Способ управления отделением дистилляции в производстве карбамида Советский патент 1988 года по МПК C07C126/02 G05D27/00 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами химической технологии и может быть использовано в промьшшен- ности по производству минеральных удобрений в производстве карбамида,

Целью изобретения является повышение качества получаемого карбамида за счет обеспечения заданной степени разложения карбамата аммония.

На чертеже приведена схема реализации данного способа управления,

Газообразная двуокись углерода по трубопроводу 1 и небольшое количество воздуха по трубопроводу 2, смешиваясь, поступают по трубопроводу 3 в колонну 4 синтеза, в которую из эжектора 5 по трубопроводу 6 поступает жидкий аммиак с раствором карбамата аммония, Ппав из колонны синтеза, содержапда-й карбамид, воду, непрореагировавшие аммиак и двуокись углерода, поступает в отпарную колон ну 7 высокого давления, В отпарной колонне из плава отгоняются летучие компоненты, которые по трубопроводу 8 поступают в смеситель 9, где смешиваются с рециклическим раствором углеаммонийных солей поступающих по трубопроводу 10 от отделения дистилляции, вступают в реакцию в карбаматном конденсаторе 11, образуя раствор карбамата аммония. Затем в сепараторе 12 происходит конденсация карбамата аммония, который по трубопроводу 13 направляется в эжектор 5, куда из отделения дистилляции по трубопроводу 14 направляется жидкий аммиак о Неконденсируемые газы из сепаратора 12 по трубопроводу 15 направляются в колонну 16 дистилляции среднего давлегшя. Жидкая фаза в виде плава, выходящая из нижней части колонны 7, дросселируется и по трубопроводу 17 поступает в верхнюю часть колонны 16 дистилляции, В

10

15

20

866182

колонне 16 происходят разложение остаточного карбамата аммоьгия .на аммиак и двуокись углерода за счет тепла подводимого конденсата, а также разделение жидкой и газовой фаз, Газовая фаза по трубопроводу выходит из колонны 16 и поступает на дальнейшую обработку.

Система управления процессом дистилляции состоит из датчиков расхода воздуха 18 на входе в колонну 4 синтеза, двуокиси углерода 19 на входе в колонну 4 синтеза, жидкого аммиака 20 на входе в эжектор 5, давления 21 на выходе из колонны 16 дистилляции, температуры 22 раствора карбамида на выходе колонны: 16 дистилляции, воздействуюш;его на клапан 23 расхода конденсата через вычислительное устройство 24 и регулятор .25.

Случайный характер возмущающих воздействий, связанных с изменением расхода, состава . гтава И газа, пос- тупшощих на вход дистилляционной колонны 16, изменяет заданный тех- нологический режим колонны, вследствие чего меняется состав жидкой и газовой фаз на выходе из колонны 16, а следовательно, и состав.раствора углеаммонийных солей, что непосредственно влияет на процесс синтеза карбамида.

Способ управления процессом дистилляции осуществляется следующим образом.

По сигналу от датчика 18 расхода воздуха Gfto определяют количество инертов (G JJ) в неконденсируемых га-, зах на выходе сепаратора: 6,5 jlGeoj.

По сигналам от датчиков 19 ,20 сОг .а определяют покомпонентный расход аммиака С,, двуокиси углерода G ,0 , воды о р, , содержащихся в потоке угле аммонийных солей, поступаюш 1Х по трубопроводу 10 в смеситель 9:

25

30

35

40

45

Изобретение относится к автоматическому управлению отделением дистилляции в производстве карбамида и может быть использовано в промьпп- ленности по производству минеральных удобрений. Целью изобретения является повьшение качества получаемого карбамида за счет обеспечения заданной степени разложения карбамата ам- мония, Система управления содержит датчик (Д 18 расхода воздуха на входе в колонну синтеза, Д 19 расхода двуокиси углерода на входе в колонну синтеза, Д 20 расхода жидкого аммиака на входе в эжектор, Д 21 давления на выходе колонны дистилляции, Д 22 температуры раствора карбамида на выходе колонны дистилляции, клапан 23 расхода конденсата, вычислительное устройство 24 и регулятор 25. 1 ил. с со (Л со. 00 о ot 00 .J

G -2,OMo -6,21-Gco,, -t- 9,26-10 .х + 7,65-10 .- 5,30-10 -х 2,99-10 -Xg-G.;

G ;O 4,64-10 + 2,41 -lO -x - 1,90-10.G.,- 9,38 + 7,77.10 Gco,-G.

G ;j - 5-10 -4,75 Gco, + 6,97-lo .x, + 5,85-G,. -G. „ lO - 3,95-10 (x,) - 2,29 lo .x,-G.« .

где Xg - заданная степень конверсии двуокиси углерода в карбамид в колонне синтеза. По сигналам от датчиков 18 - 20 упомянутому покомпонентному расходу углеаммонийных солей на входе в смеситель 9 определяют покомпонентный расход потока плава (расход аммиака G , двуокиси углерода G,j, карбами- да с , и воды , , поступающего по трубопроводу 17 в колонну 16:

0, ; 6,1A G.,-H G - 0,034(Gco, - (GM,) - (0,0085L - Op17+0,774-Xe)Z; G , Z(l - x)(l -0);

G;; l,364-x,.Z;

Gl 0,409-Xe-Z + 1,505-G.c,-t-

где L - мольное отношение NH 5 : COz

на входе в колонну 4 синтеза; об - степень (заданная) разложения 25 карбамата аммония в отпарной колонне;

Z - некоторая переменная, определяемая по сигналу от датчиков 18, 19 расхода 0

(GCO.- Gw,i + 0,9974G7o (Т-х)- 579974

Далее определяют суммарную степень отгонки летучих компонентов в потоке 35 плава на входе колонны синтеза (л):

0,868(1 - 5-)

де Р - давление на выходе колонны

дистилляции;

Р - давление паров над плавом в колонне дистилляции, определяемое по уравнению45

ехр

,4S 273+t

2,, - 0,317 п п- 1,50-7 nf - 1,608 ,

50

п

где t - температура раствора, замеряемая датчиком 22; nfi и п - концентрации компонентов (аммиака, карбамида и воды) в потоке G,,, Расход газовой фазы, выходящей по трубопроводу 18 из колонны 16 дистилляции, определяют по вьфажению

(2

,()

, ()

G.ci, (jic;; - с;;ч)..

„f

, (, - - ,

.51 GU - G,,

+ G

Q

15

20

25

0

35

40

45

0

где oi-i - заданная степень отгонки аммиака при дросселировании.

Затем осуществляют расчет температуры раствора карбамида на выходе колонны дистилляции:

( 1 (

t3 f(Z:G,,, G,,, G,8,,)

где ot - заданная степень разложения карбамата аммония в колонне дистилляции,

В вычислительном устройстве 24 осуществляется сравнение найденного значения температуры с сигналом от датчика 22 и, если результаты сравнения больше допустимой разницы, осуществляется коррекция установки регулятора температуры, изменяющего расход конденсата в теплообменник

колонны 16 дистилляции,

I i

Использование данного способа позволяет улуч1иить качество получаемого карбамида за счет обеспечения заданной степени разложения карбамата аммония.

Формула изобретения

Способ управления отделением дистилляции в производстве карбамида, содержащем колонну синтеза, сепаратор , карбаматный конденсатор со смесителем, отпарную колонну и колонну дистилляции среднего давления, включакядий регулирование температуры раствора карбамида на выходе колонны дистилляции изменением подачи конденсата в нее, измерение расходов воздуха и двуокиси углерода на входе колонны синтеза, расхода жидкого аммиака на входе эжектора и давления на выходе колонны дистилляции, о тличающий ся тем, что, с целью повышения качества получаемого карбамида за счет обеспечения заданной степени разложения карбамата аммония, по расходу воздуха I определяют количество инертов в неконденсируемых газах на выходе сепаратора, по расходам двуокиси углерода,жидкого аммиака и заданной степени конверсии двуокиси углерода в

51

карбамид в колонне синтеза определяют покомпонентный расход потока уг- леаммонийных солей на входе смесителя, по расходам воздуха, двуокиси углерода, жидкого аммиака, покомпонентному расходу потока углеаммога й- ных солей на входе смесителя, заданной степени конверсии двуокиси углерода в карбамид в колонне синтеза, заданной степени разложения карбамат аммония в отпарной колонне и мольному отношению расходов аммиака и двуокиси углерода на входе колонны синтеза определяют покомпонентный рас- ход потока плава на входе колонны дистилляции, по температуре раствора карбамида на выходе колонны дистилляции и концентрациям компонентов потока плава на входе колонны дис- тилляции определяют давление паров над плавом в колонне дистилляции, по давлению на выходе колонны дистилляции и давлению паров над плавом в колонне дистилляции определя- ют суммарную степень отгона лету186

чих компонентов в потоке плава на входе колонны дистилляции, по поком- кентному расходу потока плава на входе колонны дистилляции, заданной степени отгона аммиака при дросселировании, суммарной степени отгона летучих компонентов в потоке плава на входе колонны дистилляции и количеству инертов в неконденсируемых газах на выходе сепаратора определяют расход газовой фазы на выходе колонны дистилляции, по покомпонентному расходу потока гшава на входе колонны дистилляции, расходу газовой фазы на выходе колонны дистилляции и заданной степени разложения кар- бамата аммония в колонне дистилляции определяют заданное значение температуры раствора карбаг да на выходе колонны дистилляции, сравнивают его с текупщм .значением температуры и при превышении величины отклонения допустимого значения корректируют подачу конденсата в колонну -дистилляции ,