Способ управления процессом получения мочевины Советский патент 1984 года по МПК C07C126/02 G05D27/00 

00

о

00

со

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности процессом получения мочевины, и может быть исползовано в химической промышленности.

Известен способ управления процес сом получения мочевины путем стабилизаххии температуры в зоне синтеза именением температуры и/или количества подаваемого в первую зону жидкого аммиака и стабилизации давления в

зоне синтеза ClJИзвестен также способ управления процессом получения мочевины путем регулирования давления в первой и втрой зонах синтеза изменением количес ва плава, выводимого из системы, регулирования температуры в первой зоне синтеза изменением температуры жидкого аммиака, подаваемого в первую зону, и регулирования температуры во второй зоне синтеза изменением расхода жидкого аммиака, подаваемого во вторую зону 2,

Недостаток известных способов управления заключается в том, что при их использовании имеют место значительные энергозатраты на сжатие и подогрев исходных реагентов. Фиксирование величины температуры и давления в первой зоне синтеза обеспечивают достаточную эффективность процёсса лишь при некотором, также фиксированном значении нагрузки по исхоному,сырью. Так, при повышении нагруки в этом случае снижается степень превращения СО в мочевину на выходе из системы синтеза и соответственно возрастаютэнергозатраты в системе рекуперации непрореагировавших веществ. При снижении же нагрузки (по -сравнению с номинальной) часть энергозатрат на сжатие сырья до давления первой зоны синтеза становится неоправданной, так как достаточно высокие степени превращения в этой зоне могут быть достигнуты при давлении ниже заданного,

Целью изобретения является снижение энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу температуру в первой зоне синтеза регулируют в зависимости от давления в ней, а давление в этой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака, двуокиси углерода и раствора углеаммонийных солей, подаваемых в нее.

Для расчета оптимального значения .давления (Р, кгс/см) в первой зоне синтеза при различных нагрузках на узел синтеза получено эмпирическое соотношение Р 200+330 1-ехрО, 0364 (57,- а

где ,Q(.Q /QYAC массовые скорости

подачи аммиака углекислого газа HV углеаммонийных солей в первую зону синтеза, га/ч; V - реакционный объем первой зоны синтеза, м.

Степень конверсии СО в мочевину, достигаемая на выходе из блока синтеза, при таком давлении в первой зоне близка к равновесному значению, если давление и температура второй зоны синтеза соответственно составляют Р 180-200 кгс/см и t 180 IQOC.

Для расчета оптимальной температуры (°С) первой зоны синтеза в зависимости от давления Р (кгс/см) в этом аппарате получено соотношение

t 158 + V15,4 2691 (

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ управления.

В первую зону 1 синтеза подают свжий аммиак насосом 2 через подогреватели 3, двуокись углерода от компрессора 4 и рециркулируемый на синтез УЛС насосом 5. Плав синтеза мочевины поступает из первой зоны синтеза во вторую зону 6, куда насосом 7 подают аммиак. Регулирование давления в первой зоне синтеза осуществляет ргулятор 8 воздействием на клапан 9. Задание регулятору В давления формирует вычислительный блок 10, на который от расходомеров 11-13 поступают сигналы для расчета оптимальног давления в первой зоне синтеза. Регулирование температуры в первой зон осуществляют регулятором 14, который корректирует задание регулятору 15 температуры жидкого аммиака,подаваемого в первую зону синтеза. Последний с помощью клапана 16 изменяет подачу греющего пара в подогреватель 3.

Корректирующее воздействие для регулятора 14 температуЕйл формируется вычислительным блоком 17 в зависимости от фактического значения давления в аппарате первой зоны синтеза. Стабилизация давления в аппарате второй зоны осуществляется регулятором 18, воздействующим на клапан 19. Стабилизация температурного режима второй зоны синтеза достигается с помощью регулятора 20,изменяющего подачу жидкого аммиака во вторую зону синтеза воздействием на байпасный клапан 21 насоса 7.

Вычислительные блоки Ю и 17 формируют выход: ные сигналы, являющиеся заданиями регуляторам 8 и 14 соответственно, согласно уравнениям (1) и (2) .

Способ осуществляют следующим образом. При изменении нагрузки на узел синтеза, например, при ее увеличении и соответствующем уменьшении времени пребывания реакционной смеси в первой и второй зонах синтеза степень конверсии исходных веществ на выходе из блока синтеза начинает понижаться Сигнал о повышении нагрузки от датчиков расхода 11-13 поступает на вы числительный блок 10, который повышает величину задающего воздействия регулятору 8 давления в первой зоне, вследствие чего повышается давление в первой зоне. Сигнал о повышении давления в первой зоне поступает на вычислительный блок 17, увеличивающий при этом величину задания регулятору 14 температуры первой зоны 14, который повьйаает температуру первой зоны синтеза за счет коррекции задания регулятору 15 температуры жидкого ам миака, увеличивгиощему при этом расход греющего пара в подогреватель 3. :При повышении температуры и давления в первой зоне синтеза степень конверсии в этой зоне возрастает настол ко, что степень конверсии во второй зоне приближается к равновесному зна чению. Таким образом, форсирование параметров процесса в первой зоне компенсирует возможное снижение степени конверсии вследствие снижения времени пребывания реакционной смеси в узле синтеза при увеличении нагрузки и обеспечивает существенное увеличение удельной производительности узла синтеза. Аналогично при понижении нагрузки снижается давление и температура первой зоны синтеза до уровня, при котором степень конверсии в узле синтеза сохраняет еще значение, близкое к равновесному, что достигается вследствие увеличения времени пребывания в узле синтеза. В результате снижения в первой зоне температуры и давления уменьшается расход энергоресурсов на сжатие и подогрев исходных реагентов. Предлагаемый способ управления может быть осуществлен в нескольких вариаутах. Сигнал, фиксирующий изменение суммарного расхода исходных реагентов, может одновременно использоваться для коррекции заданий обоим локальным регуляторам давления и температуры. Можно также использовать этот сигнал для коррекции задания одному из регуляторов (например давления или температуры) , а задания второму регулятору (соответственно температуры или давления) корректировать в зависимости от параметра, измененного первым регулятором. Предлагаемый способ управления за счет оптимизации параметров позволяет вести процесс с минимальными энергозатратами на сжатие и подогрев исходных реагентов при различных нагрузках агрегата.

/4

16

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ путем регулирования давления во второй зоне синтеза изменением количества плава, выводимого из системы, регулирования температуры в первой и вторюй зонах теза изменением температуры и/или расхода жидкого аммиака, подаваемого в эти зоны, отличающийс я тем, что, с целью снижения энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентов, температуру в первой зоне синтеза регулируют в зависимости от давления в ней, а давление в этой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака, двуокиси углерода и раствора углеаммонийных солей, подаваемых в нее.

В

/7

/pVM

.

VM

to

е 1.1111I Ч X

16

fJap

1

СОг растборУ С NHi

/

/