Определим напор и выберем циркуляционный насос.

Циркуляционный насос, установленный в наружном циркуляционном контуре, должен обеспечить требуемую подачу раствора для преодоления гидростатического давления, возникающего за счет разности плотностейй суспензии внутри аппарата и маточного раствора в наружном контуре.

В днище кристаллизатора установлено сопло, которое вместе с центральной циркуляционной трубой образует струйный насос, обеспечивающий циркуляцию суспкнзии по внутреннему контуру.

Определяющим геометрическим параметром струйного насоса является отношение площади поперечного сечения камеры смешения (центральной циркуляционной трубы) к площади поперечного сечения выходного отверстия сопла. Оптимальное значение отношения этих сечений для струйного насоса без диффузора определяем из уравнения

, (16)

n = , (17)

где υн – удельный объем инжектируемой среды – суспензии на входе в сечение между соплом и нижним торцом циркуляционной трубы, м3/кг.

υн= 1/ρс, (18)

где υс – удельный объем смешанного потока на выходе из центральной циркуляционной трубы

υс = 1/ρс, (19)

υр – удельный объем рабочей среды, маточного раствора, подаваемого циркуляционным насосом в сопло, м3/кг

Подставляя значения в формулы (18, 19) имеем

υс/ υр = ρм/ ρс = 0,786;

υн/ υр = ρм/ ρс = 0,786.

φ2 = 0,975 – коэффициент скорости в центральной циркуляционной трубе (камере смешения)

φ4 = 0,925 – коэффициент скорости во входном сечении камеры смешения (во входном нижнем поперечном сечении центральной трубы).

Подставляя значения параметров в формулу (16) имеем

=

=1,612 (1+7,27)2 – 0,628*1,013 *7,272= 76,6.

Расход циркулирующей по внутреннему контуру суспензии равен

υц = (1 + u) υн.ц=(1+7,27) 92,5 = 765 м3/ч,

где u – коэффициент инжекции, кг/кг;

υн.ц – подача насоса, м3/ч.

Расчетное расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения определим из следующего уравнения

l с = = ,

d – опытная константа.

Рассчитаем длину цилиндрической части камеры смешения

lкц = (6 – 10) dm = (6 – 10) 350 = 2100 – 3500 мм,

где dm – диаметр центральной циркуляционной трубы, мм.

Найдем рабочий объем зоны кристаллизации

υк = υ3 – υо.к = 11 – 2,5 = 8,5 м3,

где υ3 = 11 м3 – общий объем, заполненный раствором в рабочем режиме;

υо.к = 2,5 м3 – объем осветленного маточного раствора.

Общий тепловой поток в конденсаторе равен

Q1= r = 2406,51895,8 кВт;

Q2 = 2406,5кВт;

Q3 = 2406,5кВт.

Производительность вакуум насоса следующая

υвн = =м3/с = 0,7м3/мин, зимой;

υвн =м3/с = 1,3 м3/мин, летом,

где Rв = 288,4 Дж/кг*град – газовая постоянная для воздуха;

Р – давление абсолютное паровоздушной смеси на выходе из эжектора, Па;

РH2O – парциальное давление водяных паров при температуре паровоздушной смеси, Па.

При рассмотрении работы вакуум-выпарной установки были замечены следующие зависимости:

– средний размер кристаллов, получаемых в выпарном вакуум – кристаллизаторе с двойным контуром, зависит от гидравлического и температурного режимов в аппарате;

– по химическому составу готовый продукт, как правило, отвечает требованиям соответствующего сорта, отклонения могут возникать из-за повышенного содержания мышьяка в исходном растворе;

– минимальный расход осветленного маточного раствора, при котором обеспечивается устойчивая циркуляция суспензии в корпусе аппарата, зависит от диаметра сопла струйного насоса, концентрации и крупности циркуляционных кристаллов;

– отложений накипи на поверхности теплообмена в греющей камере не обнаружено;

– один раз в смену должна осуществляться промывка стенок сепаратора небольшим количеством воды, подаваемой в разбрызгивающие устройства;

– с целью понижения содержания мышьяка требуется контрольная фильтрация исходного раствора от дисперсных взвесей.

В результате расчетов можно сделать вывод о том, что рассматриваемый аппарат способен обеспечить требуемую мощность и может использоваться для получения медного купороса.

3.4 Автоматизация и контроль производства

Автоматизация производства позволяет увеличить производительность оборудования, снизить расходные коэффициенты исходного сырья и материалов, а также обеспечить безопасность персонала на рабочих местах.

3.4.1 Технические данные, контролируемые СУТП

Нейтрализация меди в сернокислых растворах предназначена для получения насыщенного раствора сернокислой меди (медного купороса). Процесс получения насыщенного раствора сернокислой меди – глубокая нейтрализация свободной серной кислоты, содержащейся в отработанном электролите ЦЭМ и маточных растворов никелевого отделения купоросного цеха.

3.4.2 Система управления

Система управления предназначена для контроля технологических параметров и для управления процессом нейтрализации. Система управления находится в герметичных шкафах. Она включает в себя:

а) Управляющий контроллер;

б) Аппаратура сбора информации: оптомодули ввода, оптомодули вывода, оптодоска ввода для нейтрализатора; оптодоска ввода для баков;

в) Аппаратура сбора данных. Модули сбора данных АДАМ‑4017;

г) Интерфейсная аппаратура: модули конвертеры RS 232‑RS485 АДАМ‑4520, соединительные провода и кабели;

д) Аппаратура контроля технологических параметров: систему датчиков измерения уровня, систему датчиков измерения расхода воздуха и электролита, систему датчиков измерения давления;

е) Блоки питания на 24V и на 5V;

ж) Программу и программное обеспечение приема и обработки информации с датчиков и исполнительных устройств, управления исполнительными устройствами и технологическим процессом.

Принцип работы системы управления

Управляющий сигнал для исполнительных механизмов формируется при помощи логических функций на основании сигналов с датчиков и сигналов управляющих воздействий от оператора или управляющего контроллера. Управляющий сигнал управляет модулем оптической развязки, который коммутирует подачу напряжения на исполнительный механизм.

Функции системы управления