Способ управления производством аммофоса Советский патент 1989 года по МПК C05B7/00 G05D27/00 

3151

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, в частности процесса нейт рализации, грануляции и сугаки в производстве гранулированного аммофоса, и может быть использовано в промыш-. ленности по производству минеральных удобрений с

Целью изобретения является повы- гаение производительности процесса

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего данный способ

Схема содержит трубопровод 1 подачи экстракционной фосфорной кислоты в трубчатый реактор 2, измерители 3-6 соответственно плотности фосфорной кислоты, концентрации примесей в ней, температуры и расхода фосфорной кислоты, регулирующий клапан 7 пода- Ч И фосфорной кислоты, трубопровод 8 подачи жидкого аммиака, измерители 9 и 10 давления и расхода жидкого аммиака, регулирующий клапан I1 подачи жидкого аммиака, трубопровод 12 подачи пульпы в барабанный грануля- тор-сугаилку (БГС) 13, измеритель 14 температуры пульпы, трубопровод 15 подачи вторичного воздуха в топку 16 регулирующий клапан 17 подачи вторичного воздуха, трубопровод 18 и ре

Сигнал с измерителя 21 температуры топочных газов в БГС 13 поступает на вход регулятора 30, выходной сигнал

гулирующий клапан 19 подачи природного газа, трубопровод 20 подачи то- 35 которого поступает на клапан -17 по- почных газов в БГС, измерители 21 и 22 Дачи вторичного воздуха в топку 16. соответственно температуры топочных газов и разрежения на входе в БГС,трубопро - вод 23 и измеритель 24 температуры

40

отходящих газов, трубопровод 25 выхода продукта и БГС, измерители 26 и 27 расхода товарной и мелкой фракций продукта, регуляторы 28-31 соответственно стабилизации расхода фосфорной кислоты, соотношения рас- 45 ходов фосфорной кислоты и жидкого аммиака, температуры топочных газов и стабилизации температуры отходящих газов, блок 32 текущих значений параметров состояния объекта управления, CQ блок 33 ввода дополнительных текущих значений параметров состояния объекта управления (расхода мелкой и твердой фракций) для корректировки коэффициентов математической модели, вычис-55 лительный блок 34 и блок 35 ввода справочной информации

Способ осуществляют следующим образом.

Сигнал с измерителя 24 температуры отходящих газов из БГС 13 поступает на вход регулятора 31, выходной сигнал с которого поступает на клапан 19 подачи топлива в топку 16о

Сигналы с измерителей 3,4,5,6,9, 10,14,21,22 параметров состояния объекта управления соответственно плотности, концентрации, температуры, расхода фосфорной кислоты, давления, расхода жидкого аммиака на входе в реактор 2, температуры пульпы на выходе из реактора 2, температуры топочных газов, разрежения на входе в БГС 13 поступают на вход блока 32„ Блок 32 вводит текущие -значения параметров, опрапиваемых датчиками:

PJ, - плотность фосфорной кислоты, Т/М J

с „р- концентрация примесей в фрс- форнои кислоте, отноед ;

TK - температура фосфорной кисло- ть:,°С;

По трубопроводу 1 в трубчатый реактор 2 поступает экстракционная фосфорная кислота, по трубопроводу 8 в трубчатый реактор 2 поступает жидкий аммиак на нейтрализацию фосфорной кислоты, по трубопроводу 15 в топку 16 поступает вторичный воздух на разбавление, по трубопроводу 18 в топку 16 поступает природный газ на горелке, по трубопроводу 20 в БГС 13 поступают образующиеся в топке 16 топочные газы, по трубопроводу 12 в БГС 13 поступает образующаяся в трубчатом реакторе 2 пульпа, по трубопроводу 23 из БГС 13 , выходят отходящие газы, а по трубопроводу 25 готовый продукт.

Сигнал с измерителя 6 расхода экстракционной фосфорной кислоты поступает на вход регулятора 28, выходной сигнал с которого поступает на клапан 7 подачи экстракционной фосфорной кислоты в трубчатый реактор 2„

Сигналы с измерителей 6, 10 соответственно расходов экстракционной фосфорной кислоты и жидкого аммиака Поступают на вход регулятора 29, выходной сигнал с ;оторого поступает на клапан 11 подачи жидкого аммиака в трубчатый реактор 2о

Сигнал с измерителя 21 температуры топочных газов в БГС 13 поступает на вход регулятора 30, выходной сигнал

которого поступает на клапан -17 по- Дачи вторичного воздуха в топку 16.

которого поступает на клапан -17 по- Дачи вторичного воздуха в топку 16.

Сигнал с измерителя 24 температуры отходящих газов из БГС 13 поступает на вход регулятора 31, выходной сигнал с которого поступает на клапан 19 подачи топлива в топку 16о

Сигналы с измерителей 3,4,5,6,9, 10,14,21,22 параметров состояния объекта управления соответственно плотности, концентрации, температуры, расхода фосфорной кислоты, давления, расхода жидкого аммиака на входе в реактор 2, температуры пульпы на выходе из реактора 2, температуры топочных газов, разрежения на входе в БГС 13 поступают на вход блока 32„ Блок 32 вводит текущие -значения параметров, опрапиваемых датчиками:

PJ, - плотность фосфорной кислоты, Т/М J

с „р- концентрация примесей в фрс- форнои кислоте, отноед ;

TK - температура фосфорной кисло- ть:,°С;

1 0 - расход фосфорной кислоты,

мЗ/ч;Рд - давление жидкого аммиака Ci - расход жидкого аммиака,

м /ч,

TO - температура пулыты, С;

Та - температура топочных газов,

Ор , i

ЬР - разрежение перед RFC, и значение соотногаения расходов жидкого аммиака фосфорной кислоты в реактор, являющееся начальным условием при решении задачи минимизаииИ ft - соотношение расходов жидкого аммиака и фосфорной кислоты

Выходной сигнал с блока 32 поступает на вход вычислительного блока 34„ Сигналы с измерителей 26, 27 соответственно .расходов товарной и мелкой фракций продукта поступают на вход блока 33, выходной сигнал с которого поступает в вычислительный блок 34.

Блок 35 ввода справочной информации вводит следующие параметры: /Но, молекулярный вес . (абс.едо);

jUg - молекулярный вес NH жидкого (абс.ед.)

о - гидродинамический коэффициент (абс„едо);

а,, а, - начальные коэффициенты модели;

Т - постоянная временио и ввода значения концентрации йриме- сей в кислоте (данные лабораторного анализа). Выходной сигнал с блока 35 поступает на вход вьмислительного блока 34 о

В вычислительном блоке 34 определяется оптимальное значение соотношения расходов жидкого аммиака и фосфорной кислоты в трубчатый реактор о

ft (задание регулятору 29), к удовлетворяющее следующему критерию:

|v(t) ,

u(t) -(MtT,

g.(t) (Вл,л)

л мвгс

(1)

112486

еГр()(8кр)

маис 7

Г.

где V - заданное значение эквт{на- лентного объема гранул по ГОСТ на готовую продукцию, , величина постоянная (мм); U(c)Q,(t)/Q(t) - управляющее воздействие со- 0 отношения расходов аммиака и кислоты в трубчатый реак-«, , °Р

V (t:) - эквивалентный объем гранул

готовой продукции, рассчи- 5 танной по модели в момент

времени t (в блоке 34) (t) - доля гракул мелкой фракции в момент времени t, вычисленная по модели (в блоке 34), 0 (, максимальная граница значения доли гранул мелкой фракции по ГОСТ на готовую продукцию, величина постоянная

(отн.едО;

5 В (t) - доля гранул крупной фракции в момент времени, вычисленная по модели в блоке 34 (отноед.)

(,) максимальная граница значе- 0 нйя доли гранул крупной

фракции по ГОСТ на готовую продукцию (отн.ед.).

Для вычисления параметров, входящих в критерий (1), - среднего объема гранул продукта (д( -) доли мелкой g , крупной g р и товарной фракций в общем объеме продукта используется математическая модель

процесса нейтрализации экстракцион- ной фосфорной кислоты жидким аммиаком в трубчатом реакторе, грануляции и сушки в барабанном грануля- торе-сушилке,

После ряда алгебраических преобразований система уравнений метема- тической модели процесса нейтрализации фосфорной кислоты жидким аммиаком в трубчатом реакторе и грануляции и сушки полученной пульпы, в барабанном грануляторе-сушилке приводится к виду:

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, в частности процесса нейтрализации, грануляции и сушки в производстве гранулированного аммофоса, может быть использовано в производстве минеральных удобрений и повышает производительность процесса. Схема управления содержит измерители (И) 3-6 соответственно плотности фосфорной кислоты, концентрации примесей в ней, температуры и расхода фосфорной кислоты в реактор 2, И 9 и 10 давления и расхода аммиака, И 14 температуры пульпы И 21 и 22 температуры топочных газов и разрежения на выходе топки 16, И 24 температуры отходящих газов из барабанного гранулятора - сушилки 13, И 26 и 27 расхода товарной и мелкой фракции продукта, трубопроводы 15 и 18 подачи вторичного воздуха и природного газа в топку 16, регуляторы 28-31, блоки (Б) 32 и 33 ввода текущих значений параметров процесса, Б 35 ввода справочной информации и вычислительный Б 34. Способ предусматривает расчет по измеренным параметрам процесса эквивалентного объема гранул готового продукта и минимизацию разности между этим рассчитанным и заданным значением эквивалентного объема гранул путем изменения соотношения расходом фосфорной кислоты и аммиака. 1 ил.

V(t) a.V Ct-n a vf Ct-2)4- f, u(t-T-l)f

Pa(t-T-l)

/ rn t 1 I

pK(t-T-i)c;(t-T-i)

AP(t-T-l),

Tn(

Tg(t-T-l),

(2)

-i)

Tn(t-T-l),

:715.)2488

|где f - нелинейная функция, описы- Выражение для расчета оптимально- вающая статические режимыго значения соотношения расходов жид- трубчатого реактора и БГС кого аммиака и фосфорной кислоты в

2трубчатый реактор имеет вид;

и (t) f 0(ty - tJnvt)z(3) .

v ct-n-v p,(t), Tjt), T(t), Tg(t), iP(t))

i

де fj определяется методом локаль- задачи олтимизации: чпй оптимизации в результате решения

- -1

к м.

к м.

при ) ехр (-Ь, /V (t))6()

МО 1C с

g;/t) l-exp(-b,/v-(t).(g) где V(t) a,v (t-n+ ajV (t-2)+f, u(t-T-l).

р;д - -Ус;а-т-)- T(t-T-). /iP(t-T-i), T,(t-T-t)C(t-T-l) b,-b,p, (t-T-)-fb T/t-T-l)(t-T-),

Корректировка коэффициентов мате- ческой модели процесс грануляции и

штической модели осуществляется ре-сутки. :уррентным методом наименьших квадра- Таким образом гов на основании уравнений математи.a;(t) q,;(vV,), V°(t-1), v(t-2),

I p Ct-T-i), p, (t-T-i), T,(t-T-n, T(t-T-i), T,(t-T-i), i (t-T-n, c p

I где i 1,2 Wt) f (f(t), (t)).,

1|5ьгходной сигнал, пропорциональный зна-газов после барабанного гранулятора1 ению оптимального соотношения расхо-сушилки изменением расхода топлива в

о-в жидкого аммиака и фосфорной кис-топку, температуры топочных газов на

,|1оты и определяемьй решением задачивходе в барабанный гранулятор-сушилЬптимизации (4), поступает на вход изменением расхода вторичного воз| егулятора 29 в качестве задания,духа в топку и регулирование соотИспользование данного способа уп-ношения расходов фосфорной кислоты

| авления позволяет повысить качествои жидкого аммиака в трубчатый реак правления процессом, что приводиттор изменением расхода жидкого амми J снижению потерь сырья и энерго- ака, отличающийся тем,

|эесурсов, повышению его качества ичто, с целью повышения производитель||)бъема готовой продукции оности процесса, дополнительно изме;ряют плотность и температуру фосфорформула изобретенияной кислоты, концентрацию примесей

в ней, давление жидкого аммиака, темСпособ управления производствомпературу пульпы на выходе реактора,

.ммофоса, включающий стабилизациюразрежение на входе в барабанный

расхода фосфорной кислоты в. трубча-гранулятор-сушилку и расходы товар ый реактор, температуры отходящихной и мелкой функций продукта на вы-

к м.

V (

МО 1C с

9151124810

ходе барабанного гранулятора-сушилки,газов на входе в барабанный грануляпо измеренным значениям плотности,тор-сушилку и вычисленному значению

температуры фосфорной кислоты и кон-концентрации фосфорной кислоты расцентрации примесей в ней вычисляют считывают текущее значение эквиваконцентрацию фосфорной кислоты, полентного объема гранул готового произмеренным значениям расходов фосфор-дукта, вычисляют разницу между расной кислоты и жидкого аммиака, дав-считанным текущим и заданным зналения жидкого аммиака, плотности фос-чениями эквивалентного объема гранул

форной кислоты, разрежения на входе Qготового продукта и минимизируют .

в барабанный гранулятор-сушилку,значение этой вычисленной разницы

расходов товарной и мелкой фракцийпутем изменения соотношения расходов

продукта на выходе барабанного гра-фосфорной кислоты и жидкого аммиака

нулятора-супилки, температур пуль-в трубчатый реактор, выходе реактора и топочных