硫酸法钛白粉Word格式文档下载.docx
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(b)开发适用各种用途的专用产品:
由于钛白粉用途的不断拓展,新产品不断涌现。
世界各大钛白粉生产厂家在保持传统行业竞争优势的同时,致力于专用产品的开发和推
广应用,拥有完善的科研开发及应用体系,注重技术进步。
(c)注重清洁生产:
硫酸法钛白粉清洁生产,除最大限度地将污染源消减和循环利用外,更重要的是改变依靠末端治理的传统思想,通过改进原料路线及生产工艺,达到消减污染保护环境的目的。
采用酸溶性钛渣和废酸浓缩综合利用是硫酸法钛白粉清洁生产的发展方向。
2钛白粉水解工艺简介及控制参数
2.1钛白粉水解流程简介
硫酸法生产钛白粉中水解是最关键的一步。
影响水解过程的因素主要有两个一方面是钛液自身的质量,另一方面是水解的操作条件。
钛液的水解是二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相的过程。
钛液具有普通离子溶液的性质,在PHS>
0.5时便发生水解。
更重要的是,钛液具有胶体溶液的性质。
在游离酸很高的情况下,使其维持沸腾状态也会发生水解反应,这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。
通过控制加热的速度,使钛液按照需要的水解速度发生水解反应,生成我们需要的水和二氧化钛粒子。
研究表明:
在混合均匀,慢速加料,温和升温的条件下水解效果最好。
这一步它将可溶性硫酸氧钛在90C时水解成不溶于水的偏态酸。
要获得所需粒度的高质量水解产物,必须严格控制钛液的亚铁离子和钛离子含量、加热速度等条件。
为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度,需要在水解时加入晶种。
偏态酸的沉淀时通过钛液沸腾几个小时的实现的。
在沉淀结束时有时需要加入一定的水来提高水解率,整个水解沉淀过程大概需要3-5个小时。
水解沉淀物过滤洗涤后,在原条件作用下用硫酸除去最后的废物。
钛白粉水解工段流程(如图2.1)
图2.1钛白粉水解
2.2控制要点
钛白粉生产在水解工段流程中的主要参数有:
温度、压力、液位、流量
表2.2温度和压力的控制
温度控制
测量地点
温度「C)
THI1903-150L1G
40〜70
V1911黑钛液计量槽
0〜170
V1910晶体制备器
20〜90
V1901钛液预热器
0〜100
压力控制
压力(kPa)
R1903A水解槽
1.6
R1903B水解槽
温度:
V1911黑钛液计量槽温度,V1910晶体制备器温度,V1901钛液预热器温
度,水解罐B的温度,水解罐蒸汽温度(TI-1905、TI-1906)。
压力:
水解罐蒸汽压力(STII1901-150M1B-H,STII1909-100M1B-H,STII1908-100M1B-H),R1903AB水解槽钛液压力。
液位:
V1911黑钛液计量槽,V1907缓冲罐V的液位,V1901钛液预热器的液位,
R1903AB水解罐的液位,V1906AB偏钛酸贮槽的液位。
流量:
水解罐蒸汽口(FIQ-1093、FIQ-1904),蒸汽总管流量。
3控制方案的设计
3.1V1911黑钛液计量槽内钛液温度控制回路
通过温度传感器检测黑钛液计量槽钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。
将
检测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIRS/1902。
用给定值与测量值相减得到偏差信
号,温度控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制冷去水的流量,最终控制管道内偏钛酸的温度在0〜170摄氏度。
如图3.1所示
图3.1钛液温度控制回路方框图
控制对象:
黑钛液计量槽。
控制变量:
蒸汽流量。
被控变量:
钛液温度。
3.2V1910晶种制备器内钛液温度控制回路
通过温度传感器检测晶体制备器的钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。
将检测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIS/1903。
用给定值与测量值相减得到偏差信号温度控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制冷去水的流量,最终控制管道内偏钛酸的温度在20〜90摄氏度。
如图3.2所示
干扰
钛液温度
温度控制器
控制阀
晶体制备器
温度变送器
图3.2钛液温度控制回路方框图
晶种制备器。
3.3V1901钛液预热器内钛液温度控制回路
通过温度传感器检测钛液预热器的钛液温度,把检测的温度传给温度变送器。
将检
测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIRAS/1901。
号,温度控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制冷去水的流量,最终控制管道内偏钛酸的温度在0〜100摄氏度。
如图3.3所示
钛液预热器
图3.3钛液温度控制回路方框图
钛液预热器。
3.4STII1901-150M1B-H管道内蒸汽压力控制回路
通过压力传感器检测管道STII1901-150L1G内的蒸汽压力,把检测的压力传给压力
变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICRA/1901。
用给定值与测量值相
减得到偏差信号,压力控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制蒸汽的流量,
最终控制水解槽内压力。
如图3.4所示
图3.4蒸汽压力控制回路方框图
水解槽。
蒸汽压力
3.5STII1901-150M1B-H管道内蒸汽压力控制回路
通过压力传感器检测管道STII1901-150L1G内的蒸汽压力,把检测的压力传给压力变送器。
用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制蒸汽的流量,
如图3.5所示
图3.5蒸汽压力控制回路方框图
3.6R1903B水解槽内钛液压力控制回路
通过压力传感器检测R1903B水解槽内的压力,把检测的压力传给压力变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICR/1902B。
用给定值与测量值相减得到偏差信号,压力控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制蒸汽的流量,最终控制水
解槽内压力在1.6kPa左右。
如图3.6所示
图3.6蒸汽压力控制回路方框图
水解槽B。
3.7R1903A水解槽内钛液压力控制回路
通过压力传感器检测R1903A水解槽内的压力,把检测的压力传给压力变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICR/1902A。
用给定值与测量值相减得到偏差
信号,压力控制器输出信号传给控制阀,控制阀的开闭以控制蒸汽的流量,最终控制水解槽内压力在1.6kPa左右。
如图3.7所示
偏
给
图3.7钛液压力控制回路方框图
水解槽A。
钛液压力
4仪表选型
本课题主要使用的仪表类型为:
热电阻,温度计,差压变送器,物位测量仪,压
力表,减压阀,阀门定位器,气动薄膜调节阀等,电气阀门定位器,差压变送器,操作端安全栅,检测安全栅。
4.1温度计的选型
温度计选用原则:
①满足对测温范围的要求;
②满足对测温准确度的要求;
③满足对指示、记录和报警及温度控制方面的要求;
④满足对使用环境条件的要求;
⑤在满足上述前提下选用价格低廉,坚固耐用,维修方便的仪表。
在水解过程中TiO2液体在石墨冷却器出口的温度需要控制,液体温度在0〜200C,要求可以现场检测直接测量出该液体温度,所以选择双金属温度计。
它适合测量中、低温的现场检测工业仪表,可用来直接测量气体、液体、和蒸汽的温度。
考虑温度计安装的位置觉得可调角型较好,安装固定装置为固定法兰式,最后选择的万向型双金属温度计型号为WSS-584W。
4.2热电阻的选型
测量水解罐进口管蒸汽的温度,考虑到是测量管内的温度所以不适宜选择温度计而选择热电阻或热电偶。
热电偶的测温原理是基于热电效应,它是将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势从而测量出温度的。
热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。
它是测量低温的温度传感器,一般测量温度在-200~800C,而热电偶是测量中高温的温度传感器,一般测量温度在400~1800C。
考虑到只有一种导体,被测管内温度大概在0〜300C左右,所以这里选择热电阻WZP型。
安装固定形式是固定螺纹,要求有防水作用,保护管直径是C16。
所以型号确定为热电阻型号WZP-230。
测量V1911黑钛液计量槽温度,首先考虑温度范围-200〜300E,安装固定形式是固定螺纹,所以在此位置选择WZP-269。
测量管道内的温度,从安全角度考虑选择防爆式热电阻,管内温度范围在控制在-50〜150C,安装固定形式是活动法兰,所以选择防爆式热电阻WZC-240G。
测量R1910晶体制备器温度,此处选择一般的装配热电阻即可,温度范围控制在0〜100C,安装方式固定螺纹,所以此处选择单只热电阻WZP-260。
测量水解罐AB的温度,水解罐内液体有腐蚀性,所以选择带保护套铠装的热电阻,分度号是Pt100,温度范围在0〜250C,安装方式是固定卡套法兰,所以型号为WZPK-433。
4.3物位计的选型
物位测量通常指对工业生产过程中封闭式或敞开容器中物料(固体或液位)的高度进行检测;
如果是对物料高度进行连续的检测,称为连续测量。
如果只对物料高度是否到达某一位置进行检测称为限位测量。
完成这种测量任务的仪表叫做物位计。
雷达物位计:
用于槽罐或容器内的物位测量,可直接安装或通过远传密圭寸组件安装。
超声波物位计:
用于液体和颗粒状固体等物位的监控。
电容式物位计:
高温、高压条件下的物位测量。
防尘、防挂料、防蒸汽、防冷凝。
测量偏态酸贮槽V1906AB的液位时,需要保证液位在L>
=200mm,L<
=4000mm范围时用超声波物位测量仪。
在水解罐AB和钛液预热器V1901测量液位高度最大是20m所以选择雷达液位器GDRD57。
4.4差压变送器的选型
差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力,然后将其转变成4-
20mADC的电流信号输出。
它可以用于压力、差压、液位、流量的测量。
测量水解罐
蒸汽口的流量,输入输出信号是4〜20mA,指示积累0〜4000kg/h,安装方式固定法兰式,选择差压变送器型号为EJA110A.
4.5调节阀的选型
气动薄膜调节阀HLC的主要特点:
HLC笼式单座调节阀是一各高性能的调节阀,适用于液体压差超过3Mpa的高压差场合流体通道呈S流线型,设有导流翼,压降损失小,范围大配用多弹簧式薄膜执行机构,结构紧凑,输出力大坚固的阀芯导向和套筒可防止液体发生闪蒸和空化。
所以选择气动薄膜调节阀HLC。
4.6电气阀门定位器的选型
HEP型单作用电-气阀门定位器(包括:
HEP15隔爆型、HEP16本安型、HEP17防水型)的作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节阀动作的气信号,而且具有阀门定位功能,即克服阀杆摩控力,抵消被调价质压力变化而引起的不平衡力,从而使阀门开度对应于调节装置输出的控制信号,实现正确定位。
由于本定位器具有防爆结构,故能使用于爆炸危险场所。
选择电气阀门定位器HEP15。
4.7压力表的选型
选择压力表的原则
压力仪表的量程压力表的量程选择并不是越大越好,这是因为仪表的量程过大,会使得指针敏在刻度指示上缺乏足够的精确度,允许误差的绝对值和肉眼观察的偏差值也
会增大,影响压力仪表指示的准确性。
压力仪表所选择的量程过小,首先会造成的问题就是过载,当设备工作压力较高时,压力表的刻度就会接近极限值,也就是压力表中的弹性元件处于最大变形状态,长期如此弹性元件就会发生变形,增大压力仪表显示误差的同时也会降低压力仪表的使用寿命。
压力仪表的量程要与其所测量对象的压力相适应、相配套。
压力仪表在选型时就要
考虑到其量程的问题,一般来说压力仪表的量程最少应为设备工作压力的1.5倍,但最
大也不应超过设备工作压力的3倍,而在实际使用中压力仪表所指示的压力范围最好为量程的60雅U70%
压力仪表的精度压力仪表的精度指的是压力仪表刻度盘上极限值与允许误差值之间的百分比,压力仪表的精度等级都会被明确的标示出来,在压力表选型过程中,就可以根据所需要的测量精度来选择适当的压力仪表。
测量循环水管压力,首先考虑蒸汽的压力范围在0〜I.OMPa,1.5级所以选择压力
表型号是Y-150。
.4.8减压阀的选型
QFH型系列空气过滤减压器是气动仪表的辅助装置之一。
将来自空气压缩机0.3〜
1Mpa的空气压力,经过滤净化后,可调节在0〜0.16;
0〜0.25;
0〜0.4;
0〜0.6Mpa范围内任一输出压力值,保持稳定。
作为各类气动自动装置的气源自动装置的气源压力提供给单元以及其他气动设备的附属装置。
所以选择减压阀QFH-15
表4.8设计中各测量点仪表的选择
仪表位号
测量点名称
仪表名称及规格
型号
量程
TI-1905
水解罐蒸汽进口管温度
DCS
指示
0〜300C,Pt100
TE-1905
热电阻
WZP-230
-200-500
TI-1906
TE-1906
TR-1907A,B
水解罐A,B温度指示
0-250C,Pt100
TE-1907A,B
水解罐A,B温度
带保护套装热电阻
TI-1909A
石墨冷却器TiO2悬浮液
万向型双金属温度计
WSS-584W
/0-300
出口管温度指示
0〜200C,L=400
PI-1903
水解罐蒸汽进口压力指示
0〜1.0MPa
PT-1903
水解罐蒸汽进口管压力
压力变送器
EJA430A
-0.1-3MPa
PI-1904
水解罐蒸汽进口管压力指示
PT-1904
PI-1905
循环上水管压力指示
压力表
Y-150
0-1.6MPa
0-1.0Mpa,1.5级
LIA-1904A,B
水解罐R1903A,B
液位指示报警
0〜5m,4〜20mA
L>
3650mm报警
LT-1904A,B
雷达物位计
GDRD57
最大20m
LIA-1905A,B
偏钛酸贮槽V1906A,B
L>
4000mmL<
200mm
报警
LT-1905A,B
超声波物位测量仪
FMU-40
0-5m
LIA-1906
缓冲罐V1907液位
指示报警
4000mm,L<
LT-1906
LIS-1907
钛液预热器V1901
2700mm与其它连接
LT-1907
钛液预热器V1901液位
FIQ-1902
蒸汽总管流量指示累积
0〜6000kg/h输入:
4〜
20mA
FT-1902
差压变送器
EJA110A
0〜10kPa输出:
4〜20mA
标准节流装置:
孔板
一体化孔
板流量计
咼温型
FIQ-1903
水解罐蒸汽进口管流量
指示积累
0〜4000kg/h输入:
FT-1903
0〜10Pa输出:
FE-1903
0〜4000kg/h0〜###kPa
FIQ-1904
水解罐蒸汽口流量
0〜4000kg/h,4〜20mA
FT-1904
FE-1904
0〜4000kg/h,0〜10kPa
5DCS集散控制系统介绍
5.1DCS控制系统的发展
集散控制系统是20世纪70年代发展起来的新型控制系统,由于它具有通用性强,系统组态灵活,控制功能完善,数据处理方便,显示操作集中,人一机界面友好,安装调试方便,运行安全可靠等特点,目前已被广泛用于石油化工冶金电力纺织食品等工业部门,且具有十分广阔的发展前景。
回顾集散控制系统的发展历程,大致经历了4代变迁。
分散控制系统,简称DCS,是1969年由HONEYwELL公司在1975年推出的系统。
HONEYWE公司产品型号是:
TDC2000,只有模拟量控制。
随后才有几十家美国仪表公司也推出自己的系统。
1975—2980年,DCS处于初创阶段,仪表制造商,逻辑器件商和计算机制造商从自身的技术优势出发,开发了格局特色的集散控制系统,有的以常规控制见长,有的适合逻辑控制,也有的在运算速度和通信方面具有优势。
初创期的DCS主要由过程控制
单元,过程接口单元,CRT操作站,上位机和数据传输通道等部分组成。
他的通信系统是一种初级局部网络,全系统有一个通信系统指挥,采用轮询的方式对各单元进行访问。
这一时期集散控制系统的技术系统的技术特点是实现分散控制,以克服集中型计算机系统危险高度集中的致命特点,这就是常说的第一集散系统。
这一时期的典型产品有Honeywell公司的TDC-2000,Foxboro公司的SPECTRUM,TAYLOR公司的MOD3和横河公司的CENTUM等。
1980~1985年,集散控制系统的发展进入成熟期,各种高新技术。
特别是信息处理技术,计算机网络技术的发展是DCS的强大技术后盾。
这一时期开发的DCS,其数据通信部分宜采用局域网,DCS产品浸取第二代。
成熟期集散控制系统的研制工作,一方面是硬件和元件技术的不断更新,例如:
采用专用的高性能芯片,高分辨率的CRT和掩膜式控制键盘,不断地提高软件的编制的水平,加强系统的自检功能,开发各类大,中,小型具有数,模混合的顺序控制功能的DCS;
另一方面开发高一层次的信息管理系统,以适合企业发展的需要。
从企业内部而言,单从生产过程的控制上提高经济效益的作法,已不适合现代企业的发展,只有不断提高自身的综合信息管理水平,才能使企业在竞争处理中获得活力;
从整个社会来看,一个企业必须及时获得并处理来自其他企业的技术对策,方能在竞争中处于不败之地。
1984年后推出的综合信息管理系统,有honeywell公司的TDC-3000,Taylor公司的mod300,西屋公司的WDPF,横河的、公司的CENTUMA,B,D,等。
从层次结构的观念来分析,新系统是在初创期集散控制系统具有的过程控制层和过程管理层的基础层上,增加了生产管理层,或称综合信息管理层。
这个层次更多的关心信息格式,传输。
处理。
存储,共享等问题,使系统能以企业网的格式加入所在地的区域或远程计算机网中。
从硬件结构上看,这一时期的DCS都在网络节点上挂接了系统管理模件:
历史模件,计算模件,应
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- 硫酸 钛白粉
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