Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком Советский патент 1989 года по МПК C05B7/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в промьшшенности по производству минеральных фосфорсодержащих удобрений, например аммофоса, диаммофоса и др.

Цель изобретения - повьшение производительности процесса и качества пульпы.

На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа.

Система включает объект управления в составе реактора-нейтрализатора (РН) 1 и форабсорбера-нейтрализа- тора (ФАН) 2.

На нейтрализацию подаются потоки 3-5 фосфорной кислоты, аммиака и стоков абсорбции. Из реактора вьшо- дится пульпа 6 и парогазовая 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 aMNmaxa выбрасывается в атмосферу. Из ФАН в РН частично аммонизированная кислота поступает в виде потока 9.

4i

О

00 0д 4

Система управления содержит установленные на потоке 3 фосфорной кислоты датчики 10-12 для измерения расхода, плотности и температуры соответственно 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 А 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 РН аммиака по поступающим в него сигналам от датчиков 10, 11, 12, 17 и 24 и сигналу либо от датчика 15, либо от датчика 16, регулятор 26 с задат- чиком 27 потока непрореагировавшего в РН аммиака, регулятор 28 с задат- чиком 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 из датчиков 15 или 16.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе контура регулирования температуры- допустим произошло повышение (уменьшение) температуры в реакторе. Это означает, что увеличилас (уменьшилась) концентрация поступающей на нейтрализацию потока 3 фосфорной кислоты. По сигналу от датчика 24 температуры регулятор 28 увеличивает (уменьшает) соотношение расходов аммиака и фосфорной кислоты для стаби

5

0

5

лизации мольного соотношения,При этом регулятор 28 через сумматор 31 увеличивает (уменьшает) подачу стоков абсорбции в реактор, поддерживая тем самым в пульпе постоянное влагосо- держание.

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 Гд частично амми- низированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 16 плотности и плотность РД частично аммонизированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 15 расхода:

Р„ (1)

0

Раг

р.

l

(рр - 1) + 1, (2)

5

0

где F,.

рр

- соответственно расход и плотность фосфорной кислоты в ФАН.

Вычисляют концентрацию фосфорной кислоты до и после ФАН соответственно:

kp 1,3 (1 KO 1,3 (1

Q

-i

100%;

100%.

(3)

(4)

Затем вычисляют удельную энергию конденсации пара в ФАН

5

0

где

- кон н

2500 - 2,42t, (5) в нейтрализатотемператураре, с.

Вычисляют теплоемкость фосфорной кислоты на входе в ФАН по формуле С 4,19 - 0,00378 k . (6) Вычисляют массовый поток непрореагировавшего в нейтрализаторе аммиака по формуле

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.

и - lF.li;a)(lH ±EaCflta( i19 OA2378 Ka)-F()E. ft

Iьл . 1, ,. .j ,, , /

a-r,,,.0.000658 .

где tg - температура частично аммонизированной в ФАН кислоты;

(7)

С.,Сд - теплоемкость кислоты соответственно до и после OAHj

р - коэффициент, учитывающий какал доля парогаэорой смеси отбирается из нейтрализатора для полного смешения с потоком фосфорной кислоты в ФАН (зависит от конкретного конструктивного исполнения ФАН, например ft 0,35);

Дж

а 5790удельная энергия образокг

вания моноаммонийфосфата в результате реакции в ФАН кислоты с аммиаком.

Допустим при неизменной нагрузке увеличилось (уменьшилось) вьгчислен}ше устройством 25 значение величины W. 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, вьфа- батывает 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 проре491864

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

агировавщего аммиака из 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 aMhaiaKa, которое устанавливает человек-оператор.

При обеспечении максимальной производительности реактора сепаратор устанавливает такое предельно допустимое задание регулятору 26, которое соответствует допустимым санитарным 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 интенсивностью 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 содержания аммиака в пульпе, как правило, сопровождается его увеличением в парогазовой смеси. На данное возмущение описанная система оперативно отреагирует не увеличением подачи аммиака 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 абсорбции при изменениях подачи фосфорной кислоты, которые вызываются регулированием потока непрореагировавшего аммиака.

Предлагаемый способ экспериментально проверен на промыштенном агрегате. При этом измерялись как расход, так и.плотность частично аммонизированной кислоты. Это позволяет экспериментально проверить справедливость

формул (1) и (2). Среднеквадратичная погрешность оценки Гд и рд по данным формулам составляет не более 2%.

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

Опытная проверка системы регули- рования позволяет снизить потребление воды абсорбционной системой на 15%, выбросы аммиака в атмосферу уменьшить на 15%, улучшить качество пульпы, уменьшить дисперсию колеба- ния ее влажности и мольного отношени в 1,5 раза.

При заданных санитарных нормах выбросов аммиака внедрение предлагаемого способа позволяет повысить про изводительность производства диаммо- фоса на 10-15%.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком, осуществляемого в последовательно установленных фораб&U

Редактор Н.Гунько

Составитель Г.Огаджанов

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Заказ 3825/26

Тираж 391

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

0

5

0

сорбере-нейтрализаторе и реакторе- нейтрализаторе, включающий регулирование подачи фосфорной кислоты в форабсорбер-нейтрализатор, соотношения расходов фосфорной кислоты в фор- абсорбере-нейтрализаторе и аммиака в реакторе-нейтрализаторе с коррекцией по температуре продукта в реакторе-нейтрализаторе и регулирование подачи стоков абсорбции в реактор- нейтрализатор в зависимости от температуры в реакторе-нейтрализаторе, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения производительности процесса и качества пульпы, дополнительно измеряют плотность и температуру фосфорной кислоты, температуру, а также расход или плотность частично аммонизированной фосфорной кислоты на выходе форабсорбера-нейтрализато- ра, по измеренным значениям расхода, плотности и температуры фосфорной кислоты, температур продукта в реакторе и частично аммонизированной фосфорной кислоты на выходе форабсорбе- ра-нейтрализатора, расхода или плотности этой кислоты вычисляют количество непрсреагировавшего в реакторе- нейтрализаторе аммиака и стабилизируют его изменением подачи фосфорной кислоты в форабсорбер-нейтрализатор и стоков абсорб1Д1н в реактор-нейтрализатор.

Подписное