Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком

 

Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных фосфорсодержащих удобрений, например аммофоса, диаммофоса и др. Целью изобретения является повышение производительности процесса и качества пульпы. Способ предусматривает регулирование соотношения расходов фосфорной кислоты в форабсорбер - нейтрализатор (ФАН) и аммиака в реактор - нейтрализатор (РН) с коррекцией по температуре продукта в реакторе, вычисление количества непрореагировавшего аммиака в РН по измеренным значениям расхода, плотности и температуры фосфорной кислоты, температур продукта в реакторе и частично аммонизированной фосфорной кислоты на выходе ФАН, расхода или плотности этой кислоты и стабилизацию этого вычисленного значения количества непрореагировавшего аммиака изменением подачи стоков абсорбции в РН с коррекцией пр температуре в РН и подачи фосфорной кислоты в ФАН. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9k (11) 4 А1

ВСЕСИОЗ

ПАТЕНТЕ; i, „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4342426/23-26 (22) 21. 10 ° 87 (46) 07.07.89. Бюл. У 25 (72) О.Д.Черниенко, В,Ф.Нестеренко, В.И.Ярко, В.А.Живописцев, В.Б.Поленов, С.Б.Лебедев и Н,В,Кульков (53) 66,012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 564296, кл. С 05 В 7/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N 1240756, кл. С 05 В 7/ОО, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ АИ1ИАКОИ (57) Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных фосфорсодержащих удобрений, например аммофоса, диаммофоса и др, Целью, Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных фосфорсодержащих удобрений, например аммофоса, диаммофоса и др.

Цель изобретения — повышение производительности процесса и качества пульпы.

На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа.

Система включает объект управления в составе реактора-н.йтрализатора (PH) 1 и форабсорбера-нейтрализатора (ФАН) 2. (511 4 С 05 B 7/00 С; 05 П 27/00

2 изобретения является повышение производительности процесса и качества пульпы. Способ предусматривает регулирование соотношения расходов фосфорной кислоты в форабсорбер-нейтралиэатор (ФАН) и аммиака в реактррнейтрализатор (РН) с коррекцией по температуре продукта в реакторе, вычисление количества непрореагировавшего аммиака в PH по измеренным значениям расхода, плотности и температуры фосфорной кислоты, температур продукта в реакторе и частично аммониэированной фосфорной кислоты на выходе ФАН, расхода или плотности этой кислоты, и стабилизацию этого вычисленного значения количества непрореагировавшего аммиака изменением подачи стоков абсорбции в РН с коррекцией по температуре в РН и подачи фосфорной кислоты в ФАН. 1 ил.

На нейтрализацию подаются потоки

3-5 фосфорной кислоты, аммиака и стоков абсорбции. Из реактора выводится пульпа 6 и парогаэовая смесь 7, которая, проходя через ФАН, частично аммонизирует поступакщую на нейтрализацию кислоту и далее в виде потока 8 подается в абсорбционное отделение для дальнейшей очистки от аммиака. Из абсорбционного отделения парогазовая смесь с остатками аммиака выбрасывается в атмосферу. Из ФАН в РН частично аммонизированная кислота поступает в виде потока 9.

) 491864

40 (Fg-Ра«)zg +Fg яцt (4д19-0 0378 а Гкон + 000658 а

KPFPP а

Ка)-Г С (7) Система управления содержит установленные на потоке 3 фосфорной кислоты датчики 10-12 для измерения расхода плотности и температуры соот5 ветстненно, клапан 13 и стабилизирующий регулятор 14, на потоке 9 частично аммонизированной кислоты — датчики 15 или 16 для измерения соответственно расхода или плотности и датчик 17 температуры, на потоке 4 аммиака — датчик 18 расхода, клапан 19 и стабилизирующий регулятор 20, на потоке 5 стоков абсорбции — датчик 21 расхода, клапан 22, стабилизирующий регулятор 23, а также содержит датчик 24 температуры пульпы в реакторе, вычислительное устройство 25 величины потока непрореагировавшего в PH аммиака по поступающим В него сигна- 20 лам от датчиков 10 11, 12, 17 и 24 и сигналу либо от датчика 15, либо от датчика 16 регулятор 26 с эадатчиком 27 потока непрореагировавшего в PH аммиака, регулятор 28 с эадатчиком 29 температуры пульпы в РН, блок 30 соотношения и сумматор 31, причем выход блока 25 подключен к регулируемому входу регулятора 26, выход которого подключен к задающему входу стабилизирующего регулятора 14 и первому входу сумматора 31, выход регулятора 28 подключен к второму входу сумматора 31 и к входу коррекции коэффициента соотношения блока

30, выход последнего подключен к задающему входу стабилизирующего регулятора 23. Для работы системы достаточно включения одного иэ датчиков

15 или 1Е .

Способ осуществляют следующим образом.

При работе контура регулирования температуры допустим произошло повышение (уменьшение) температуры в реакторе. Это означает, что увеличилась (уменьшилась) концентрация поступающей на нейтрализацию потока 3 фосфорной кислоты. По сигналу от датчика 24 температуры регулятор 28 увеличивает 50 (уменьшает) соотношение расходов аммиака и фосфорной кислоты для стабигде t — температура частично аммониэированной в ФАН кислоты; лизации мольного соотношения, При этом регулятор 28 через сумматор 31 увеличивает (уменьшает) подачу стоков абсорбции н реактор, поддерживая тем самым н пульпе постоянное влагосодержание, В результате количество подаваемой со стоками абсорбции влаги увеличивается (уменьшается), а это приводит к компенсации того количества энергии, которая введена в систему за счет изменения концентрации кислоты.

В конечном итоге температура в реакторе уменьшается (увеличивается) до значения, предшествующеГо действию возмущения °

При работе контура регулирования потока непрореагировавшего аммиака вычислительное устройство 25 функционирует по следующему алгоритму.

Вычисляют расход Га частично амминиэированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 16 плотности и плотность р частично аммоРа низированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 15 расхода:

1Р— 1

1 =F (1)

Ф (p — 1) + 1, (2) а где Гр, pp — соответственно расход и плотность фосфорной кислоты в ФАН.

Вычисляют концентрацию фосфорной кислоты до и после ФАН соответственно:

1 . = 1,3 (1 — ††) 100Z

P Pð (3)

k = 1,3 (1 — --) 1007.

1 а (4)

Затем вычисляют удельную энергию конденсации пара в ФАН г кон 2500 — 2,42t„,(5) где 1я — температура в нейтрализаторе, С, Вычисляют теплоемкость фосфорной кислоты на входе н ФАН по формуле

С = 4, 19 — 0,00378 k . (6)

Вычисляют массовый поток непрореагировавшего в нейтрализаторе аммиака по формуле

С, Са — теплоемкость кислоты соответственно до и после ФАН;

5 l4

1 коэффициент, учитывающий какая доля парогазовой смеси отбирается иэ нейтрализатора для полного смешения с потоком фосфорной кислоты в ФАН (зависит от конкретного конструктивного исполнения ФАН, например

0,35);

Дж а = 5790 -- — удельная энергия обраэокг вания моноаммонийфосфата в результате реакции в ФАН кислоты с аммиаком.

Допустим при неизменной нагрузке увеличилось (уменьшилось) вычисленное устройством 25 значение величины 4 „.

Это свидетельствует о том, что изменились действующие на процесс неконтролируемые возмущения, например изменился в кислоте состав примесей, увеличилась (уменьшилась) вязкость пульпы, а значит, ухудшились (улучшились) условия реакции.

Регулятор 26, сравнив сигналы от устройства 25 и задатчика 27, вырабатывает управляющее воздействие, которое при помощи стабилизирующего регулятора 14 (уменьшает) увеличивает подачу на нейтрализацию фосфорной кислоты. При этом сигнал от устройства 26 через сумматор 31 при помощи стабилизирующего регулятора 23 одновременно уменьшает (увеличивает) подачу стоков абсорбции в требуемой пропорции с изменением подачи фосфорной кислоты, чем обеспечивается сохранение на прежнем уровне заданной влажности пульпы. Изменение расхода фосфорной кислоты вызывает изменение задания стабилизирующему регулятору

20 расхода аммиака через блок 30 соотношения. Регулятор 20 уменьшает (увеличивает) расход аммиака, сохраняя тем самым в пульпе мольное отношение аммиака и пятиокиси фосфора, Уменьшение (увеличение) подачи реагентов на нейтрализацию увеличивает (уменьшает) время их пребывания в реакторе, что приводит к уменьшению (увеличению) выделения аммиака с па-. рогазовой смесью.

Таким образом, регулятор 26 воздействует на расходы фосфорной кислоты и стоков абсорбции, а через расход фосфорной кислоты и на подачу аммиака до тех пор, пока поток проре91864 агированшего аммиака иэ реактора не восстановится на уровне того прежнего значения, которое определяется задатчиком 27.

В результате функционирования реализующей предлагаемый способ системы управления на абсорбцию с потоком 8 поступает то количество аммиака, которое устанавливает человек-оператор.

При обеспечении максимальной производительности реактора сепаратор устанавливает такое предельно допустимое задание регулятору 26, которое соответствует допустимым cBHHTBpHbw нормам выбросов аммиака в атмосферу либо допустимой нагрузке абсорбционного отделения. Эта величина легко устанавливается экспериментальным путем для каждого конкретного оборудования цеха.

Таким образом, обеспечение возможности контроля выбросов аммиака из реактора и управление их интенсивно25 стью позволяет в предлагаемом способе уверенно работать на повышенных и близких к критическим нагрузкам реактора.

Предлагаемый способ позволяет повысить также качество пульпы, поскольку стабилизация выбросов аммиака из реактора автоматически влечет за собой стабилизацию их содержания в пульпе. Так, например, уменьшение

35 содержания аммиака в пульпе как правило, сопровождается его увеличением в парогазовой смеси. На данное возмущение описанная система оперативно отреагирует не увеличением подачи ам40 миака в реактор, а уменьшением подачи фосфорной кислоты. Реакция системы оказывается высокой из-за незначительного запаздывания в парогазовой магистрали и небольшой по сравнению с реактором инерционностью ФАН.

Дополнительное повышение качества пульпы достигается также благодаря наличию в системе управления компенсирующей связи на поток стоков аб50 сорбции при изменениях подачи фосфорной кислоты, которые вызываются регулированием потока непрореагировавшего аммиака, Предлагаемый способ эксперимен55 тально проверен на промышленном агрегате. При этом измерялись как расход, так и плотность частично аммонизированной кислоты. Это позволяет экспериментально проверить справедливость

1491864 формула изобретения ство непрореагировавшего в реакторенейтрализаторе аммиака и стабилизируют егo иэменением подачи фосфорной кислоты в Аора6сор6ер-нейтрализатор и стоков абсорбции в реактор-нейтралиэатор.

Составитель Г.Огаджанов

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Редактор Н.Гунько

Заказ 3825/26 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101 формул (1) и (2). Среднеквадратичная погрешность оценки F+ и р по данным формулам составляет не более 2Х.

Для экспериментальной проверки формулы (7) при различных нагрузках измеряют расход абсорбционных стоков и содержание в них аммиака, зная потери аммиака с выхлопными газами определявт его фактический массовый расход из нейтрализатора. Среднеквадратичная погрешность оценки по формуле (7) данного расхода составляет не более 2,7Х.

Опытная проверка системы регулирования позволяет снизить потребление воды абсорбционной системой на

15Х выбросы аммиака в атмосферу уменьшить на 15Х улучшить качество пульпы, уменьшить дисперсию колебания ее влажности и мольного отношения в 1,5 раза.

При заданных санитарных нормах выбросов аммиака внедрение предлагаемого способа позволяет повысить про- 2g изводительность производства диаммофоса на 10-15Х. зо

Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком, осуществляемого в последовательно установленных форабсорбере-нейтрализаторе и реакторенейтрализаторе, включающий регулирование подачи фосфорной кислоты в форабсорбер-нейтрализатор, соотношения расходов фосфорной кислоты в форабсорбере-нейтрализаторе и аммиака в реакторе-нейтрализаторе с коррекцией по температуре продукта в реакторе-нейтрализаторе и регулирование подачи стоков абсорбции в реакторнейтралиэатор в зависимости от температуры в реакторе-нейтралиэаторе, отличающийся тем, что, с целью говышения производительности процесса и качества пульпы, дополнительно измеряют плотность и температуру фосфорной кислоты, температуру, а также расход или плотность частично аммониэированной фосфорной кислоты на выходе форабсорбера-нейтрализатора, по измеренным значениям расхода, плотности и температуры фосфорной кислоты, температур продукта в реакторе и частично аммониэированной фосфорной кислоты на выходе форабсорбера-нейтрализатора, расхода или плотности этой кислоты вычисляют колнче