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

со о

..

114

Иэобретеште относится к автоматическому упраззлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в промышпенности по про- изводству минеральных удобрений в производстве карбамида.

Цель изобретения - увеличение производительности процесса за счет пр- вьшения степбши квиверссии двуокиси .углерода в карбамид.

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Газообразная двуокись .углерода по

Случайный характер возмущающих воздействий, связанных с изменением параметров технологических потоков, поступающих в колонну 4 синтеза, изменяет параметры технологического режима в колонне 4 синтеза и в отпар- ной колонне 8, вследствие чего меняется соотношение реагирующих компонентов на входе колонны 4 синтеза, что непосредственно влияет на процесс синтеза карбамида, в частности.

Jo

трубопроводу 1 и небольшое количество Ч5 на величину степени конверсии двуокиси углерода в карба р1д.

Способ управления процессом синтеза карбамида осуществляется следующим образом.

По сигналам от датчиков 19-22 расхода двуокиси углерода в колонну 4 |СЙнтеза ( ) расхода жидкого аммиака в эжектор 5 (VNHJ) температуры плава на выходе отпарной колонны 8 (Тд) и давления двуокиси углерода на входе колонны Д синтеза (Р ) определяют величины мольных отношений аммиака и воДы к двуокиси углерода на входе колонны 4 с интеза:

воздуха.по трубопроводу 2, смешиваясь, поступают по трубопроводу 3 в колонну 4 синтеза, в которую из эжектора 5 по трубопроводу ,6 поступает жидкий аммиак в смеси с раствором каррамата a 5мoния. Плав из колонны синтеза, содержащий карбамид, воду, непрореагировавшие аммиак и двуокись углерода, по трубопроводу 7 поступает в отпарную колонну 8. В от-25 парной колонне из плава отгоняются летучие компоненты, которые по трубопроводу 9 поступают в смеситель 10J где смешиваются с рециклическим потоком раствора углеаммонийных солей,, поступающих по трубопроводу 11 из отделения дистилляции, вступают в реакцию в карбаматных конденсаторах 12, образуя раствор карбамата аммония. Затем в сепараторе 13 происходит выделение из раствора карбамата аммония несконденсировавшихся газов, которые iro трубопроводу 14

30

L -16,54-0,3678 Уннз- -0,6654 ,

-4

35

-0,3441 Рсо 3,72710- -УСО,+3,098 10 У2,„ -1,315-10-3.V.TOK+4,101-10-Зх

«И-j

,-1.529.

(1)

тельные механизмы 26 изменения производительности аммиачных насосо в.

Случайный характер возмущающих воздействий, связанных с изменением параметров технологических потоков, поступающих в колонну 4 синтеза, изменяет параметры технологического режима в колонне 4 синтеза и в отпар- ной колонне 8, вследствие чего меняется соотношение реагирующих компонентов на входе колонны 4 синтеза, что непосредственно влияет на процесс синтеза карбамида, в частности.

на величину степени конверсии двуокиси углерода в карба р1д.

L -16,54-0,3678 Уннз- -0,6654

-S-,

-4

-0,3441 Рсо 3,72710- -УСО,+3,098 10 У2,„ -1,315-10-3.V.TOK+4,101-10-Зх

«И-j

,-1.529.

(1)

Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технопоги- ческими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений в производстве карбамида. Целью изобретения является увеличение производительности процесса за счет повьппения степени конверсии двуокиси углерода в карбамид. Способ предусматривает расчет текущих величин мольных отношений аммиака и воды к двуокиси углерода на входе колонны синтеза, ис- патьзуя показания датчиков (Д) 19-22 соответственно расходов двуокиси углерода и аммиака, температуры плава на выходе отпарной колонны и давления двуокиси углерода, расчет текущей величины степени конверсии двуокиси углерода в карбамид на основании рассчитанных значений величин мольных отношеютй амм1аака и воды к двуокиси углерода и показаний Д 22 и Д 23 температуры верха колонны синтеза, рас- g чет требуемого расхода жидкого аммиа- ка на основании рассчитанных величин мольного отношения ЕОДЫ к двуокиси углерода и степени конверсии двуокиси углерода в карбамид, заданной ве- i личины степени конверсии двуокиси уг - лерода и показаний Д 20-23 и стабилизацию рассчитанного расхода аммиака. 1 ил. Од

10

направляются в отделение дистилляции.

Раствор карбамата аммония по трубо- .дд ,02+0,4294 VKH +3,864

проводу 15 направляется в эжектор,

куда из отделения дистилляции по тру- 0,2715 Рдр -5,882-10 -V Q бопроводу 16 насосами 17 подается

жидкий аммиак. Плав и з отпарной ко--2,849-10 ,

лонны по трубопроводу 18 поступает на

дальнейшую переработку в отделение

дистилляции.

Система управления процессом синтеза состоит из датчика 19 расхода двуокиси углерода в колонну 4 синтеза, датчика 20 расхода жидкогр аммиака в эжектор 3, датчика 21 температуры плава на выходе отпарной колонны 8, датчика 22 давления двуокиси углерода на входе колонны 4 синтеза, датчика 23 тe mepaтypы верха колонны 4 синтеза, вычислительного - устройства 24, воздействующего через управляющие блоки 25 на ИСПОЛЕИ50

55

По сигналам от датчиков 22 давления двуокиси углерода на колонны 4 синтеза (Pjo, тем ры верха колонны 4 синтеза (Т упомянутым мольным отношениям ка и воды к двуокиси углерода входе колонны 4 синтеза (L и W ределяют текущее значение сте конверсии двуокиси углерода в мид

,1511+6,789- 10-2L+4,290 +6,089-W+8,66010-3. 0,67

10

-2

Ток

(2)

По сигналам от датчиков 22 и 23 давления двуокиси углерода на вхрде колонны 4 синтеза (Pjo, температуры верха колонны 4 синтеза (Т,) и упомянутым мольным отношениям аммиака и воды к двуокиси углерода на входе колонны 4 синтеза (L и W) определяют текущее значение степени конверсии двуокиси углерода в карбамид

,1511+6,789- 10-2L+4,290 +6,089-W+8,66010-3. 0,6798-L-W+

3из 909 6

+2,403 10-3-ЪТкс-3,675-10..096-10- -W-TXC.(3)

По упомянутым величинам мольного отношения воды .к двуокиси углерода на .g входе колонны 4 синтеза (W) и текущего значения степени конверсии двуокие- си углерода в карбамид (Хр) сигналу от датчика 23 температуры верха кол ). 9(4)

6,789-10 -0,6798-W+2,403

По упомянутому необходимому изменению мольного отношения аммиака к двуокиси углерода на входе колонны 4 синтеза, &L, и сигналам от датчиков 20, 21 и 22 расхода жидкого аммиака

лонны 4 синтеза (f c ) заданной ве- Ю в эжектор 5 (,) температуры плава личине степени конверсии (Xg)j, опре- .а выходе отпарной колонны 8 (Т,) и деляют необходимое изменение величи- давления двуокиси углерода на входе ны мольного отношения аммиака к дву- колонны 4 синтеза (РСО) определяют окиси углерода на входе колонны 4 син- требуемое значение расхода жидкого

15 аммиа; а в эжектор 5

теза

(VMH,)

&L

N«3

4,101

Полученное требуемое значение расхода жидкого аммиака в эжектор 5 (Vfm )р преобразуется в задания управляющим блоком 25, сигналы от которых поступают на исполнительные механизмы 26, изменяющие производительность аммиачных насосов 17 (показано штриховой линией).

Расчеты по приведенны уравнениям выполняются в вычислительном устройстве 24, в которое вводится необходимая информация от датчиков 19 и 20 расхода, датчиков 21 и 23 температуры и датчика 22 давления (показано штрих-пунктирными линиями).

Использование предлагаемого споТО РСО Ч То7+6, 276 -То у;иг073678

(5)

щии регулирование расхода жидкого 20 аммиака на входе в колонну синтеза, измерение расхода двуокиси углерода на входе в колонну синтеза, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности 25 процесса за счет повышения степени конверсии двуокиси углерода в карбамид, дополнительно измеряют давление двуокиси углерода на входе колонны синтеза, температуру верха колонны 30 синтеза и плава на выходе отпарной колонны, по измеренным значениям расходов жидкого аммиака и двуокиси .углерода, давления двуокиси углерода и температуры плава на выходе отпарной соба позволяет достичь более высоких gg .колонны рассчитьгаают текущие величи- показателей технико-экономической ны мольных отношений аммиака и воды

эффективности работы колонны синте-к двуокиси углерода на входе колонны

за, так как в данном способе управления осуществляется стабилизация заданного значения, степени конверсии двуокиси углерода в карбамид по сравнению с известным способом, -в котором не обеспечивается заданная величина степени конверсии двуокиси углерода в карбамид.

Преимущество предлагаемого способа заключается в увеличении в среднем на 0,15% степени конверсии двуокиси углерода в карбамид, что соответствует увеличению производнтелы ности колонны синтеза на 0,25% или на 1200 т карбамида в год, что приводит к снижению себестоимости 1т карбамида.

Формула изобретения

Способ управления процессом синтеза в производстве карбамида, включаюл ). 9(4)

6,789-10 -0,6798-W+2,403

По упомянутому необходимому изменению мольного отношения аммиака к двуокиси углерода на входе колонны 4 синтеза, &L, и сигналам от датчиков 20, 21 и 22 расхода жидкого аммиака

&L

То7+6, 276 -То у;иг073678

(5)

синтеза, по измеренным значениям температуры верха колонны синтеза, дав-

40 лению.двуокиси углерода и рассчитанным текущим величинам мольных отношений аммиака и воды к двуокиси углерода рассчитывают текущую величину степени конверсии двуокиси углерода

45 в карбамид, по измененным значениям температур верха колонны синтеза и плава на выходе отпарной колонны, давления двуокиси углерода, расхода жидкого аммиака на входе в колонну син-

50 теза, заданной величине степени конверсии двуокиси углерода в карбамид и рассчитанным текущим величинам мольного отношения воды к двуокиси углерода 141 входе колонны синтеза и сте55 пени конверсии двуокиси углерода в карбамид рассчитывают требуемый расход жидкого аммиака на входе в колонну синтеза и стабилизируют расход в колонну по рассчитанному значению.