Способ автоматического регулирования процесса упаривания экстрационной фосфорной кислоты

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ путем стабилизации расхода исходной кислоты на упаривание, регулирования 1 сходная кислот температуры в подогревателе изменением подачи пара в змеевик подогревателя , уровня в подогревателе изменением отвода упаренной кислоты из отстойника, подачи циркуляционной кислоты в отстойник и измерения плотности упаренной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения качества упаренной кислоты за счет стабилизации режимов работы подогревателя и отстойника, дополнительно подают в подогреватель исходную кислоту и регулируют ее подачу и подачу циркуляционной кислоты в зависимости от концентраций исходной и упаренной кислот, а тем (Л пературу в подогревателе корректируют по плотности кислоты. - -17-„,3

COIOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) .ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ температуры в подогревателе изменением подачи пара в змеевик подогревателя, уровня в нодогревателе изменением отвода упаренной кислоты из отстойника, подачи циркуляционной кислоты в отстойник и измерения плотности упаренной кислоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества упаренной кислоты за счет стабилизации режимов работы подогревателя и отстойника, дополнительно подают в подогреватель исходную кислоту и регулируют ее подачу и подачу циркуляционной кислоты в зависимости от концентраций исходной и упаренной кислот, а температуру в подогревателе корректируют по плотности кислоты.

//схсбная

КУСЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3750833/23-26 (22) 06.06.84 (46) 30.12.85. Бюл. ¹ 48 (71) Уфимский нефтяной институт (72) А.И.Кобяков, H.Т.Мезенцев, P.M.Èäåëüáàåâ, А.Ф.Давыдов, В.P.Õoðîáðoâ и P.ß.Ìàõìóòîâ (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1036337, кл. В 01 D 1/30, 1982.

Технологический регламент № 48/2 операционного отделения цеха. ЭФК, Мелеуз, 1983. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯ

ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ путем стабилизации расхода исходной кислоты на упаривание, регулирования (51) 4 С 0 1 Б 2 5 / 1 б, G 05 D 2 7 /00

1201

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промьпппенности, в частности в производстве экстракционной фосфорной 5 кислоты на стадии упаривания.

Стадию упаривания экстракционной, фосфорной кислоты (ЗФК) проводят в отстойнике и нагревателе, которые взаимосвязаны по прямому и рециркуляционному потокам. В аппаратах протекает процесс концентрирования и очистки от твердых примесей (сульфат кальция, кремнефторид натрия и др.) исходной кислоты. Процесс подвержен воздействию разнообразных возмущений, дестабилизирующих режимы упарки, кристаллизации и отстаивания, что отражается отрицательно на качестве, в частности концентрации и содержании 20 остаточных примесей (шлама) в упаренной кислоте. Основные возмущения поступают с потоками исходной кислоты (колебания состава — концентрации, содержания и характера примесей), а также возникают из-эа нестационарности тепловых режимов оборудования (отложения на поверхности теплообменной аппаратуры, колебания пара" метров греющего пара) процессов упа- Зр .ривания, кристаллизации и осаждения.

Цель изобретения — повышение качества упаренной кислоты за счет стабилизации режимов работы подогревателя и отстойника.

Стабилизация режимов процесса упаривания и отстаивания (кристаллизации) ЗФК в условиях крупнотоннажного производства при возмущениях, например, по концентрации исходной упариваемой кислоты и значительной инерционности объекта регулирования, является сложной и практически не решенной проблемой. Предлагаемое новое регулирующее воздействие— дополнительная подача ЭФК в подогреватель, новые регулирующие параметры — концентрации исходной и упаренной кислоты и новые приемы регулирования — коррекция температурного режима подогревателя по . плотности готовой кислоты, позволили придать системе регулирования новое свойство — инвариантность относительно основного возмущения, повысить качество стабилизации режимов работы и, следовательно, качество готовой упаренной кислоты, как по

222 концентрации .Р О, так и по содержанию твердых примесей.

На чертеже приведена система автоматического регулирования для реализации данного изобретения.

Система включает отстойник 1, подогреватель 2, датчик 3 рахода, датчик 4 уровня, датчик 5 температуры, датчик 6 и 7 концентрации кислоты, датчик 8 плотности кислоты, регуляторы 9-14, регулирующие opra" ны 15-19.

Способ осуществляют следующим образом.

Стабилизируют расход исходной кислоты, подаваемой на упаривание.

Для этого датчиком 3 измеряют расход исходной кислоты и этот сигнал направляют на вход регулятора 10, куда также подают сигнал задания.

Эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например, по ПИ-закону сигнал, который подают на регулирующий орган 17, установленный на линии подачи исходной кислоты, и, тем самым, стабилизируют подачу кислоты на упаривание. Стабилизируют уровень в подогревателе 2 изменением расхода откачиваемой со стадии упаренной кислоты. Уровень измеряют датчиком 4, сигнал с выходо которого, а также сигнал задания подают на регулятор 11. В регуляторе эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например, по ПИ-закону, сигнал, который подают на регулирующий орган 18, установленный на линии отвода готовой упаренной кислоты, и стабилизируют, тем самым, уровень в подогревателе.

Для стабилизации концентрации ЭФК в отстойник 1 и интенсификации процесса упаривания подают часть исходной кислоты в подогреватель 2 и регулируют эту подачу и подачу цир- . куляционной кислоты из подогревателя в отстойник в зависимости от концентрации исходной кислоты и корректируют эти подачи по концентрации готовой упаренной кислоты. С этой целью измеряют датчиком 6 концентрацию исходной кислоты и сигнал от датчика направляют на вход регулятора 14.

На другой вход регулятора подают корректирующий сигнал. В регуляторе

14 по этим сигналам формируют выходные сигналы, направляют их соответственно на регулирующие органы

1201222

15 и 16 и изменяют, тем самым, подачу исходной упариваемой кислоты в подогреватель, а, следовательно, при стабилизированном ее расходе и в отсгойник, а также подачу циркуля- 5 ционной кислоты из подогревателя в отстойник.

Корректируют подачи исходной кислоты в подогреватель и циркуляционной кислоты в отстойник при отклонении концентрации готовой кислоты от задания изменением корректирующего сигнала регулятору 14. Для этого измеряют датчиком 7 концентрацию готовой кислоты и сигнал с выхо- 15 да датчика направляют на вход регулятора 9, на второй вход которого подают задание. Эти сигналы в регуляторе сравнивают, формируют, например, по ПИ-закону сигнал и направ- 20 ляют его на регулятор 14.

Применение в данном способе, в отличие от прототипа, подачи исходной кислоты и в подогреватель и регулирование этой подачи, а также 25 подачи циркуляционной кислоты из подогревателя в отстойник в зависимости от концентрации исходной кислоты обеспечивают инвариантность

v основной регулируемой величины (кон- Зб центрация готовой кислоты) к основному возмущающему воздействию (концентрация исходной кислоты), что повышает качество регулирования.

Коррекция перераспределения расходов кислот между аппаратами улучшает качество стабилизации концентрации готовой кислоты при воздействии неучтенных возмущений.

Повышение качества стабилизации концентрации в отстойнике благоприятно сказывается на процесс осаждения твердых примесей.

Наилучшие условия для осаждения твердых веществ возникают при определенной концентрации ЭФК в отстойнике. Это значение составляет 42Х

Р О . Поэтому стабилизации концентрации в отстойнике в условиях воздействия возмущений обеспечивает повышение качества упаренной ЭФК, в частности, по содержанию твердых примесей.

Стабилизация концентрации в отстойнике достигается за счет повышения управляемости и информативности, что,в свою очередь, обеспечивается введением новых регулируемых и регулирующих переменных, а также приемов регулирования.

Основным возмущением являются колебания концентрации исходной кислоты, подаваемой на стадии фильтрации на упарку. Диапазон этих колебаний составляет 23-32X P О

Использование нового регулируемого параметра — концентрации исходной кислоты, позволяет получать информацию об изменении концентрации непосредственно в момент приложения возмущения к объекту. Одновременно использование нового регулирующего воздействия — перераспределение исходной кислоты между отстойником и подогревателем, позволяет в зависимости от интенсивности возмущения воздействовать одновременно на обе стадии процесса, что обуславливает повышение управляемости процесса.

Улучшению информативности и управляемости способствует включение в контур регулирования концентрации упаренной кислоты. Введение этой регулируемой переменной позволяет селектировать неучтенные возмущения на процесс относительно только концентрации кислоты в отстойнике, а не плотности, как в прототипе, являющейся интегральной характеристикой процесса упарки. Использование такой избирательной регулируемой переменной и регулирование по ней расхода рециркулирующей кислоты, а также корректирование перераспределения исходной кислоты позволяет эффективно подавлять воздействия неизмеряемых возмущений. Использование двух регулирующих воздейстВНр (вместо одного в прототипе) положительно отражается на управляемости процесса, в частности повышается быстродействие системы стабилизации концентрации упаренной кислоты, что улучшает качество процесса упаривания.

Процесс осаждения (кристаллизации) твердых веществ в отстойнике зависит не только от концентрационного, но и от температурного режима.

В частности изменение температуры влияет на растворимость твердых примесей в кислоте. Это обстоятельство использовано для стабилизации плотности упаренной кислоты регулированием температурного режима в подогревателе. Для этого температуру

1201222

Составитель Г. Огаджанов

Редактор Л. Долинич Техред И.Асталош Корректор Л. Патай

Заказ 7917/19 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 измеряют датчиком 5 и сигнал с его выхода, а также задание направляют в регулятор 12. В регуляторе по величине сравнения этих сигналов формируют, например по ПИ-закону, сигнал, направляют его на регулирукиций орган 19 подачи пара, и, тем самым, стабилизируют температуру в подогревателе на заданном уровне.

Задание корректируют по плотности упаренной кислоты, которую измеряют датчиком 8. Сигнал с выхода датчика 8 направляют на регулятор 13, куда также подают задание. В регуляторе эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например по ПИ-закону, сигнал, который и служит заданием по температуре в подогревателе.

Применение в данном способе коррекции температуры в подогревателе по плотности упаренной кислоты обеспечивает повьппение качества упаренной кислоты. Действительно, качество упаренной кислоты зависит не только от ее концентрации, но и от содержания в ней примесей. В свою очередь, плотность упаренной кислоты, при прочих равных условиях, определяется количеством твердых примесей в ней. А так как температуры ,в отстойнике и подогревателе однозначно взаимосвязаны, то регулирование в подогревателе вь1зывает изменение растворимости твердых в кислоте, а следовательно, и плотности продукта.

Данный способ автоматического

10 регулирования процесса упаривания экстракционной фосфорной кислоты по сравнению с прототипом обеспечивает за счет использования новых регулируемых переменных — концент15 рация упариваемой и упаренной кислот, регулирующей переменной — подача части упариваемой кислоты в подогреватель, а также приемов регулирования — перераспределения упарива20 емой кислоты в зависимости от ее концентрации и концентрации готовой упаренной кислоты, и корректировка температурного режима процесса по плотности упаренной кислоты повы25 шение качества упаренной кислоты, в частности стабилизацию концентрации и содержания твердых примесей эа счет улучшения информативности, управляемости процесса и достижения инвариантности к основным возмущениям на процесс.