Способ автоматического регулирования хлорного производства

 

Изобретение относится к способам автоматического управления процессами химической технологии и может быть использовано в химической промьшшенности при автоматизации производств хлора и щелоков, получаемых методом электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов. Целью изобретения является повышение безопасности и снижение времени простоя производства за счет уменьшения числа аварийных остановок производства. Система регулирования содержит датчик (Д)1 разрежения в коллекторе хлора, элемент (Э)2 сравнения и усиления сигналов , сумматор (С)3, ограничитель 4 сигналов, регулятор (Р)5 и Д 6 разрежения хлора после систем (дения и сушки хлора, Д 7 разреже}шя в коллекторе водорода, Э 8 сравнения и усиления сигналов, С 9,ограничитель 10 сигналов, Р 1 и Д 12 рп;зрежения водорода после систем охлажде- S ПИЯ и сушки водорода, Э 13 и 14 срлвнекия и усиления сигналов, С 15, формирующий фильтр 16, Э 17 сравнения и усиления сигнала и блоки 18 и 19 задания. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4169137/23-26 (22) 29.12.86 (46) 07.07.88. Бюл. В 25 (72) Л.Н. Балашов, Ю.M. Чудновский, В.В. Ярошевский, И.К. Калинкин и П.В. Смольников (53) 66.012-..52(088.8) (56) Ломакин И.Л. и др. Автоматизация хлорных производств. — M.: Химия, 1967, с. )64.

Авторское свидетельство СССР

У 686986, кл. С 01 В 7/03, 1977. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ХЛОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (57) Изобретение относится к способам автоматического управления процессами химической технологии и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации прсизводств хлора и щелоков, получаемых методом электролиза водных растворов

„„SU„„1407899 А 1 (51) 4 С 01 В 7/03, G 05 D 27/00 хлоридов щелочных металлов. Целью изобретения является повышение бе«опасности и снижение време простоя производства за счет уменьшения числя аварийных остановок производства. Система регулирования содержит датчик (Д)1 разрежения в коллекторе хлора, элемент (Э)2 сравнения и усиления сигналов, сумматор (С)3, ограничитель

4 сигналов, регулятор (Р)5 и Д 6 разрежения хлора после систем охлажде— ния и сушки хлора, Д 7 разрежения в коллекторе водорода, Э 8 сравнения и усиления сигналов, С 9,ограничи— тель 10 сигналов, P 11 и Д 1" разре— жения водорода после систем охлаждения и сушки водорода, Э 13 и 14 сравнения и усиления сигналов, С 15, формирующий фильтр 16, Э 17 сравнения и усиления сигнала и блоки 18 и 19 задания. 2 ил.

1407899

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами химической технологии и может быть использовано в химической промышленнос5 ти при автоматизации производств хлоC ра и щелоков, получаемых методом электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов.

Цель изобретения — повышение безопасности и снижение времени простоя производства за счет уменьшения числа аварийных остановок производства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема для осуществления способа; на фиг. 2 — основные зависимости процесса, реализующие данный способ, Система регулирования содержит (фиг. 1) датчик 1 разрежения в коллекторе хлора, элемент 2 сравнения 2п и усиления сигналов, сумматор 3, ограничитель 4 сигналов, регулятор 5 и датчик 6 разрежения хлора после систем охлаждения и сушки хлора, датчик 7 разрежения в коллекторе водоро- 25 да, элемент 8 сравнения и усиления сигналов, сумматор 9, ограничитель 10 сигналов, регулятор 11.и датчик 12 разрежения водорода после систем охлаждения и сушки водорода, элементы Зр

13 и 14 сравнения и усиления сигналов, сумматор 15, формирующий фильтр

16, элемент 17 сравнения и усиления сигнала и блоки 18 и 19 задания.

Способ осуществляют следующим образом.

Производство хлора и каустической соды диафрагменным методом включает отделение электролиза с выпрямительными агрегатами, коллекторы хлора и водорода, системы охлаждения и сушки хлора и водорода, хлорные и водородные компрессоры. При этом электролизеры расположены в несколько рядов, 45 хлор из анодного пространства электролиэеров и водород из катодного пространства отводятся в соответствующие рядовые коллекторы, которые в свою очередь перед системами охлаждения и сушки объединяются в общецеховые коллекторы хлора и водорода.

Регулирование расхода хлора на перепускной линии хлорного компрессора осуществляют с помощью регулятора 5 в зависимости от величины вакуума хлора до и после системы охлаждения и сурики хлора, измеряемых соответственно датчиками 1 и 6, и вакуума водорода в коллек rope водорода, измеряемого датчиком 7.

Регулирование расхода водорода на перепускной линии водородного компрессора осуществляют с помощью регулятора 11 в зависимости от величин вакуума водорода до и после системы охлаждения и сушки водорода, измеряемых с помощью соответственно датчиков 7 и 12, и вакуума хлора в коллекторе хлора, измеряемого с помощью датчика 1.

Сумматор 15 определяет текущую разность разрежений в коллекторах хлора и водорода и выходной сигнал, пропорциональный этой разности, подается на вход формирующего фильтра 16.

Формирующий фильтр представляет собой апериодическое звено (например, при реализации схемы на пневматических элементах состоит из регулируемого дросселя и емкости), выходной сигнал которого зависит от амплитуды, частоты и длительности его входного сигнала, а также от параметров самого фильтра (постоянной времени и коэффициента усиления).

Переменный сигнал с выхода фильтра 16 подается на один из входов элемента 17 сравнения, на второй вход которого подается постоянный сигнал из блока 18 задания, пропорциональный заданному (рассчитанному) критическому значению разности разрежений в коллекторах хлора и водорода. Сигнал на отключение выпрямительных агрегатов появляется на выходе элемента 17 в момент, когда переменный сигнал на одном его входе сравняется с постоянным сигналом на другом входе. Например, давление в емкости фильтра 16 сравняется с задаваемым блоком 18 давлением на входе элемента 17.

При резком нарушении технологического режима срабатывание элемента 17 и выдача сигнала на отключение электролиза должно происходить за время меньшее, чем время возможного образования опасной концентрации водорода в хлоре — критическое время. Это усло° вие обеспечивается соответствующим заданием постоянной времени фильтра 16, осуществляемым блоком 19.

Рассматривают оценку критических значений разности разрежений в коллекторах хлора и водорода, а также критического времени следующим орразом.

140789

С помощью регуляторов з и 11 устаналивают и поддерживают разрежение в общецеховых коллекторах хлора и водорода, измеряемое соответственно датчиками I и 7, обеспечи5 вающее абсолютное значение разрежения в анодном пространстве наиболее удаленного электролизера не менее

5 мм вод.ст. и заданную величину раз- 0 ности разрежений в анодном и катодном пространствах всех электролизеров (т.е. в общецеховых коллекторах) не менее 10-15 мм вод.ст. При этом критическое значение разности разрежений для отдельного электролизера можно оценить как сумму собственной разности разрежений при нормальном режиме—

8 Ря и величины, равной гидравлическому сопротивлению столба анолита в анодном пространстве электролизера:

4 Р = Д Р„+ Ьа&) мм вод.ст., (1) где hai — уровень анолита в i-м электролизере; плотность анолита ° 25

Для нахождения численного значения

Ь Р„ на графике (фиг. 2) наносят линии, соответствующие распределению разрежения в коллекторах хлора (линия 1) и водорода, (линия 2);, точки з0

Р и P7 — значения разрежения в коллекторах хлора и водорода, измеренные с помощью датчиков 1 и 7, На электролизере с наименьшим уровнем анолита измеряют величину разрежения в

35 анодном пространстве и находят ее на линии 1 — точке А. Величина отрезка

АВ соответствует разности разрежений в анодном и катодном пространствах электролизера в нормальном режиме.

Из-за разного гидравлического сопротивления хлорного и водородного коллекторов линий 1 и 2 в общем случае не параллельны. Величина Р„ рассчитывается по формуле (1), и в блоке 18 преобразуется в пропорциональный постоянный сигнал, подаваемый на один из входов элемента 17 сравнения,. На фиг, 2 Д Р„ соответствует отрезку

АС, а точка D — абсолютной величине

50 разрежения в коллекторе хлора, измеряемом датчиком 1, в критическом режиме работы производства Р кр

Критическое время срабатывания системы дополнительной блокировки

55 складывается из времени t от момента резкого нарушения режима (например, при отключении одного или нескольких преобразовательных агрегатов) 9 с до момента появления водор д» l3 xJlo— ре (т. е. время изменения разности разрежений в коллекторах хлора и водорода от нормальной до критической величины) и времени 1, необходимого для накопления в хлорном коллекторе опасного количества водорода, составляющего iX по объему.

Значение времени t определяется величинами разбаланса количеств хлора gb, образующегося при электролих х зе и отсасываемого компрессорами 4 которые при нормальном режиме равны друг другу, При До с Ц.„" за счет отоа качки из коллектора хлора некоторого дополнительного объема газа bV„ величина разрежения в нем за время изменяется с Р„до P . Численное

Хр л значение b V определяется из харакх теристикп конкретного компрессора

bV = I (1 Р— P ) = ДР, при этом вре— х мя определяется как

47 3600

t. (2)

При полном отключении зала элект,,оБ ролиза (: = 0) это время минимально, "х а при резком изменении токовой нагрузки, например, за счет отключения

N выпрямительных агрегатов из 11 работающих это время составляет

D V 3600 Il

II

il (3) При отключении N, выпрямительных агрегатов образующийся в катодном пространстве водород заполнит 41 обшего объема хлорного коллектора за время

0,04 ° V N 3600 (4)

2 Ц" ° 1Я

Х где Ух — общий объем хлора в коллек— торе.

Таким образом, время срабатывания дополнительной системы блокировки при возникновении критической разности разрежений в коллекторах хлора и водорода должно быть не более величины

+ 1 . Это условие достигается соот( ветствующим заданием в блоке 19 постояннои времени фильтра 16, переменный сигнал с выхода которого подается на второй вход элемента 17 сравнения, Для одн из хлорных производств численные зн,энергия переменных, входя5 1407899 щих в формулы (}) †(4), соответственно раин !:

Q ê = 5500 м /ч, P 80 мм вод. ст °

P = 120 мм нод.ст.

P = 10 мм вод.ст.

1 1 = 7

11 = 2 1

hai = 80 мм

1,15 г/см

600 мЗ

20

30

Из фиг. 2 видно, что р ир

195 мм вод. ст. и g Р— 115 мм вод.ст. По характеристике компрессора ХТК определяют величину

6Ч„= 2 м для 8P = 115 мм вод ст. з

Тогда времена t < и tz равны соответственно (3) и (4): t = 4,58 с, + — 55 с, общее время задержки системы блохировки не должно превышать 60 с.

В общем виде критическая величина времени задержки рассчитывается в блоке 19 в зависимости от условий кон— кретных производств и возможных причин возникновения на них критических состояний.

Полученные оценочные данные по критической разности разрежений и критическому времени для конкретного хлорного производства используют для первоначальной настройки системы упранления, т.е. для определения величины сигнала задания, подаваемого на один из входов элемента 17 сравнения, и определения постоянной времени фильтра 16 ° В процессе эксплуатации системы эти данные должны быть уточнены, а параметры настройки системы откорректированы.

Использование предлагаемого способа управления на одном из хлорных предприятий позволяет сократить число неоправданных остановок цеха электролиза (при случайных отключениях хлор — 45 ных компрессорон) в 2 раза с общим уменьшением простоя цеха на 40 ч.

Кроме того, исключения отключений нагрузки обеспечивают более благоприятные условия работы анодов и диафрагмы в электролизерах. формула изобретения

Способ автоматического регулирования хлорного производства, включающий регулирование расхода хлора на перепускной линии хлорного производства н зависимости от величин вакуума хлора в коллекторе хлора и после системы охлаждения и сушки хлора и вакуума нодорода и коллекторе водорода, регулирование расхода водорода на перепускной линии водородного компрессора в зависимости от величин вакуума водорода в коллекторе водорода и после системы охлаждения и сушки водорода и вакуума хлора в коллекторе хлора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения безопасности и снижения времени простоя производства за счет уменьшения числа аварийных остановок производства, дополнительно вычисляют разность разрежений в коллекторах хлора и водорода, осуществляют фильтрацию сигнала, пропорционального вычисленной разности разреженИй, сраннивают отфильтрованное значение этого curHàòà с заданным критическим значением и при достижении отфильтрованного значения вычисленной разности разрежений заданного критического значения осуществляют отключение выпрямительных агрегатов цеха электролиза.

1407899

4 Д

Itиуию«ю«

IW Жсе i«p М

4 lenrfghua м- мю вра«мщу

Составитель Г. Огаджанов

Техред М.Дидык

КорректорВ.Гирняк

Редактор Н. Рогулич

Заказ 3269/25

Тираж 446

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4