结晶操作单元机械化、自动化设计指导方案.docx

结晶操作单元机械化、自动化设计指导方案目录1物料种类12结晶分类13结晶操作方式13.1 间歇操作13.2 连续操作14机械化、自动化操作要求24.1 间歇操作24.1.1 进料24.1.2 出料34.1.3 结晶过程34.2 连续操作54.2.1 进料54.2.2 出料54.2.3 结晶过程54.3 其他65集中控制的要求76典型结晶单元设计方案76.1 某企业结晶“机械化换人、自动化减人”设计方案一76.1.1 工艺简述76.1.2 结晶单元采用的“机械化换人、自动化减人”设计方案86.2 某企业结晶“机械化换人、自动化减人”设计方案二96.2.1 工艺简述96.2.2 结晶单元采用的“机械化换人、自动化减人”设计方案101物料种类结晶是固体物料以晶体状态从蒸汽、溶液或者熔融物质中析出的过程。物料种类按待结晶混合物中组分的数目可分为单组分、双组分和多组分物料。2结晶分类对于结晶方法的分类，一般按溶液结晶、熔融结晶、升华、沉淀四类划分，又可以细分为冷却结晶、蒸发结晶、真空绝热冷却结晶、盐析结晶、冰析结晶、萃取结晶、反应结晶、悬浮结晶、加压结晶、膜结晶、喷射牵引结晶等。关于结晶固体与其溶液之间的相平衡关系，通常可用固体在溶剂中的溶解度来表示这种相平衡关系；其溶解度随温度变化较大适于冷却结晶，物质其溶解度随温度变化较小适于蒸发结晶，溶解度介于两者之间的物质适于采用真空蒸发冷却结晶方法。3结晶操作方式结晶的单元操作方式主要有两种：间歇操作和连续操作。3.1 间歇操作间歇操作的特征是一种或几种原料一次性或分批定量加入结晶设备，然后进行结晶操作结束后采出全部物料。根据生产要求对结晶设备进行清洗、置换，继而进行下一生产周期的操作。3.2 连续操作连续操作的特征是连续地将原料加入结晶设备，结晶后的产物也连续地从设备采出。4机械化、自动化操作要求4.1 间歇操作间歇操作的机械化、自动化操作要求主要是对进料、出料、结晶过程等的控制。4.1.1 进料（1）采用动量输送设备（泵等）向结晶单元进料，设置流量计、自动控制阀，流量与自动控制阀、动量输送设备联锁，实现远程自动控制。动量输送设备，如泵采用远程自动启停、调节，或者通过远程控制变频、调节。本章节涉及的此类设备按此要求执行。（2）采用计量槽向结晶单元进料采用动量输送设备（泵等）向计量槽进料，进料管线设自动控制阀、计量槽设置液位计（或称重模块），液位（或重量）与自动控制阀、动量输送设备联锁，实现远程自动控制。计量槽出料通过重力（或动量输送设备）向结晶设备进料，计量槽设置称重模块（或液位计），重量（或液位）与计量槽出料阀和结晶设备进料阀（泵）联锁，实现远程自动控制。（3）采用压料方式向结晶设备进料，进料管线设置流量计、自动控制阀，流量与压料罐出料阀和结晶设备进料阀联锁，实现远程自动控制。当进料管线设置流量计和调节阀时，出料管线可不设置流量计和调节阀。出料结晶设备可设液位计、称重模块、出料管线设流量开关，远程控制出料阀。(1)采用重力出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，实现远程自动控制。(2)采用动量输送设备出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动量输送设备，实现远程自动控制。(3)采用气体压料或真空出料时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动力气源(如气源阀、真空泵、压缩机等)，实现远程自动控制。结晶设备出料时，出料管线上可通过取样分析等检测手段达到设计指标后，联锁控制物料出料阀，实现远程自动控制。结晶单元根据生产工艺具体情况，可选择设置远传称重模块、远传流量计、远传液位计或液位开关等检测报警仪表，达到设定值时联锁切断进料和出料结晶过程(1)冷却结晶控制参数为温度、搅拌电机转数、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力、搅拌电机转数、电流等参数。通过自动调节冷媒量、原料进料量等远程控制结晶单元温冷媒系统采用远程自动控制，也可根据结晶过程由时间控制程序自动调节搅拌转数、冷媒流量实现晶核形成、晶体生长、晶体保温等过程。设有搅拌时，搅拌电机转数、电流控制室集中显示报警，远程控制。可设远传密度或者浓度检测仪器，通过检测设计指标远程控制采出物料流量，也可通过设定的时间控制程序进行远程控制放料，当放料完成后通过检测密度、浓度、流量等参数联锁切断，实现远程自动控制。（2）蒸发结晶控制参数为温度、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力等参数。通过自动调节热媒量、原料进料量等远程控制结晶单元温度。热媒系统（蒸汽、热水、导热油等）采用远程自动控制。（3）真空绝热冷却结晶控制参数为温度、搅拌电机（如有）转数、电流、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力等参数。通过自动调节真空度、原料进料量等远程控制结晶单元温结晶单元真空系统采用远程自动控制。4.2 连续操作连续操作的机械化或自动化手段主要是对进料、出料、结晶过程等的控制。421进料液体经动量输送设备（如泵等）、压差等向结晶单元连续进料，设置流量计和自动控制阀，实现流量自动控制调节。当进料管线设置流量计和调节阀时，出料管线可不设置流量计和调节阀。422出料当出料时，结晶设备可设置液位计，出料管线可设置流量计和控制阀，通过液位或流量控制出料。当出料量控制有难度时，结晶设备的出料量由结晶单元的进料量控制。根据实际生产工艺具体情况，可选择设置远传称重模块、远传流量计、远传液位计或液位开关等检测报警仪表，通过设定值远程自动控制连续进料和出料。结晶过程（1）冷却结晶控制参数为温度、搅拌电机转数、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力、搅拌电机转数、电流等参数。通过自动调节冷媒量、原料进料量等远程控制结晶单元温度。冷媒系统采用远程自动控制。设有搅拌时，搅拌电机转数、电流控制室集中显示报警，远程控制。（2）蒸发结晶控制参数为温度、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力等参数。通过自动调节热媒量、原料进料量等远程控制结晶单元温度。结晶单元热媒系统采用远程自动控制。（3）真空绝热冷却结晶控制参数为真空度、温度、搅拌电机转数、原料进料量等，实现结晶过程的机械化、自动化操作要求：远程监控温度、压力（真空度）等参数。通过自动调节真空度、原料进料量等远程控制结晶单元温度。结晶单元真空系统采用远程自动控制。设有搅拌时，搅拌电机转数、电流控制室集中显示报警，远程控制。4.3 其他针对特殊的工艺物料，如特殊的易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等介质，在结晶过程（进料、结晶、出料）中存在诸多安全风险，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP）,及预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定量定性风险评价方法，对整个结晶过程的危险性进行分析。根据分析结果设置相应的机械化及自动化手段。现场阀门的开关切换等有人员现场操作，应采用机械化和自动化的手段来实现现场无人操作。5集中控制的要求结晶单元操作过程参数（如液位、压力、温度、流量、称重、电流等）远传至DCS系统。进料、出料及结晶过程的操作，通过DCS系统实现远程自动控制。6典型结晶单元设计方案6.1 某企业结晶“机械化换人、自动化减人'设计方案一某企业硫酸钠回收单元“机械化换人、自动化减人”设计方案。该工序将上游工序制得副产物硫酸钠溶液蒸发结晶离心制成产品，原来采用向结晶釜人工加料方式的间歇操作，现在采取二级蒸发结晶连续操作方式，现场实现无人连续化蒸发结晶生产，具体设计方案如下。6.1.1 工艺简述硫酸钠溶液经沉降罐输送泵送入一效蒸发加热器和一效蒸发室进行加热浓缩，浓缩后的硫酸钠溶液经一效蒸发转料泵送入二效蒸发加热器和二效蒸发室再次浓缩后，再由二效蒸发输送泵送到增稠罐暂存，然后连续进入卧式刮刀离心机进行分离操作，离心后的物料进入中转料仓，通过料仓上的称重模块控制星型给料器进行放料，物料通过设置地面的产品输送带进入包装工序。蒸汽先进入二效蒸发加热器蒸发硫酸钠溶液，蒸发生成的二次蒸汽进入一效蒸发加热器，一效蒸发室产生的冷凝水进入热水收集罐回收利用，冷凝器的不凝气由真空喷射泵抽出。结晶单元采用的“机械化换人、自动化减人”设计方案6.121进出料自动化手段(1)硫酸钠溶液进料管线设泵、流量计和调节阀，其流量由流量计和调节阀实现自动控制。(2) 一效蒸发室顶部气相经过冷凝器冷凝后进入热水收集罐。(3)蒸发器底部出料的阀门均为自动控制阀，物料由泵输送到增稠罐。结晶设备自动化手段(1) 一效蒸发加热器设远传温度计集中显示。(2)二效蒸发加热器出口设远传温度计集中显示、控制，温度控制蒸汽调节阀，自动控制蒸汽的流量。(3) 一效蒸发室和二效蒸发室顶部设远传压力表集中显示。(4)二效蒸发加热器蒸汽管线设远传温度、压力表集中显ZJSO(5) 一效蒸发室进料管线设远传流量计集中显示、控制，流量计和流量调节阀自动控制进料流量。(6) 一效转料泵出口设远传流量计集中显示、控制，流量计和流量调节阀自动控制转料流量。(7) 二效出料泵出口设远传流量计集中显示、控制，流量计和流量调节阀自动控制采出流量。6.123蒸发冷凝器自动化手段(1)冷却水回水管线设远传温度和压力表集中显示、报警。6.2某企业结晶“机械化换人、自动化减人'设计方案二某企业结晶单元“机械化换人、自动化减人”设计方案。该工序将上游工序制得待结晶溶液冷却结晶离心制成待结晶物品，原来采用单釜间歇结晶操作生产，现在采用三釜连续结晶操作生产。6.2.1 工艺简述待结晶溶液经打料泵送入一级连续结晶釜，一级连续结晶釜通冷冻水，釜内设置连续运行的搅拌，为防止物料沉积挂壁，此搅拌一直运作并设置远程显示和报警联锁，并通过进料管线上的流量计和调节阀控制进料速度和停留时间，一级结晶后的物料连续送入二级结晶釜，二级结晶釜夹套通入冷冻水进行第二步结晶，通过二级结晶釜的温度计控制冷冻水调节阀开度，二级结晶釜物料连续放料进入三级结晶保温釜，三级结晶保温釜通过温度控制调节夹套循环水流量，然后釜底自动控制阀连续进入卧式螺旋筛网离心机进行连续分离操作，离心后的物料进入中转料仓，通过料仓上的称重模块控制星型给料器进行连续放料进行入沸腾结晶器，结晶后的成品物料通过自动输送机进入包装工序。以上三级结晶釜通过梯度降温，并通过进料流程控制和事先编制好的自控程序控制结晶时间，完成连续结晶、连续离心出料、连续放料进入结晶工序的操作。622结晶单元采用的“机械化换人、自动化减人”设计方案6.221 进出料自动化手段(1)待结晶溶液进料管线设流量计和调节阀，其流量由流量计和调节阀实现自动控制。(2)结晶釜底部出料的阀门均为远程自动控制阀。6.222 结晶设备自动化手段(1) 一级结晶釜设置温度集中显示、控制，温度控制冷冻水调节阀，自动控制冷冻水的流量。(2) 一级结晶釜搅拌电机设置电流远传显示、报警和联锁。(3) 二级结晶釜设置温度集中显示、控制，温度控制冷冻水调节阀，自动控制冷冻水的流量。(4) 三级结晶釜设置温度集中显示、控制，温度控制循环水调节阀，自动控制循环水的流量。(5) 二级、三级结晶釜设置远传液位计集中显示、报警。(6)以上三级结晶釜冷媒管线上设置远传温度集中显示，设置自动控制阀，三级结晶釜上的温度控制冷媒自动控制阀，自动控制冷媒的流量。(7)以上三级结晶釜出口管线设置远程自动控制阀门。