非均相分離操作單元機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案

PAGEIIIPAGE非均相分離操作單元機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案目錄1非均相分離物系 12非均相分離分類 12.1沉降分離法 12.2過(guò)濾分離法 12.3靜電分離法 22.4濕洗分離法 23非均相分離操作方式 23.1間歇操作 23.2連續(xù)操作 34機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求 34.1間歇操作 34.1.1進(jìn)料 34.1.2出料 44.1.3分離過(guò)程 54.2連續(xù)操作 64.2.1進(jìn)料 64.2.2出料 74.2.3分離過(guò)程 74.3其他 85集中控制要求 86典型非均相分離設(shè)備設(shè)計(jì)方案 96.1工藝簡(jiǎn)述 96.2非均相分離設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案 96.2.1進(jìn)料 96.2.2出料 96.2.3分離過(guò)程 9PAGE41非均相分離物系在化工生產(chǎn)中常常需要將一些混合物進(jìn)行分離，混合物可分為均相物系和非均相物系兩大類。均相混合物在物系內(nèi)部不存在相界面，各處物料性質(zhì)均勻一致。非均相混合物在物系內(nèi)部有相界面存在，且相界面兩側(cè)物料性質(zhì)是截然不同的。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)，如分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡，稱為分散物質(zhì)或分散相；包圍分散物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)或連續(xù)相。根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)，非均相物系分為兩種類型：（1）氣態(tài)非均相物系：如含塵氣體（氣相-固相）、霧（氣相-液相）；（2）液態(tài)非均相物系：如懸浮液（液相-固相）、乳濁液（液相-液相）、泡沫液（液相-氣相）。2非均相分離分類按照分離操作的依據(jù)和作用力的不同，非均相物系分離技術(shù)主要有以下幾種：2.1沉降分離法在外力作用下，利用分散相和連續(xù)相之間的密度差，使分散相相對(duì)于連續(xù)相發(fā)生運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作稱為沉降。根據(jù)外力的不同，沉降可分為重力沉降和離心沉降。2.2過(guò)濾分離法過(guò)濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來(lái)處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道而使固體顆粒被截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離。過(guò)濾操作所處理的懸浮液稱為濾漿，所用的多孔物質(zhì)稱為過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)介質(zhì)孔道的液體稱為濾液，被截留的物質(zhì)稱為濾渣或?yàn)V餅。根據(jù)外力的不同，可分為常壓過(guò)濾、加壓過(guò)濾、真空過(guò)濾和離心過(guò)濾。2.3靜電分離法利用高壓電場(chǎng)使氣體發(fā)生電離，含塵氣體中的粉塵帶電，帶電塵粒被帶相反電荷的電極板吸附，將塵粒從氣體中分離出來(lái)。靜電除塵能有效地鋪集0.1μm甚至更小的塵粒或霧滴。2.4濕洗分離法使氣、固混合物穿過(guò)液體，固體顆粒黏附于液體而被分離出來(lái)。表2-1分離方法及常用分離設(shè)備表分離方法分離設(shè)備適用體系沉降分離法沉降槽液相-固相液相-液相旋風(fēng)分離器氣相-固相旋液分離器液相-固相沉降式離心機(jī)（如管式高速離心機(jī)）液相-液相液相-固相過(guò)濾分離法板框壓濾機(jī)液相-固相加壓葉濾機(jī)液相-固相轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)液相-固相布袋除塵器氣相-固相過(guò)濾式離心機(jī)（如臥式刮刀卸料離心機(jī)）液相-固相靜電分離法靜電除塵器氣相-固相濕洗分離法泡沫除塵器氣相-固相文丘里除塵器氣相-固相3非均相分離操作方式非均相分離操作一般可分為間歇操作和連續(xù)操作。3.1間歇操作間歇操作的特征是一個(gè)循環(huán)周期包括啟動(dòng)（加速）、進(jìn)料、分離、洗滌、甩干、停機(jī)（或減速）、卸料等過(guò)程，根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)分離設(shè)備進(jìn)行清洗、置換，繼而進(jìn)行下一生產(chǎn)周期的操作。3.2連續(xù)操作連續(xù)操作的特征是物料以一定流速連續(xù)進(jìn)入分離設(shè)備內(nèi)，分離產(chǎn)物也連續(xù)地從分離設(shè)備采出。4機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求4.1間歇操作間歇操作的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求主要是對(duì)進(jìn)料、出料、分離等過(guò)程的控制。4.1.1進(jìn)料氣-固（氣-液）混合物進(jìn)料采用動(dòng)量輸送設(shè)備（如風(fēng)機(jī)、真空泵等）向分離設(shè)備進(jìn)料，在進(jìn)料管線上設(shè)壓力表、自動(dòng)控制閥，通過(guò)動(dòng)量輸送設(shè)備變頻調(diào)節(jié)進(jìn)料壓力和流速，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。動(dòng)量輸送設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、真空泵等采用遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停、調(diào)節(jié)，或者通過(guò)遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。壓力表采用遠(yuǎn)傳顯示、報(bào)警等。本章節(jié)涉及的此類儀表按此要求執(zhí)行?？刂崎y門采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。本章節(jié)涉及的此類閥門按此要求執(zhí)行。4.1.1.2液-固（液-液）混合物進(jìn)料（1）采用動(dòng)量輸送設(shè)備（泵等）向分離設(shè)備進(jìn)料，設(shè)置流量計(jì)、自動(dòng)控制閥，流量與自動(dòng)控制閥、動(dòng)量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（2）采用計(jì)量槽向分離設(shè)備進(jìn)料①采用動(dòng)量輸送設(shè)備（泵等）向計(jì)量槽進(jìn)料，進(jìn)料管線設(shè)自動(dòng)控制閥、計(jì)量槽設(shè)置液位計(jì)（或稱重模塊），液位（或重量）與自動(dòng)控制閥、動(dòng)量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。②計(jì)量槽出料通過(guò)重力（或動(dòng)量輸送設(shè)備）向分離設(shè)備進(jìn)料，計(jì)量槽設(shè)置稱重模塊（或液位計(jì)），重量（或液位）與計(jì)量槽出料閥和分離設(shè)備進(jìn)料閥（泵）聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（3）采用壓料方式向分離設(shè)備進(jìn)料，進(jìn)料管線設(shè)置流量計(jì)、自動(dòng)控制閥，流量與壓料罐出料閥和分離設(shè)備進(jìn)料閥聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（4）小批次及特殊物料向分離設(shè)備進(jìn)料，應(yīng)當(dāng)采用計(jì)量槽的進(jìn)料方式，遠(yuǎn)程控制。4.1.2出料（1）液體出料分離設(shè)備可設(shè)液位計(jì)、稱重模塊、出料管線設(shè)流量開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)程控制出料閥。①采用重力出料無(wú)流量時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。②采用動(dòng)量輸送設(shè)備出料無(wú)流量時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)量輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。③采用氣體壓料或真空出料時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)力氣源（如氣源閥、真空泵、壓縮機(jī)等），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。當(dāng)物料在分離設(shè)備內(nèi)需靜置分層時(shí)，出料管線上可設(shè)密度計(jì)、智能視鏡等，根據(jù)密度不同聯(lián)鎖控制不同物料出料閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（2）固體出料固體物料的出料方式主要有兩種，一種是氣力輸送，另一種是機(jī)械輸送。固體物料下游接收設(shè)備設(shè)料位或重量，料位或重量與氣力輸送或機(jī)械輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。4.1.3分離過(guò)程實(shí)現(xiàn)非均相分離過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：涉及易燃易爆介質(zhì)的分離操作，應(yīng)對(duì)分離設(shè)備進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)。分離設(shè)備設(shè)壓力表和氧含量在線檢測(cè)，氮?dú)夤芫€和排氣管線設(shè)自動(dòng)控制閥，實(shí)現(xiàn)分離設(shè)備壓力自動(dòng)控制。（1）離心分離①離心分離控制參數(shù)為料位、分離設(shè)備電機(jī)電流、原料進(jìn)料量等。②物料進(jìn)口設(shè)自動(dòng)控制閥，通過(guò)分離設(shè)備料位控制進(jìn)料量，當(dāng)料位達(dá)到設(shè)定值時(shí)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，③母液進(jìn)出料管道、洗滌液進(jìn)出料管道設(shè)自動(dòng)控制閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。④在洗滌液管線上設(shè)流量計(jì)、自動(dòng)控制閥，根據(jù)工藝要求，自動(dòng)控制洗液液流量和洗滌時(shí)間，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。⑤通過(guò)設(shè)定分離時(shí)間、智能視鏡遠(yuǎn)程監(jiān)控確認(rèn)分離完畢后，遠(yuǎn)程開(kāi)啟出料閥，物料經(jīng)料倉(cāng)收集后由機(jī)械輸送或氣力輸送至下一工序，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。⑥電機(jī)啟停、電機(jī)電流，控制室集中顯示報(bào)警，遠(yuǎn)程控制。（2）板框壓濾①板框壓濾控制參數(shù)為壓力、壓濾設(shè)備電機(jī)電流、原料進(jìn)料量等。②壓濾機(jī)保持壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止加壓并保持壓力，壓緊壓力由進(jìn)料壓力確定。③進(jìn)料管線設(shè)壓力表、自動(dòng)控制閥，進(jìn)料壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。④遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)洗滌閥，對(duì)濾餅或?yàn)V布洗滌。⑤遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)壓榨閥，對(duì)濾餅進(jìn)行壓榨，壓榨完畢后，打開(kāi)排壓閥卸除壓力。⑥濾餅宜采用自動(dòng)卸載，卸載的濾餅經(jīng)料倉(cāng)收集后通過(guò)機(jī)械輸送或氣力輸送至下一工序，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。4.2連續(xù)操作連續(xù)操作的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求主要是對(duì)進(jìn)料、出料過(guò)程的控制。4.2.1進(jìn)料4.2.1.1氣-固（氣-液）混合物進(jìn)料采用動(dòng)量輸送設(shè)備（如風(fēng)機(jī)等）向分離設(shè)備連續(xù)進(jìn)料，設(shè)置壓力表和自動(dòng)控制閥，通過(guò)動(dòng)量輸送設(shè)備變頻調(diào)節(jié)進(jìn)料壓力和流速，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。4.2.1.2液-固（液-液）混合物進(jìn)料液體采用動(dòng)量輸送設(shè)備（泵等）、重力或壓差等向分離設(shè)備連續(xù)進(jìn)料，設(shè)置流量計(jì)和自動(dòng)控制閥，實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。4.2.2出料（1）液體出料分離設(shè)備可設(shè)液位計(jì)、稱重模塊、出料管線設(shè)流量開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)程控制出料閥。①采用重力出料無(wú)流量時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。②采用動(dòng)量輸送設(shè)備出料無(wú)流量時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)量輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。③采用氣體壓料或真空出料時(shí)，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時(shí)聯(lián)鎖動(dòng)力氣源（如氣源閥、真空泵、壓縮機(jī)等），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。當(dāng)物料在分離設(shè)備內(nèi)需靜置分層時(shí)，出料管線上可設(shè)密度計(jì)、智能視鏡等，根據(jù)密度不同聯(lián)鎖控制不同物料出料閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（2）固體出料固體物料的出料方式主要有兩種，一種是氣力輸送，另一種是機(jī)械輸送。固體物料下游接收設(shè)備設(shè)料位或重量，料位或重量與氣力輸送或機(jī)械輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。4.2.3分離過(guò)程實(shí)現(xiàn)非均相分離過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：涉及易燃易爆介質(zhì)的分離操作，應(yīng)對(duì)分離設(shè)備進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)。分離設(shè)備設(shè)壓力表和氧含量在線檢測(cè)，氮?dú)夤芫€和排氣管線設(shè)自動(dòng)控制閥，實(shí)現(xiàn)分離設(shè)備壓力自動(dòng)控制。（1）離心分離①離心分離控制參數(shù)為料位、分離設(shè)備電機(jī)電流、原料進(jìn)料量等。②物料及洗滌液進(jìn)出口設(shè)自動(dòng)控制閥，通過(guò)料位和洗滌時(shí)間控制進(jìn)出料閥門，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。③電機(jī)啟停、電機(jī)電流，控制室集中顯示報(bào)警，遠(yuǎn)程控制。（2）旋風(fēng)分離①旋風(fēng)分離控制參數(shù)為壓力、物料進(jìn)料量、風(fēng)機(jī)變頻等。②物料進(jìn)口管道設(shè)壓力表，通過(guò)風(fēng)機(jī)變頻控制進(jìn)料壓力和流速，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。③風(fēng)機(jī)啟停、電流，控制室集中顯示報(bào)警，遠(yuǎn)程控制。4.3其他針對(duì)特殊的工藝物料，如特殊的易燃、易爆、有毒、有腐蝕性等介質(zhì)，在非均相分離過(guò)程（進(jìn)料、出料、非均相分離）中存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段開(kāi)展危險(xiǎn)和可操作性分析（HAZOP），及預(yù)先危險(xiǎn)分析（PHA）或事故樹(shù)分析（ETA）等定量定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)整個(gè)分離過(guò)程的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)置相應(yīng)的機(jī)械化及自動(dòng)化手段。非均相分離過(guò)程（出料）中有人員現(xiàn)場(chǎng)操作，應(yīng)采用機(jī)械化和自動(dòng)化的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人操作。5集中控制要求針對(duì)非均相分離設(shè)備操作，實(shí)施以下集中控制要求：非均相分離設(shè)備操作過(guò)程參數(shù)（如流量、溫度、壓力、料位、稱重、變頻等）遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)。進(jìn)料、出料及分離過(guò)程的操作，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。6典型非均相分離設(shè)備設(shè)計(jì)方案某企業(yè)混酸-石墨非均相分離設(shè)備“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”方案。6.1工藝簡(jiǎn)述自石墨純化反應(yīng)工序來(lái)的混酸-石墨物料進(jìn)入離心機(jī)前緩沖罐，本分離工序采用立式刮刀離心機(jī)，啟動(dòng)離心機(jī)，待達(dá)到進(jìn)料轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)料遠(yuǎn)程控制閥，達(dá)到離心機(jī)設(shè)定料位時(shí)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。升至高速分離，在離心力作用下，物料通過(guò)濾網(wǎng)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，混酸穿過(guò)濾層轉(zhuǎn)鼓孔甩至空腔經(jīng)出液管排出，石墨則被截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成圓桶狀濾餅，隨后對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，達(dá)到洗滌要求后，轉(zhuǎn)速降