【正文】 設(shè)計方法，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，是利用焦?fàn)t煤氣中的氨做吸收劑，以HPF為催化劑的濕式氧化脫硫。HPF法脫硫選擇使用HPF(鈷鐵類)復(fù)合型催化劑，可使焦?fàn)t煤氣的脫硫效率達到99%左右。預(yù)冷塔自成循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水從塔下部用預(yù)冷循環(huán)泵抽出送至循環(huán)水冷卻器，用低溫水冷卻至20～25℃后進入塔頂循環(huán)噴灑。煤氣在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫、氰化氰(同時吸收煤氣中的氨，以補充脫硫液中的堿源)。左右，送入硫酸銨工段。然后用脫硫循環(huán)液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。其主要反應(yīng)為：再生反應(yīng)NH4HS + 1／2O2 → NH4OH + S (8)(NH4)2S + 1／2O2 + H2O → 2NH4OH + S (9)(NH4)2S + 1／2O4 + H2O → 2NH4OH + S (10)除上述反應(yīng)外，還進行以下副反應(yīng)2NH4HS + 2O2 → (NH4)2S2O3 + H2O (11)2(NH4)2S2O3 + O2 → 2(NH4)2SO4 + 2S (12)浮于再生塔頂部擴大部分的硫磺泡沫，利用位差自流人泡沫槽，經(jīng)澄清分層后，清液返回反應(yīng)槽，硫泡沫用泡沫泵送人熔硫釜，經(jīng)數(shù)次加熱、脫水，再進一步加熱熔融，最后排出熔融硫磺，經(jīng)冷卻后裝袋外銷。為避免脫硫液中副反應(yīng)鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。同時向蒸氨塔上部加一些稀堿液以分解剩余氨水中的固定銨鹽。其工藝流程圖如下： 氨法HPF脫硫工藝流程 HPF法脫硫操作條件山西南村化工設(shè)計焦炭年產(chǎn)量為150萬噸，與參考文獻[12]中年產(chǎn)145萬噸的漣鋼焦化廠非常相似。① 脫硫液中鹽類的積累脫硫過程中生成的脫硫溶液中(NH4)2S2O3和NH4CNS，在催化再生過程中與氧反應(yīng)生成NH3由于再生反應(yīng)可控制NH4CNS的生成，故脫硫液中NH4CNS的增長速度較為緩慢。② 煤氣及脫硫液溫度當(dāng)脫硫液溫度較高時，會增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。③ 脫硫液和煤氣中的含氨量脫硫液中所含的氨由煤氣供給，煤氣中的含氨量對操作的影響很大，當(dāng)氨硫物質(zhì)的量之比不小于1，煤氣中煤焦油含量不大于50mg／m含萘小于0．5g／m3時，即使一塔操作，其脫硫效率也可達99％左右，脫氰效率大于80％，當(dāng)氨硫物質(zhì)的量之比小于1時，即使采用雙塔脫硫工藝，也必須對操作參數(shù)適當(dāng)調(diào)整后才能保證脫硫效率。④ 液氣比對脫硫效率的影響增加液氣比可使傳質(zhì)面迅速更新，以提高其吸收推動力，有利于脫硫效率的提高。⑤ 再生空氣量與再生時間氧化lkg硫化氫的理論空氣用量不足2m3，在實際再生生產(chǎn)中，考慮到浮選硫泡沫的需要，再生塔的鼓風(fēng)強度一般控制在100m3／(m2由于HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，故可適當(dāng)降低再生空氣量。⑥ 煤氣中雜質(zhì)對脫硫效率的影響生產(chǎn)實踐表明，煤氣中煤焦油和萘等雜質(zhì)不僅對煤氣的脫硫效率有較大影響，還會使硫磺顏色發(fā)黑。⑥ 硫渣再生塔頂部硫泡沫進入熔硫工序，在熔硫過程中產(chǎn)生的硫渣，可送回硫釜中熔硫，這樣還可減輕硫渣對環(huán)境的污染。板框壓濾機操作，設(shè)備費和操作費低，但勞動強度大，操作環(huán)境差，生產(chǎn)的硫膏價值低。ID)的繪制是控制工程設(shè)計的核心內(nèi)容，雖然在設(shè)計新體制中、各版管道儀表流程圖(Pamp。要進行生產(chǎn)過程的控制設(shè)計，必須先要了解生產(chǎn)過程的構(gòu)成及特點。 化工生產(chǎn)過程的構(gòu)成化工生產(chǎn)過程的主體一般是化學(xué)反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)過程中所需的化工原料，首先送入輸人設(shè)備?；瘜W(xué)反應(yīng)后的生成物進入后處理過程，在此將半成品提純?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品并回收未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品，然后進人輸出設(shè)備中貯存。有時，還有能量回收和三廢處理系統(tǒng)等附加部分。包括聲、光信導(dǎo)報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護性系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中．將會有兩類情況出現(xiàn)，一類是設(shè)計的工藝過程已有相同或類似的裝置在生產(chǎn)運轉(zhuǎn)中。另一類是設(shè)計新的生產(chǎn)工藝，則必須熟悉工藝，掌握控制對象，分析擾動因素，并在與工藝人員密切配合下，確定合理的控制方案。但是從發(fā)展的眼光看，要推動生產(chǎn)過程自動化水平不斷提高，使生產(chǎn)過程處在最佳狀態(tài)下運行，獲取最大的經(jīng)濟效益，先進性將是衡量設(shè)計水平的另一個重要標(biāo)準(zhǔn)。如純滯后補償、解耦、推斷、預(yù)測、自適應(yīng)、最優(yōu)等也能借助于計算機的靈活、豐富的功能，較為容易地在過程控制中實現(xiàn)。所以，在考慮控制方案時，必須處理好可靠性與先進性之間的關(guān)系。也就是在眼前設(shè)計時要為將來的提高工作留出后路，不要造成困難。采用DCS等計算機控制系統(tǒng)后．完全可以通過軟件來改變方案．這為方案的改變提供了有利的條件。然而，目前大多數(shù)是先定工藝，再確定設(shè)備，最后再配控制系統(tǒng)。從發(fā)展的觀點來看，控制人員長期處于被動狀態(tài)并不是正常的現(xiàn)象。設(shè)計工作除了要在技術(shù)上可靠、先進外，還必須考慮到經(jīng)濟上的合理性。處理好技術(shù)與經(jīng)濟的關(guān)系，控制水平的提高將會增加儀表等軟、硬件的投資，但可能從改變操作、節(jié)省設(shè)備投資或提高生產(chǎn)效益、節(jié)省能源等方面得到補償。此外，自動化水平的高低也應(yīng)從工程實際出發(fā)，對于不同規(guī)模和類型的工程，做出相應(yīng)的選擇，使技術(shù)和經(jīng)濟得到辨證的統(tǒng)一。主回路是通過流量計過檢測入脫硫塔的脫硫液的流量，變送后與其設(shè)定值進行比較得到偏差。而進入脫硫塔的脫硫液流量勢必會受到進入脫硫塔的煤氣流量的影響，所以將進入脫硫塔的煤氣流量通過流量計檢測反饋給主回路。脫硫液溫度 換熱器設(shè)定值溫度控制器電動調(diào)節(jié)閥熱電偶進換熱器的脫硫液與冷卻水逆流接觸換熱，來降低脫硫液的溫度。從工藝合理性考慮，減小脫硫液流量勢必影響生產(chǎn)工藝過程的負荷，可能影響正常的生產(chǎn)。脫硫液的溫度，與設(shè)定值比較得到偏差送入控制器，控制器根據(jù)一定得算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動調(diào)節(jié)閥。如果達不到要求，溫度偏高或者偏低，都將警報顯示，同時調(diào)控煤氣入口閥門，防止事故發(fā)生。同時通過PLC控制信號，調(diào)節(jié)煤氣管路的閥門?？刂葡到y(tǒng)PLC采用西門子S7200CN，CPU選用221具有6/4個輸入/輸出通道，I/O通道分配如圖PLC控制程序如下： （四）脫硫塔由工藝要求可以知道，在脫硫塔中，需滿足以下的操作條件：（1）合適的溫度（2）合適的壓力（3）液氣比要維持在一個穩(wěn)定合適的范圍內(nèi)（4）合適的填料層持液量（5）填料層的壓降要求（6）填料塔內(nèi)的氣液分布（7）合適液體噴淋密度與填料表面的潤濕（8）除此之外，還要考慮避免攔液、液泛的發(fā)生具體到實際生產(chǎn)中，我們就要全面考慮，綜合出一個可行的方案。因此，我們要選擇一個主控變量，通過控制主控變量，來調(diào)節(jié)脫硫塔中的環(huán)境，進而滿足上述條件，這樣也使整個控制系統(tǒng)，簡潔，經(jīng)濟，可行，易于操作控制。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，以進塔氣、液流量為主控變量比較好。根據(jù)工藝專業(yè)提出的工藝流程圖（PFD)，以及有關(guān)的工藝參數(shù)、條件等情況，確定全工藝過程的控制方案。然后，把工藝控制流程圖（PCD）提交給系統(tǒng)專業(yè)，由系統(tǒng)專業(yè)隨著工程設(shè)計的深入進行，繪制出各版管道儀表流程圖。ID的設(shè)計過程是從無到有、從不完善到完善的過程。ID的設(shè)計，必須待工藝流程完全確定后（但不是工藝流程設(shè)計完全結(jié)束后）才能開始，否則容易造成大返工。ID的設(shè)計一般要經(jīng)過初步條件版、內(nèi)部審核版、供建設(shè)單位批準(zhǔn)版、設(shè)計版、施工版和竣工版等階段后才能完成。圖31 PLC控制系統(tǒng)的組成簡單PLC從圖中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實際的繼電器線路。同時，PLC控制系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)邏輯運算，還具有數(shù)值運算及過程控制等復(fù)雜的控制功能。它是計算機技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景。MCS擔(dān)負著生產(chǎn)過程中水、汽、煤、油、風(fēng)、煙諸系統(tǒng)的主要過程變量的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)及整個單元汽輪發(fā)電機組的負荷控制任務(wù)。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過500個I/O）。而PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，帶點能力越強當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了，至于整個控制體系的應(yīng)用水平呢，這主要是工程商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。PLC模件的I/O點數(shù)有8點、16點、32點。每個模件的I/O點數(shù)有8點和16點，很少使用32點模件。PLC的大底版式機架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活，單個設(shè)備的可靠性更高。 PLC的硬件選型 PLC選型注意事項1. 合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 2. 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。 PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。 對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。 一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。 ③ 機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 PLC 的組成PLC主要有I/O模塊，通訊模塊，處理器模塊，電源模塊組成，除此之外還有各種不同的編程軟件。在這個反應(yīng)流程中，需要控制的對象有：（1） 換熱器的換熱效果，以保證再生塔反應(yīng)的需要；（2） 再生塔反應(yīng)后的脫硫液的溫度。 圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個回路的一組工業(yè)自動化儀表，其中每個儀表(或元件)都用儀表位號來標(biāo)識。儀表位號在管道儀表流程圖和系統(tǒng)圖中的標(biāo)注方法是：字母代號填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號填寫在下半圓中，如圖3—3所示。圖33 儀表位號的標(biāo)注方法在編制儀表位號中，還有一些具體的規(guī)定，現(xiàn)摘要介紹如下。(2)如果同一儀表回路中有兩個以上相同功能的儀表，可用儀表位號加尾綴(大寫英文字母)的方法加以區(qū)別。(3)當(dāng)屬于不同工序的多個檢測元件共用一臺顯示儀表時．顯示儀表位號在回路編號中不表示工序號，只編制順序號；在顯示儀表回路編號后加阿拉伯?dāng)?shù)字順序號尾級的方法表示檢測元件的儀表位號。(4)當(dāng)一臺儀表由兩個或多個回路共用時，各回路的儀表位號都應(yīng)標(biāo)注，例如：一臺雙筆記錄儀記錄流量和壓力時，儀表位號為FR121／PR131，若用于記錄兩個回路的壓力時，儀表位號應(yīng)為PR123／PR124或PR123／124。例如：當(dāng)被測變量為流量時，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注FR，而不是FDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注FY；當(dāng)被測變量為壓差時，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注PDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注PDV。(7)儀表位號的功能字母代號最多不要超過四個字母。圖34 測量點的表示(二)連接線圖形符號儀表圓圈與過程測量點的連接引線，通用的儀表信號線和能源線的符號是細實線。圖35 連接線通用符號是實線當(dāng)有必要標(biāo)注能源類別時，可采用相應(yīng)的縮寫字標(biāo)注在能源線符號之上。當(dāng)通用的儀表信號線為如實線可能造成混淆時，通用信號線符號可在細實線上加斜短劃線(斜短劃線與紉實線成450角)。在復(fù)雜系統(tǒng)中，當(dāng)有必要表明信息流動的方向時，應(yīng)在信號線符號上加箭頭。圖3—8所示為連接線的交叉為斷線；連接線相接不打點。圖38 連接線的交叉與相接的表示方式之一 圖39 連接線的交叉與相接的表示方式之二(三)儀表圖形符號1．常規(guī)儀表圖形符號儀表圖形符號是直徑為12M(或10MM)的細實線圓圈。處理兩個或多個變量(而不采用多變量字母u標(biāo)注)，或處理一個變量但有多個功能的復(fù)式儀表，可用相切的儀表團圓表示。作為分散控制系統(tǒng)一個部件的計算機功能圖形符號，是對角線長為12mm(或10mm)的細實線六邊形。(五)控制閥的圖形符號控制閥的圖形符號分別如表3表35和表36所示；表34執(zhí)行機構(gòu)符號表35控制閥體圖形符號、風(fēng)門圖形符號表36執(zhí)行機構(gòu)中斷時控制閥位置的圖形符號 檢測儀表的選型 溫度測量儀表的選型一、看測溫范圍。當(dāng)使用熱電偶時因溫差熱電勢屬于較微弱的電信號，易受干擾從而引入測量誤差，而熱電阻因為是電流信號不易受干擾，而且又因為有三線制、四線制等可以進一步減少測量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測量范圍的前提下還具有抗干擾性能強的優(yōu)勢，還沒有熱電偶的冷端補償問題的麻煩。當(dāng)然熱電阻的阻值隨溫度而非線性變化會引入系統(tǒng)誤差，而且熱電阻的熱慣性略顯大些，不能夠較好的跟蹤溫度快速和大幅度的變化。 二、了解壓力介質(zhì)類型：簽發(fā)液體會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)基礎(chǔ)會不會破壞傳感器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。 三、確定溫度范圍：通常壓力傳感器會標(biāo)定兩個溫度范圍，取出正常操作的溫度范圍和溫度可襝的范圍。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。 五、弄清輸出信號：壓力傳感器有MV、V、MA及幾數(shù)字輸出等多種類型，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括壓力傳感器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在電氣噪聲或其他干擾信號。如果需要將信號放大，最好采用具有內(nèi)放大的變送器。 流量測量儀表的選型一、常用流量儀表選型流量儀表的選型一般應(yīng)根據(jù)流體介質(zhì)的狀況、對顯示儀表的要求工況、安裝條件及經(jīng)濟性等幾方面進行綜合性分析后決定。正常流量：為滿刻度的70％ ～80％左右。2)線性刻度范圍最大流量：為滿刻度的95％左右。最小流量：為滿刻度的10％左右。3)面積式流量計刻度范