非均相分离操作单元机械化自动化设计指导方案.docx

非均相分离操作单元机械化、自动化设计指导方案目录1非均相分离物系12非均相分离分类12.1 沉降分离法12.2 过滤分离法12.3 静电分离法22.4 湿洗分离法23非均相分离操作方式23.1 间歇操作23.2 连续操作34机械化、自动化操作要求34.1 间歇操作34.1.1 进料34.1.2 出料44.1.3 分离过程54.2 连续操作64.2.1 进料64.2.2 出料74.2.3 分离过程74.3 其他85集中控制要求86典型非均相分离设备设计方案96.1 工艺简述96.2 非均相分离设备自动化设计方案96.2.1 进料96.2.2 出料96.2.3 分离过程91非均相分离物系在化工生产中常常需要将一些混合物进行分离，混合物可分为均相物系和非均相物系两大类。均相混合物在物系内部不存在相界面，各处物料性质均匀一致。非均相混合物在物系内部有相界面存在，且相界面两侧物料性质是截然不同的。在非均相物系中，处于分散状态的物质，如分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡，称为分散物质或分散相；包围分散物质且处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。根据连续相的状态，非均相物系分为两种类型：（1）气态非均相物系：如含尘气体（气相-固相）、雾（气相-液相）；（2）液态非均相物系：如悬浮液（液相-固相）、乳浊液（液相-液相）、泡沫液（液相-气相）。2非均相分离分类按照分离操作的依据和作用力的不同，非均相物系分离技术主要有以下几种：2.1 沉降分离法在外力作用下，利用分散相和连续相之间的密度差，使分散相相对于连续相发生运动而实现分离的操作称为沉降。根据外力的不同，沉降可分为重力沉降和离心沉降。2.2 过滤分离法过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而使固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆，所用的多孔物质称为过滤介质，通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的物质称为滤渣或滤饼。根据外力的不同，可分为常压过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。2.3 静电分离法利用高压电场使气体发生电离，含尘气体中的粉尘带电，带电尘粒被带相反电荷的电极板吸附，将尘粒从气体中分离出来。静电除尘能有效地铺集0.1m甚至更小的尘粒或雾滴。2.4 湿洗分离法使气、固混合物穿过液体，固体颗粒黏附于液体而被分离出来。表2-1分离方法及常用分离设备表分离方法分离设备适用体系沉降分离法沉降槽液相固相液相-液相旋风分离器气相-固相旋液分离器液相-固相沉降式离心机（如管式高速离心机）液相液相液相-固相过滤分离法板框压滤机液相-固相加压叶滤机液相-固相转筒真空过滤机液相-固相布袋除尘器气相固相过滤式离心机（如卧式刮刀卸料离心机）液相-固相静电分离法静电除尘器气相-固相湿洗分离法泡沫除尘器气相-固相文丘里除尘器气相-固相3非均相分离操作方式非均相分离操作一般可分为间歇操作和连续操作。3.1 间歇操作间歇操作的特征是一个循环周期包括启动（加速）、进料、分离、洗涤、甩干、停机（或减速）、卸料等过程，根据生产要求对分离设备进行清洗、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物料以一定流速连续进入分离设备内，分离产物也连续地从分离设备采出。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、分离等过程的控制。4.1.1 进料4.1.1.1气-固（气-液）混合物进料采用动量输送设备（如风机、真空泵等）向分离设备进料，在进料管线上设压力表、自动控制阀，通过动量输送设备变频调节进料压力和流速，实现远程自动控制。动量输送设备，如风机、真空泵等采用远程自动启停、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。压力表采用远传显示、报警等。本章节涉及的此类仪表按此要求执行。控制阀门采用远程自动控制。本章节涉及的此类阀门按此要求执行。4.1.1.2液.固（液.液）混合物进料（1）采用动量输送设备（泵等）向分离设备进料，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。（2）采用计量槽向分离设备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）向分离设备进料，计量槽设置称重模块（或液位计），重量（或液位）与计量槽出料阀和分离设备进料阀（泵）联锁，实现远程自动控制。（3）采用压料方式向分离设备进料，进料管线设置流量计、自动控制阀，流量与压料罐出料阀和分离设备进料阀联锁，实现远程自动控制。（4）小批次及特殊物料向分离设备进料，应当采用计量槽的进料方式，远程控制。4.1.2出料（1）液体出料分离设备可设液位计、称重模块、出料管线设流量开关，远程控制出料阀。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。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。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。当物料在分离设备内需静置分层时，出料管线上可设密度计、智能视镜等，根据密度不同联锁控制不同物料出料阀，实现远程自动控制。（2）固体出料固体物料的出料方式主要有两种，一种是气力输送，另一种是机械输送。固体物料下游接收设备设料位或重量，料位或重量与气力输送或机械输送系统联锁，实现远程自动控制。4.1.3分离过程实现非均相分离过程的机械化、自动化操作要求：涉及易燃易爆介质的分离操作，应对分离设备进行氮气保护。分离设备设压力表和氧含量在线检测，氮气管线和排气管线设自动控制阀，实现分离设备压力自动控制。（1）离心分离离心分离控制参数为料位、分离设备电机电流、原料进料量等。物料进口设自动控制阀，通过分离设备料位控制进料量，当料位达到设定值时联锁切断进料，母液进出料管道、洗涤液进出料管道设自动控制阀，实现远程自动控制。在洗涤液管线上设流量计、自动控制阀，根据工艺要求，自动控制洗液液流量和洗涤时间，实现远程自动控制。通过设定分离时间、智能视镜远程监控确认分离完毕后，远程开启出料阀，物料经料仓收集后由机械输送或气力输送至下一工序，实现远程自动控制。电机启停、电机电流，控制室集中显示报警，远程控制。（2）板框压滤板框压滤控制参数为压力、压滤设备电机电流、原料进料量等。压滤机保持压力达到设定值时，自动停止加压并保持压力，压紧压力由进料压力确定。进料管线设压力表、自动控制阀，进料压力达到设定值时联锁切断进料，实现远程自动控制。远程开关洗涤阀，对滤饼或滤布洗涤。远程开关压榨阀，对滤饼进行压榨，压榨完毕后，打开排压阀卸除压力。滤饼宜采用自动卸载，卸载的滤饼经料仓收集后通过机械输送或气力输送至下一工序，实现远程自动控制。4.2 连续操作连续操作的机械化、自动化操作要求主要是对进料、出料过程的控制。4.2.1 进料4.2.2 气-固（气-液）混合物进料采用动量输送设备（如风机等）向分离设备连续进料，设置压力表和自动控制阀，通过动量输送设备变频调节进料压力和流速，实现远程自动控制。421.2液.固（液液）混合物进料液体采用动量输送设备（泵等）、重力或压差等向分离设备连续进料，设置流量计和自动控制阀，实现流量自动控制调节。422出料（1）液体出料分离设备可设液位计、称重模块、出料管线设流量开关，远程控制出料阀。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。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。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。当物料在分离设备内需静置分层时，出料管线上可设密度计、智能视镜等，根据密度不同联锁控制不同物料出料阀，实现远程自动控制。（2）固体出料固体物料的出料方式主要有两种，一种是气力输送，另一种是机械输送。固体物料下游接收设备设料位或重量，料位或重量与气力输送或机械输送系统联锁，实现远程自动控制。4.2.3 分离过程实现非均相分离过程的机械化、自动化操作要求：涉及易燃易爆介质的分离操作，应对分离设备进行氮气保护。分离设备设压力表和氧含量在线检测，氮气管线和排气管线设自动控制阀，实现分离设备压力自动控制。（1）离心分离离心分离控制参数为料位、分离设备电机电流、原料进料量等。物料及洗涤液进出口设自动控制阀，通过料位和洗涤时间控制进出料阀门，实现远程自动控制。电机启停、电机电流，控制室集中显示报警，远程控制。（2）旋风分离旋风分离控制参数为压力、物料进料量、风机变频等。物料进口管道设压力表，通过风机变频控制进料压力和流速，实现远程自动控制。风机启停、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，在非均相分离过程（进料、出料、非均相分离）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，对整个分离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。非均相分离过程（出料）中有人员现场操作，应采用机械化和自动化的手段来实现现场无人操作。5集中控制要求针对非均相分离设备操作，实施以下集中控制要求：非均相分离设备操作过程参数（如流量、温度、压力、料位、称重、变频等）远传至DCS系统。进料、出料及分离过程的操作，通过P1.C控制系统或DCS系统实现远程自动控制。6典型非均相分离设备设计方案某企业混酸-石墨非均相分离设备“机械化换人、自动化减人”方案。6.1 工艺简述自石墨纯化反应工序来的混酸-石墨物料进入离心机前缓冲罐，本分离工序采用立式刮刀离心机，启动离心机，待达到进料转速状态时，开启进料远程控制阀，达到离心机设定料位时联锁切断进料。升至高速分离，在离心力作用下，物料通过滤网实现过滤，混酸穿过滤层转鼓孔甩至空腔经出液管排出，石墨则被截留在转鼓内形成圆桶状滤饼，随后对滤饼进行洗涤，达到洗涤要求后，转速降到卸料转速状态，刮刀装置动作，打开出料远程控制阀，固体物料经螺旋输送机输送至下一工序。6.2 非均相分离设备自动化设计方案621进料进料管线上设远程自动控制阀，通过离心机料位控制进料量，达到离心机设定料位时联锁切断进料。622出料分离终点时远程开启离心机底部固体物料出料阀，将固体石墨通过螺旋输送机输送至下一工序。6.2.3分离过程根据石墨中酸含量，设定离心时间、洗涤次数等，通过P1.C系统自动控制进出料，信号远传至DCS系统，实现液相和固相出料远程控制。