Способ автоматического регулирования процесса рекуперации непрореагировавших аммиака и двуокиси углерода Советский патент 1979 года по МПК C07C126/02 G05D27/00 

30-50% превосходит требумое количество в зоне утилизации. В этих случаях избыток загрязненного аммиака смешивается с рециркулируемой на синтез чистой фракц1 ей, содержащей не более 0,005 вее. %, что приводит к увеличению содержания двуокиси углерода в возвратном аммиаке до 0,05 вес. % и выше и возникновению неребоев в работе агрегата.

На чертеже представлено устройство, реализующее иредлагаемый способ. Газы дистилляции высокого давления (16-20 кгс/ /см) температурой 130-160°С по трубопроводу 1 подают в промывную колонну 2, орощаемую высококонцентрированной аммиачной водой из трубонровода 3 и слабым раствором углеаммонийных солей из трубопровода 4 со ступени дистилляции низкого давления. Колонна 2 оборудована теплообменником 5, через который циркулирует охлаждающая вода. Температура в нижней части колонны равна 90-100°С, в верхней - 45-50°С. В процессе абсорбции-конденсации газов дистилляции высокого давления образуется концентрированный раствор углеаммонийных солей (УАС),который возвращается на синтез но трубопроводу 6. Газообразный избыточный аммиак с небольшой цримесью двуокиси углерода (0,05-0,1 вес. %) по трубопроводу 7 постунает в конденсатор 8, предназначенный для осуществления первой ступени фракционной конденсации аммиака при температуре 40- 45°С, достаточной для конденсации основного количества двуокиси углерода и газовой фазы. В результате возвратный аммиак, направляемый но трубопроводу 9 в следующнй конденсатор и далее на синтез, практически полностью свободен от нримеси двуокиси углерода (0,005 вес. %).

Загрязненную двуокисью углерода фракцию аммиака с содержанием 0,1-0,2 вес. % из конденсатора 8 по трубопроводу 10 направляют на орошение колонны 2. Г1ри возникиовении возмущений изменяется материальный и тепловой баланс колонны 2, в том чнсле величина потока уходящего по трубопроводу 7 газообразного аммиака. Для обеспечения эффективности процесса выделения и очистки аммиака соответственно изменяют орошение колонны 2 с учетом общет нагрузки ее по аммиаку.

Покомпонентный состав и величины показанных на схеме материальных потоков определяют из уравнений материальиого балаиса агрегата получения мочевины с учетом математических моделей каждого аппарата, в частности поток по трубопроводу 1-в результате расчета материального баланса узла дистилляции высокого давления, поток по трубопроводу 4 узла конденсации газов дистилляции иизкого давления. Для расчета колонны 2 используются следующие зависимости:

/ 1,00658 Р-777,47/Г-0,005088 РЧ-2,289,

(П где/-фугитивность аммиака;

Т и Р - абсолютные температура и давление в аппарате.

К.,.н, ехр2,303(-6,697+1405,8) 7--f

+ 1,202Хм-г,+ 1,,о,(2)

где Л Нз-константа равновесия аммиака;

и н,о-мольные доли аммиака и воды в равновесной жндкой фазе. Расчет материального баланса колонны

2 выполняется с помощью управляющей вычислительной мащины (УВМ) 11, в которую вводится вся необходимая информация (показано штрих-пунктирными линиями) от датчика температуры 12, датчика давленпя 13 и датчиков расхода 14, 15. Сигнал датчика 14 умножается на коэффициент, пропорцнональный концеитрацни аммиачной воды. УВМ нериодичееки, в соответствии с циклом получения информации и расчета материальпого баланса (например, раз в две минуты), определяет количество газообразного аммиака на выходе колонны 2, формирует пропорциональный ему сигнал, который выдается в качестве задания локальному регулятору 16 расхода загрязненной фракции аммнака, управляющем} клапаном 17 на линии подачи о.хлаждаюи1ей воды в конденсатор 8. Одновременно для компеисации колебаНИИ теплового режима нижней части колонны 2 при регулировании расхода загрязненной фракции аммиака с помощью датчика 18 температуры корректируется по температуре средняя часть колонны 2 (низа насадки). Это необходимо также для уменьщения трансиортного заиаздыванпя при формировании управляющего сигнала, приэто.м учитывается продолжительность цикла работы УВМ.

Клапан 17 регулирует расход охлаждающей воды, изменяет количество аммнака, сжижаемого в первой зоне фракционной конденсации. В случае отсутствия УВМ предложеиный

способ можно реализовать на локальных средствах. Для этого дополнительно потребуются датчики расхода 19 газов дистилляции, 20 раствора слабых УАС, 21 раствора крепких УАС, датчики состава (содержаиия

аммиака), 22 в газах дистилляции, 23 в растворе слабых УАС, 24 в растворе крепких УАС, 25 в концентрированной аммиачной воде. Сигнал от каждого датчика расхода умножается на сигнал от соответствующего датчика состава с помощью функциональных блоков 26, 27, 28, 29, формирующих сигналы, пропорциональные количеству аммиака в каждом потоке. Выходной сигнал блока алгебраического сложения 30

слулсит заданием регулятору 16.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса рекуперации иепрореагировавших аммиака и двуокиси углерода в промывиой колонне в производстве мочевипы путем изменения теплового режима первой зоны фракционной конденсации аммиака воздействием на подачу охлаждающей воды в зависимости от величины расхода загрязненной фракции аммиака, отличают, и и с я тем, что, с целью повышения степени очистки возвратного аммиака и эффективности работы технологического оборудования, величину расхода загрязненной фракции аммиака регулируют с учетом общей нагрузки по аммиаку зоны потребления этой фракции и одиовремеиио корректируют по температуре чувствительной точки этой же зоны, например средней части промывной колонны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 452558, кл. С 07С 127/04, 1972.

2.Синева К. Н. и др. Производство карбамида. М., «Химия, 1970, с. 165-167.

Г