結(jié)晶操作單元機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案

PAGEIII結(jié)晶操作單元機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案目錄1物料種類(lèi) 12結(jié)晶分類(lèi) 13結(jié)晶操作方式 13.1間歇操作 13.2連續(xù)操作 14機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求 24.1間歇操作 24.1.1進(jìn)料 24.1.2出料 34.1.3結(jié)晶過(guò)程 34.2連續(xù)操作 54.2.1進(jìn)料 54.2.2出料 54.2.3結(jié)晶過(guò)程 54.3其他 65集中控制的要求 76典型結(jié)晶單元設(shè)計(jì)方案 76.1某企業(yè)結(jié)晶“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案一 76.1.1工藝簡(jiǎn)述 76.1.2結(jié)晶單元采用的“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案 86.2某企業(yè)結(jié)晶“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案二 96.2.1工藝簡(jiǎn)述 96.2.2結(jié)晶單元采用的“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案 101物料種類(lèi)結(jié)晶是固體物料以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或者熔融物質(zhì)中析出的過(guò)程。物料種類(lèi)按待結(jié)晶混合物中組分的數(shù)目可分為單組分、雙組分和多組分物料。2結(jié)晶分類(lèi)對(duì)于結(jié)晶方法的分類(lèi)，一般按溶液結(jié)晶、熔融結(jié)晶、升華、沉淀四類(lèi)劃分，又可以細(xì)分為冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶、真空絕熱冷卻結(jié)晶、鹽析結(jié)晶、冰析結(jié)晶、萃取結(jié)晶、反應(yīng)結(jié)晶、懸浮結(jié)晶、加壓結(jié)晶、膜結(jié)晶、噴射牽引結(jié)晶等。關(guān)于結(jié)晶固體與其溶液之間的相平衡關(guān)系，通常可用固體在溶劑中的溶解度來(lái)表示這種相平衡關(guān)系；其溶解度隨溫度變化較大適于冷卻結(jié)晶，物質(zhì)其溶解度隨溫度變化較小適于蒸發(fā)結(jié)晶，溶解度介于兩者之間的物質(zhì)適于采用真空蒸發(fā)冷卻結(jié)晶方法。3結(jié)晶操作方式結(jié)晶的單元操作方式主要有兩種：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種或幾種原料一次性或分批定量加入結(jié)晶設(shè)備，然后進(jìn)行結(jié)晶操作結(jié)束后采出全部物料。根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)結(jié)晶設(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)操作的特征是連續(xù)地將原料加入結(jié)晶設(shè)備，結(jié)晶后的產(chǎn)物也連續(xù)地從設(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、結(jié)晶過(guò)程等的控制。4.1.1進(jìn)料（1）采用動(dòng)量輸送設(shè)備（泵等）向結(jié)晶單元進(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。動(dòng)量輸送設(shè)備，如泵采用遠(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(lèi)設(shè)備按此要求執(zhí)行。（2）采用計(jì)量槽向結(jié)晶單元進(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(xiàn)設(shè)自動(dòng)控制閥、計(jì)量槽設(shè)置液位計(jì)（或稱(chēng)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）向結(jié)晶設(shè)備進(jìn)料，計(jì)量槽設(shè)置稱(chēng)重模塊（或液位計(jì)），重量（或液位）與計(jì)量槽出料閥和結(jié)晶設(shè)備進(jìn)料閥（泵）聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（3）采用壓料方式向結(jié)晶設(shè)備進(jìn)料，進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)置流量計(jì)、自動(dòng)控制閥，流量與壓料罐出料閥和結(jié)晶設(shè)備進(jìn)料閥聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。當(dāng)進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)置流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥時(shí)，出料管線(xiàn)可不設(shè)置流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥。出料結(jié)晶設(shè)備可設(shè)液位計(jì)、稱(chēng)重模塊、出料管線(xiàn)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。結(jié)晶設(shè)備出料時(shí)，出料管線(xiàn)上可通過(guò)取樣分析等檢測(cè)手段達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后，聯(lián)鎖控制物料出料閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。結(jié)晶單元根據(jù)生產(chǎn)工藝具體情況，可選擇設(shè)置遠(yuǎn)傳稱(chēng)重模塊、遠(yuǎn)傳流量計(jì)、遠(yuǎn)傳液位計(jì)或液位開(kāi)關(guān)等檢測(cè)報(bào)警儀表，達(dá)到設(shè)定值時(shí)聯(lián)鎖切斷進(jìn)料和出料結(jié)晶過(guò)程（1）冷卻結(jié)晶控制參數(shù)為溫度、攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：=1\*GB3①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、電流等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③冷媒系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，也可根據(jù)結(jié)晶過(guò)程由時(shí)間控制程序自動(dòng)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)數(shù)、冷媒流量實(shí)現(xiàn)晶核形成、晶體生長(zhǎng)、晶體保溫等過(guò)程。=4\*GB3④設(shè)有攪拌時(shí)，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、電流控制室集中顯示報(bào)警，遠(yuǎn)程控制。=5\*GB3⑤可設(shè)遠(yuǎn)傳密度或者濃度檢測(cè)儀器，通過(guò)檢測(cè)設(shè)計(jì)指標(biāo)遠(yuǎn)程控制采出物料流量，也可通過(guò)設(shè)定的時(shí)間控制程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制放料，當(dāng)放料完成后通過(guò)檢測(cè)密度、濃度、流量等參數(shù)聯(lián)鎖切斷，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（2）蒸發(fā)結(jié)晶控制參數(shù)為溫度、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)熱媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③熱媒系統(tǒng)（蒸汽、熱水、導(dǎo)熱油等）采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（3）真空絕熱冷卻結(jié)晶控制參數(shù)為溫度、攪拌電機(jī)（如有）轉(zhuǎn)數(shù)、電流、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)真空度、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③結(jié)晶單元真空系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。4.2連續(xù)操作連續(xù)操作的機(jī)械化或自動(dòng)化手段主要是對(duì)進(jìn)料、出料、結(jié)晶過(guò)程等的控制。4.2.1進(jìn)料液體經(jīng)動(dòng)量輸送設(shè)備（如泵等）、壓差等向結(jié)晶單元連續(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)。當(dāng)進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)置流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥時(shí)，出料管線(xiàn)可不設(shè)置流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥。4.2.2出料當(dāng)出料時(shí)，結(jié)晶設(shè)備可設(shè)置液位計(jì)，出料管線(xiàn)可設(shè)置流量計(jì)和控制閥，通過(guò)液位或流量控制出料。當(dāng)出料量控制有難度時(shí)，結(jié)晶設(shè)備的出料量由結(jié)晶單元的進(jìn)料量控制。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝具體情況，可選擇設(shè)置遠(yuǎn)傳稱(chēng)重模塊、遠(yuǎn)傳流量計(jì)、遠(yuǎn)傳液位計(jì)或液位開(kāi)關(guān)等檢測(cè)報(bào)警儀表，通過(guò)設(shè)定值遠(yuǎn)程自動(dòng)控制連續(xù)進(jìn)料和出料。結(jié)晶過(guò)程（1）冷卻結(jié)晶控制參數(shù)為溫度、攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：=1\*GB3①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、電流等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③冷媒系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。=4\*GB3④設(shè)有攪拌時(shí)，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、電流控制室集中顯示報(bào)警，遠(yuǎn)程控制。（2）蒸發(fā)結(jié)晶控制參數(shù)為溫度、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)熱媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③結(jié)晶單元熱媒系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。（3）真空絕熱冷卻結(jié)晶控制參數(shù)為真空度、溫度、攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、原料進(jìn)料量等，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力（真空度）等參數(shù)。=2\*GB3②通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)真空度、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制結(jié)晶單元溫度。=3\*GB3③結(jié)晶單元真空系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。=4\*GB3④設(shè)有攪拌時(shí)，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、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)，在結(jié)晶過(guò)程（進(jìn)料、結(jié)晶、出料）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)結(jié)晶過(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。現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)切換等有人員現(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集中控制的要求結(jié)晶單元操作過(guò)程參數(shù)（如液位、壓力、溫度、流量、稱(chēng)重、電流等）遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)。進(jìn)料、出料及結(jié)晶過(guò)程的操作，通過(guò)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。6典型結(jié)晶單元設(shè)計(jì)方案6.1某企業(yè)結(jié)晶“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案一某企業(yè)硫酸鈉回收單元“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案。該工序?qū)⑸嫌喂ば蛑频酶碑a(chǎn)物硫酸鈉溶液蒸發(fā)結(jié)晶離心制成產(chǎn)品，原來(lái)采用向結(jié)晶釜人工加料方式的間歇操作，現(xiàn)在采取二級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶連續(xù)操作方式，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人連續(xù)化蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)，具體設(shè)計(jì)方案如下。6.1.1工藝簡(jiǎn)述硫酸鈉溶液經(jīng)沉降罐輸送泵送入一效蒸發(fā)加熱器和一效蒸發(fā)室進(jìn)行加熱濃縮，濃縮后的硫酸鈉溶液經(jīng)一效蒸發(fā)轉(zhuǎn)料泵送入二效蒸發(fā)加熱器和二效蒸發(fā)室再次濃縮后，再由二效蒸發(fā)輸送泵送到增稠罐暫存，然后連續(xù)進(jìn)入臥式刮刀離心機(jī)進(jìn)行分離操作，離心后的物料進(jìn)入中轉(zhuǎn)料倉(cāng)，通過(guò)料倉(cāng)上的稱(chēng)重模塊控制星型給料器進(jìn)行放料，物料通過(guò)設(shè)置地面的產(chǎn)品輸送帶進(jìn)入包裝工序。蒸汽先進(jìn)入二效蒸發(fā)加熱器蒸發(fā)硫酸鈉溶液，蒸發(fā)生成的二次蒸汽進(jìn)入一效蒸發(fā)加熱器，一效蒸發(fā)室產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入熱水收集罐回收利用，冷凝器的不凝氣由真空噴射泵抽出。結(jié)晶單元采用的“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案6.1.2.1進(jìn)出料自動(dòng)化手段（1）硫酸鈉溶液進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)泵、流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，其流量由流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。（2）一效蒸發(fā)室頂部氣相經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝后進(jìn)入熱水收集罐。（3）蒸發(fā)器底部出料的閥門(mén)均為自動(dòng)控制閥，物料由泵輸送到增稠罐。結(jié)晶設(shè)備自動(dòng)化手段（1）一效蒸發(fā)加熱器設(shè)遠(yuǎn)傳溫度計(jì)集中顯示。（2）二效蒸發(fā)加熱器出口設(shè)遠(yuǎn)傳溫度計(jì)集中顯示、控制，溫度控制蒸汽調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)控制蒸汽的流量。（3）一效蒸發(fā)室和二效蒸發(fā)室頂部設(shè)遠(yuǎn)傳壓力表集中顯示。（4）二效蒸發(fā)加熱器蒸汽管線(xiàn)設(shè)遠(yuǎn)傳溫度、壓力表集中顯示。（5）一效蒸發(fā)室進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)遠(yuǎn)傳流量計(jì)集中顯示、控制，流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制進(jìn)料流量。（6）一效轉(zhuǎn)料泵出口設(shè)遠(yuǎn)傳流量計(jì)集中顯示、控制，流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制轉(zhuǎn)料流量。（7）二效出料泵出口設(shè)遠(yuǎn)傳流量計(jì)集中顯示、控制，流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制采出流量。6.1.2.3蒸發(fā)冷凝器自動(dòng)化手段（1）冷卻水回水管線(xiàn)設(shè)遠(yuǎn)傳溫度和壓力表集中顯示、報(bào)警。6.2某企業(yè)結(jié)晶“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案二某企業(yè)結(jié)晶單元“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案。該工序?qū)⑸嫌喂ば蛑频么Y(jié)晶溶液冷卻結(jié)晶離心制成待結(jié)晶物品，原來(lái)采用單釜間歇結(jié)晶操作生產(chǎn)，現(xiàn)在采用三釜連續(xù)結(jié)晶操作生產(chǎn)。6.2.1工藝簡(jiǎn)述待結(jié)晶溶液經(jīng)打料泵送入一級(jí)連續(xù)結(jié)晶釜，一級(jí)連續(xù)結(jié)晶釜通冷凍水，釜內(nèi)設(shè)置連續(xù)運(yùn)行的攪拌，為防止物料沉積掛壁，此攪拌一直運(yùn)作并設(shè)置遠(yuǎn)程顯示和報(bào)警聯(lián)鎖，并通過(guò)進(jìn)料管線(xiàn)上的流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)料速度和停留時(shí)間，一級(jí)結(jié)晶后的物料連續(xù)送入二級(jí)結(jié)晶釜，二級(jí)結(jié)晶釜夾套通入冷凍水進(jìn)行第二步結(jié)晶，通過(guò)二級(jí)結(jié)晶釜的溫度計(jì)控制冷凍水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，二級(jí)結(jié)晶釜物料連續(xù)放料進(jìn)入三級(jí)結(jié)晶保溫釜，三級(jí)結(jié)晶保溫釜通過(guò)溫度控制調(diào)節(jié)夾套循環(huán)水流量，然后釜底自動(dòng)控制閥連續(xù)進(jìn)入臥式螺旋篩網(wǎng)離心機(jī)進(jìn)行連續(xù)分離操作，離心后的物料進(jìn)入中轉(zhuǎn)料倉(cāng)，通過(guò)料倉(cāng)上的稱(chēng)重模塊控制星型給料器進(jìn)行連續(xù)放料進(jìn)行入沸騰結(jié)晶器，結(jié)晶后的成品物料通過(guò)自動(dòng)輸送機(jī)進(jìn)入包裝工序。以上三級(jí)結(jié)晶釜通過(guò)梯度降溫，并通過(guò)進(jìn)料流程控制和事先編制好的自控程序控制結(jié)晶時(shí)間，完成連續(xù)結(jié)晶、連續(xù)離心出料、連續(xù)放料進(jìn)入結(jié)晶工序的操作。6.2.2結(jié)晶單元采用的“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”設(shè)計(jì)方案6.2.2.1進(jìn)出料自動(dòng)化手段（1）待結(jié)晶溶液進(jìn)料管線(xiàn)設(shè)流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，其流量由流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。（2）結(jié)晶釜底部出料的閥門(mén)均為遠(yuǎn)程自動(dòng)控制閥。6.2.2.2結(jié)晶設(shè)備自動(dòng)化手段（1）一級(jí)結(jié)晶釜設(shè)置溫度集中顯