Функциональная схема АСК давления газообразного аммиака и азота, АСР температуры газа в зонах диссоциатора, расхода и соотношения "азот – диссоциированный аммиак" станции приготовления контролируемой атмосферы

Назначение, функции и параметры агрегата, его разновидности и функциональные особенности, статические и динамические характеристики. Контроль и регулирование температуры, расхода и соотношения. Спецификация, принципы и направления ее составления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Курсовая работа

Функциональная схема АСК давления газообразного аммиака и азота, АСР температуры газа в зонах диссоциатора, расхода и соотношения «азот - диссоциированный аммиак» станции приготовления контролируемой атмосферы

1. Назначение, функции и параметры агрегата

В печах термической и термохимической обработки применяют различные контролируемые атмосферы, в том числе получаемые при сжигании природного газа с коэффициентом расхода воздуха 0,25-0,3 (эндогаз) и коэффициентом расхода воздуха 0,5-0,95 (экзогаз), при диссоциации аммиака, из технического азота и др. В табл. 1 приведены характеристики некоторых контролируемых атмосфер, применяемых в термических отделениях прокатных цехов металлургических заводов.

Таблица 1. Состав защитных атмосфер (температура точки росы (-40) - (-50))

Тип атмосферы	Состав, % (объемн.)	Метод производства
		СО		Сжигание природного газа при б=0.95; очистка С и Очистка технического азота от с добавкой диссоциированного аммиака Диссоциация аммиака
Азотная (экзогаз)	1-2	1-2	96-96.5
Азотная	4-5	-	95-96
Водородная	75	-	25

Упрощенная технологическая схема получения контролируемой атмосферы из диссоциированного аммиака показана на рисунке 1. Жидкий аммиак из баллонов испаряется в испарителе 1 при 20-30° С. Газообразный аммиак проходит через диссоциатор и разлагается при 1000° С. Применение катализатора, часто окиси железа, понижает температуру диссоциации на 100° С и более.



Й - жидкий аммиак из баллонов; II - вода; III - воздух; IV - готовая контролируемая атмосфера; 1 - испаритель; 2 - регулятор давления; 3 - диссоциатор; 4 - скруббер; 5 - комплект приборов для измерения температуры; 6 - водяной холодильник; 7 - газоанализатор на водород; 8 - фреоновый холодильник; 9 - блок осушки; 10 - влагомер; 11 - расходомер готовой атмосферы; 12 - манометр; 13 - камера сжигания; 14 - расходомер воздуха; 15 - регулятор соотношения диссоциированный аммиак - воздух; 16 - регулятор температуры в диссоциаторе; 17 - расходомер диссоциироваииого аммиака; 18 - регулятор уровня в испарителе; 19 - клапаны

Рисунок 1 - Технологическая схема получения диссоциированного аммиака и система контроля и автоматики

Из диссоциатора смесь водорода и азота (75% И2 и 25% N2) проходит через змеевик испарителя, отдавая тепло жидкому аммиаку, и идет в скруббер где освобождается от следов аммиака, растворяющегося в воде. После скруббера смесь газов поступает в водяной и фреоновый холодильники 6 и 8, а затем в блок осушки, где осушается силикагелем или алюмогелем до точки росы (-40) - (-50)° С.

Для уменьшения взрывоопасности смеси газов и в случае, когда нужна защитная атмосфера с более низким содержанием водорода, часть водорода сжигается в камере 13, а полученные пары воды конденсируются в холодильниках 6 и 8.

2. Вид агрегата

1- испаритель; 2 - диссоциатор; 3 - камера сжигания; 4 - трубчатый холодильник; 5 - камера охлаждения; 6 - блок сушки; 7 - система регулирования состава газа

Рисунок - 2 Установка ДА-ЗОС (ОКБ-674) для приготовления атмосферы из аммиака

На рисунке 2 показана конструкция установки для изготовления атмосферы из аммиака ДА-ЗОС (ОК.Б-674). Вся установка состоит из блоков: испарителя аммиака с диссоциатором, сжигания, охлаждения газа и осушки. В блок испаритель-диссоциатор входят испаритель аммиака, диссоциатор и трубчатый холодильник. Испаритель представляет собой металлический сосуд высокого давления со сферическими днищами и предохранительным клапаном. Испаритель имеет змеевиковый и электрический подогреватели жидкого аммиака. Диссоциатор изготовляют в виде шахтной электропечи, футерованной огнеупорным кирпичом с жароупорной ретортой, заполненной катализатором. Температура контролируется и регулируется автоматически.

Блок Сжигания состоит из камеры сжигания, системы контроля и автоматического регулирования состава газа. В камере находится катализатор горения. Водяная рубашка служит, для отвода избытка тепла от камеры.

Блок охлаждения газа состоит из трубчатого холодильника с гидравлическим затвором, камеры охлаждения с ребристыми охладителями и холодильных установок. Блок сушки состоит из двух силикагелевых осушителей и электрокалорифера для подогрева воздуха. Наружные стенки осушителя охлаждаются водой. В электрокалорифере находится теплоизоляция и съемный электронагреватель. Ниже приведена техническая характеристика установки ДА-ЗОС

Производительность в м²/ч…… 30

Установленная мощность кВт…. 29

Рабочая температура диссоциатора в°С 650-700

Напряжение сети в B……… 220/380

Состав атмосферы:

без дожигания водорода……. 75% Н₂, 25% N₂

с дожиганием водорода…… 4-20% Н₂, 80-96% N₂

Точка росы в°С,………. -40 -50

Габаритные размеры в мм…… 3400Х 3300Х 2325

Из отдельных блоков можно составлять установки; например, могут быть смонтированы следующие установки: с диссоциацией аммиака без последующего сжигания, с диссоциацией аммиака с частичным сжиганием, с сушкой или без нее, для очистки технического азота, для частичного сжигания водорода с сушкой или без нее. Кроме того, эти блоки могут быть использованы и для монтажа установок других типов атмосфер.

Существует адсорбент - «молекулярные сита». Такое название адсорбент имеет потому, что размер его пор приближается к размеру молекул. Если размер молекул поглощаемого вещества превышает размер пор адсорбента, то они не проходят и не поглощаются, если же меньше, то они проникают в адсорбент и поглощаются им.

Этот адсорбент представляет собой кристаллическое вещество, сходное с искусственно приготовленными алюмосиликатами - цеолитами. Сушка газа с помощью «молекулярных сит» может быть доведена до точки росы (-70) - (-80)°С. Когда молекулярные сита насыщаются поглощенными веществами, их очищают путем регенерации при температуре 300-350° С.

При использовании молекулярных сит для сушки и разделения веществ конструкции существующих установок с силикагелем или этаноламинами должны быть изменены, так как десорбция поглощенных молекулярными ситами веществ происходит при более высоких температурах, а также изменяются и другие условия - нагрузка, давление, влажность и т.д.

Для приготовления контролируемой атмосферы аммиачной группы можно использовать другую схему. Обезвоженный аммиак испаряется и смешивается с воздухом (1 часть аммиака и 3,6 части воздуха). Смесь пропускается над катализатором, и происходит следующая реакция: 4NН₃ + 30₂ -» 2N₂ + + 6Н₂О + Q (тепло). После этого газ охлаждается и осушивается до точки росы -40° С и ниже. Атмосфера состоит из 99,5-60% N₂ и 0,5-40% Н₂. Эта атмосфера находит применение для нагрева высокоуглеродистой лезвийной стали, нержавеющей стали и цветных металлов.

Для получения аналогичных контролируемых атмосфер может быть использован также азот, находящийся в баллонах. Такой азот обычно содержит 3-5% кислорода. Азот смешивается с диссоциированным и охлажденным аммиаком, после чего смесь пропускается над катализатором, способствующим реакции кислорода с водородом при комнатной температуре или продувается через медную стружку и затем осушивается до требуемой точки росы. Можно также пропускать газ через реторту с раскаленным древесным углем. В этом случае в составе атмосферы будет приблизительно 5% СО и остальное N₂.

Аммиачная группа атмосфер имеет следующие преимущества: с жидким аммиаком легче обращаться, чем с баллонами газа, эта группа атмосфер почти не имеет посторонних примесей; нетрудно получить диссоциацию аммиака, и газ не требует дальнейшей очистки.

К недостаткам аммиачной группы можно отнести следующее: большие затраты по сравнению с затратами, произведенными для получения других атмосфер; эти атмосферы взрывоопасны в более широком интервале температур, чем другие атмосферы, за исключением атмосфер с невысоким содержанием водорода (до 15%); при содержании в атмосфере незначительного количества недиссоциированного аммиака происходит нежелательное азотирование стали.

3. Статические и динамическ...