Способ управления процессом концентрирования азотной кислоты Советский патент 1987 года по МПК C01B21/44 G05D27/00 

Изобретение относится к ynpaBneHHitf процессом .концентрирования, азотной кислоты и может быть использовано в химической и нефтехимической промьпп- ленности при автоматизации, например, п роизводстБа концентрированной азотной кислоты с применением в качестве экстрагента водного раствора нитрата магния.

Цель изобретения - сокращение расхода пара и потерь азотной кислоты.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа.

поступает на клапан 17 выдачи .паро вого конденсата из кипятильника.

Сущность способа заключается в следующем.

10

При изменении (например, уменьшении) нагрузки по, неконцентрированной азотной кислоте (сырью) сигнал от датчика 14 через преобразователь 13 и блок 12 изменяет (увеличивает) задание регулятору 15, выходной сигнал которого при этом изменяет положение (прикрывает) клапана 17 выдачи конденсата. При этом в кипятильнике . Неконцентрированная азотная кисло- 5 начинает изменяться (увеличиваться) та и водный раствор нитрата магния уровень конденсата, который по за- (не показан) по трубопроводу 1 пос- вершении переходного процесса уста25

тупают в колонну 2 экстрактивной ректификации. Стекающий в низ колонны раствор нитрата магния связывает во- 20 ду, выделившуюся при концентрировании азотной кислоты, и по линии 3 по.сту- пает в кипятильник 4, в который также подается пар по линии 5.

Образующаяся в кипятильнике 4 па- рожидкостпая смесь по линии 6 поступает в сепарадионный объем куба ко- ..(Лонны 2, в котором происходит разделение смеси на отработанный плав нит рата магния, выходящий по линии 7, и смесь паров воды и азотной кислоты (соковый пар), частичная конденсация которых происходит на размещенном в сепарационном объеме конденсационном

30

навливается на новом заданном значении, обеспечивающем новое (уменьщен- ное) потребление пара, соответствующее измененной (уменьшенной) нагрузке колонны 2 по сырью. В условиях неконтролируемых возмущений новое положение уровня затопления обеспечивает грубое соответствие теплового режима измененной нагрузке колонны по сырью. При этом возможно изменение (например, уменьшение) содержания азотной кислоты в растворе нитрата магния, поступающем в кипятильник.

(умендзшение) кислоты в-конденсате сокового пара в устройстве 8 и отра- ..ботанном плаве на выходе из колонны, устройстве 8. Содержание азотной кис- 35 Измененный (уменьшенный) при этом

,сигнал от анализатора 9 поступает на регулятор 10, вызывает рассогласование между этим сигналом и заданием, что приводит к измене1шю (увеличению)

лоты в полученном конденсате опреде- ляется анализатором 9, выходной сигнал которого поступает в качестве переменной величины в регулятор 10. В качестве задания этому регулятору подают сигнал по линии 11, соответствующий требуемой концентрации азотной кислоты, величина которой определяется необходимой величиной содержания азотной кислоты в растворе нит- рата магния на выходе из колонны в кипятильник.

Выходной сигнал регулятора 10 поступает на суммирукщий блок 12, в который через преобразователь 13/ поступает также сигнал от датчика -А расхода азотной кислоты в колонну 2. Выходной сигнал .блока 12 в качестве задания nocTjrnaeT в регулятор 15, переменной величиной которого служит сигнал 16, характеризукжщй текущее значение уровня затопления кипятильника 4. Выход регулятора 15

поступает на клапан 17 выдачи .паро вого конденсата из кипятильника.

Сущность способа заключается в следующем.

навливается на новом заданном значении, обеспечивающем новое (уменьщен- ное) потребление пара, соответствующее измененной (уменьшенной) нагрузке колонны 2 по сырью. В условиях неконтролируемых возмущений новое положение уровня затопления обеспечивает грубое соответствие теплового режима измененной нагрузке колонны по сырью. При этом возможно изменение (например, уменьшение) содержания азотной кислоты в растворе нитрата магния, поступающем в кипятильник.

(умендзшение) кислоты в-конденсате сокового пара в устройстве 8 и отра- ..ботанном плаве на выходе из колонны, 35 Измененный (уменьшенный) при этом

,сигнал от анализатора 9 поступает на регулятор 10, вызывает рассогласование между этим сигналом и заданием, что приводит к измене1шю (увеличению

40 выходного сигнала регулятора 10, ко- торьй корректирует (увеличивает) задание регулятору 15. При этом выход регулятора .15 воздействует (закрывает) на клапан 17 выдачи конденсата

45 из кипятильника, что приводит к изменению (уменьшению) поступления пара .в кипятильник и к изменению (уменьшению) отгонки соковых паров от него В результате интенсивность испарения

50 кислоты в колонне изменяется (уменьшается), что приводит к изменению (увеличению) концентрации кислоты в плаве, поступающем из колонны в кипятильник, в сторону, противополож55 ную изменению этой концентрации в начале процесса корректировки, и, как следствие, к такому же изменению (увеличение) концентрации кислоты в конленсате устройства 8.

По завершении переходного процесса величина концентрации азотной кислоты, измеряемая анализатором 9, принимает заданное значение, а потребление пара в кипятильнике становится минимально возможным в данных условиях распада, которьш обеспечивают как кондиционньш продукт, так и минимальные потери азотной кислоты.

,При увеличении содержания азотной кислоты в растворе, поступающем в кипятильник, и, следовательно, в конденсате сокового пара в устройстве 8 регулятор 10 уменьшает задание регулятору 15, что приводит к уменьшению уровня, увеличению поступления пара в кипятильник, усилению отгонки паров воды и кислоты из плава и уменьшению содержания азотной кислоты в конденсате сокового пара в устройстве 8.

Таким образом обеспечивается не- обходимьй подвод тепла в колонну в количестве, обеспечивающем испарение флегмы и дегидратацию сьфья. Это тепло вносится в колонну 2, в основном, соковыми парами (смесь паров воды и азотной кислоты), поступающими из кипятильника 4,

Основным показателем, характеризующим соотношение ме}вду количеством тепла, необходимым для процесса концентрирования азотной кислоты, и количеством тепла, приходящим из кипятильника, является концентрация азотной кислоты в плаве, из колонны в кипятильник чv,,,

поступающем

, к ч

кипятильник (.С,). С,

При этом увеличение С, свидетел

jCTByeT о недостатке соковых паров и увеличении безвозвратных потерь кислоты с отработанньм плавом нитрата магния, а уменьшение - об избытке соковы паров и о проскоке водяных паров на верх колонны, что приводит к увеличению расхода пара и ухудшению ка- честна готового продукта вплоть до брака. В свою очередь, количество соковых паров, выходяшлх из кипятильника, однозначно определяется коли- чеством греющего пара, подаваемого в кипятильник.

Таким образом, каждой нагрузке по сырью и заданному значению флегмово- го числа соответствует определенное минимальное количество греющего пара, обеспечивающее получение кондиционного продукта и потери кислоты не более заданных. Концентрация

является при этом характеристикой степени достижения необходимого уровня теплового баланса в колонне, а стабилизация ее на заданном значении позволяет вести процесс с минимальными удельными затратами пара. Однако автоматическое измерение концентрации С

,д; затруднено из-за легкой

0

5

0

5

0

5

0

5

5

кристаллизации и сильной агрессивности плава нитрата магния. В качестве параметра, косвенно характеризующего концентрацию С , может быть принята концентрадия HNO,, в соковых парах

(С

пар

), поступающих в колонну из поскольку для тройной

, кипятильника

системы нитрат магния - вода - азотная кислота в условиях ее кипения существует однозначная зависимость между концентрацией HNOj в тройной смеси и ее концентрацией в бинарной смеси кислота - вода.

Позтому управление концентрацией азотной кислоты в соковых парах (или конденсате зтих паров) эквивалентно. управлению концентрацией в плаве на выходе, колонны концентрирования и может обеспечить поддержание теплового баланса колонны на минимально возможном уровне по затратам пара, одновременно обеспечивая стабилизацию процесса концентрирования.

Управление температурным режимом кипятильника 4 плава путем частичного затопления его межтрубного объема позволяет проводить процесс концентрирования с меньшими затратами пара по сравнению со способом управления температурным режимом путем изменения давления греющего пара в межтрубном пространстве. При этом экономия достигается за счет использования тепла конденсата.

Техническое преимущество предлагаемого режима по сравнению с известным состоит в возможности стабилизации процесса путем использования информации, обобщенно характеризующей тепловой баланс колонны концентрирования при коррекции задания по уровню затопления в межтрубном .объеме кипятильника при условии максимально допустимого давления пара на агрегат. I

Технико-экономический эффект--от внедрения предлагаемого способа состоит в экономии пара за счет поддержания его расхода на минимально возможном значении, обеспечивающем заданное качество ведения процесса.

5-1

в экономии пара за счет использования тепла парового конденсата при работе кипятильника в режиме затопления, в сокращении пртерь азотной кислоты за счет поддержания ее концентрации в отработанном плаве на уровне не выше заданного.

Формула изобрет ения

Способ управления процессом концентрирования азотной кислоты путем регулирования уровня затопления меж Редактор Т.Митейко Заказ 1272/26

Составитель Г.Огаджанов

Техред А.Кравчук . Корректор Л.Пилипенко

Тираж 456 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

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

303550-6

трубного объема кипятильника колонны концентрирования изменением расхода парового конденсата из него с коррекцией по расходу сырья на колонну, 5 отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода пара и потерь азотной кислоты, конденсируют часть паров смеси на выходе кипятильника, измеряют концентрацию азотной

fO кислоты в ней и дополнительно корректируют расход парового ковденсата из кипятильника в зависимости от измеренной концентрации азотной кислоты.

Изобретение относится к спосо- ;бам управления процессом концентрирования азотной кислоты, может быть использовано в химической и нефтехимической промьшшенности и позволяет сократить расход пара и потери азотной кислоты. Способ реализуется САР, включающей контур регулирования уровня затопления межтрубного объема кипятильника колонны концентрирования изменением расхода парового конденсата (датчик 16 уровня, регулятор 15, исполнительный механизм 17) и два корректирующих контура: по расходу азотной кислоты (датчик 14, преобразователь 13, сумматор 12, связанный с камерой задания блока 12) и по концентрации азотной кислоты (датчик 9, регулятор 10, связанный с блоком 12). 1 ил. с (Л 00 о со О1 сд