань, посуду, продукты питания и кожу человека.
курсовая работа [33,5 K], добавлен 16.05.2009Обоснование необходимости очистки сточных вод от остаточных нефтепродуктов и механических примесей. Три типоразмера автоматизированных блочных установок для очистки. Качество обработки воды флотационным методом. Схема очистки вод на УПН "Черновское".
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.04.2015
