Способ управления процессом разложения глазерита на сульфат калия Советский патент 1980 года по МПК C05D1/02 G05D27/00 

Изобретение относится к технике управления технологическими процессами производства бесхлбрных калийных удобрений и может быть использовано в химической промьинленности при оптимизации процесса разложения глазерита в производстве сульфата калия методом конверсии мирабилита хлористым калием. Известен способ управления процес сом получения хлористого калия путем регулирования потока слабого раствора солей в зависимости от расхода ма точного щелока, температуры горячего насыщенного щелока, концентрации в нем солей и расхода слабого раствора солей 1. Однако этот способ нельзя применить в процессе получения глазерита. Наиболее близок по технической . сущности к предлагаемому способ авто матического упрвления процессом получения глазерита путем регулировайиАрасходов глазерита, хлористого калия и воды в зависимости от содержания ионов калия и сульфата в глазерите и хлористом калии 2. Однако такой способ не обеспечивает минимального расхода хлористого калия, стабилизацию производитель нести установки и качества выходного продукта. Цель изобретения - снижение расхода хлористого калия и стабилизация производительности установки и качества выходного продукта. Это достигается тем, что при управлении процессом разложения глазерита расходы.глазерита, хлористого калия и воды корректируют в зависимости от температуры суспензии в реакторе. На фиг. 1 представлена диаграмма растворимости системы KCl-Naj SO j -HgO ; на фиг. 2 - структурная схема управления процессом разложения обогащенного глазерита. Ось X на диаграмме определяет содержание иона калия К в индексах, У - иона сульфата (SO ) в индексах, Z. - количество молей воды на 100 г-зкв суммы солей. Точка О символизирует общий состав исходной смеси и называется фигуративной точкой смеси. Точки Г, 2КС1, ,символизируют составы глазерит, хлОристого калия и готового продукта (соответственно) . Точка 15 - тройная точк.а диаграммы, определяющая границу области кристаллизации чистой соли КдЗО при различных тер тературах ti . Точка 2-двойная точка диаграммы, определяющая границу области кристаллизации чистой соли для диапазона температур t 20т т 35°С; координаты точки 2 приняты постоянными. Нижняя граница по водности области кристаллизации чис той соли определяется плоскостью - 2-15i . Область оптимальных значений координат фигуративной точки О исходной смеси определяется прямой KjSO) - 15 tl . Фигуративная точка О исходной смеси, обеспечивающая минимальный расход ма точного щелока, должна лежать на гр нице (прямые 15ti -KjSOj, при ti) области кристаллизации чистой соли (треугольника 2-l5ti при ti) где ti - текущая температура суспензии в реакторе. Поскольку в известно способе управления температура, как фактор управления, не учитывается, то при повышении температуры tg фигуративная точка О будет находиться вне области кристаллизации чистой со ли (треугольник 2-15 - Kj,SO), чт приводит к резкому ухудшению качест ва продукта. При понижении температуры € фигуративная точка О оказы вается смещенной в глубь области (треугольник 2-15 il - Kg,O), что приводит к перерасходу хлористого калия. . Оптимальные координаты фигуратив ной точки О исходной смеси-Хд: УОг определяются из условия пересечения прямых Г - 2KG1 и 15 - K.SO и урав нения плоскости - 2-15, определяющей нижнюю границу по водности области кристаллизации чистой соли г ° Определение , из условия пересечения прямых o o S7 -i:3r (} у с С ---чо -о лс-. I Значения d, : с jопределяют с я из: Уксе г Хг(Уксе-Уг) Х..„-Х„ tr f где Хг: УГ - зависят от состава гла зерита; , (Укд5о -Уч5) хГТГПс 5 - функции от температуры суспензии в реакторе, вида . Определение 2„из уравнения плоскости ,-А )i«-B-V C . Коэффициенты уравнений 1-4 зависят от координат трех точек: 2; 15, Координаты точек 2 постоянны, а координаты точки 15 зависят от температуры суспензии в реакторе. Значение коэффициентов уравнения (4) : .s(..(V,-y)4y,H,-y,Hj; ,h 2,(V,so V(,30, V4,soJ; V4,,).(,,,.V ) ; ,.)«(4.p,r .,„) 1 .( (,o;v.) где функции от температуры суспензии в реакторе вида (3). Используя модель для определения составов продукта и маточного раствора по координатам фигуративной точки исходной смеси, можно получить выражения - для готового продукта: х„.еу„ Vf-m, для конечного раствора: ,.Х„ + П,.у YA-VS-XO-VVK Z i A-to-PvVtaVo Ps-Zo . Поскольку фигsфaтивнaя точка О Лежит на границе области кристаллизации чистой соли Кз,е.О,, то в этом случае всегда будут выполняться условия:по качеству продукта : Х, Хз . где Ур - заданные значения качества продукта, т.е. содержание иона калия и SO, соответственно -по водности маточного щелока; , так как фигурс1тквная точка исходной смеси лежит на границе области кристаллизации чистой соли KjjSO, что и определяет минимальный расход маточного щелока. Уравнения -материального баланса имеют вид: -ПО .иоцу .калия: Г-ХР+ КсХ АХл + Ар Я-- /аХ -по иону SO, : Г.УГ А-УЛ + Apyf, ; (У/ -по воде: ЮО-А-г ; -по сумме солей: F + Kt А + А , где: . Ag - за:данное значение производительности по готовому продукту. Решение уравнений (9) представлено в виде: Г - расход глазерита К(. - расход хлористого калия - расход воды К .д (-Хг)(Уг-Ул1Ч -х,)(Ч-У,).Уг р У V.YX,-,)-(x,-X,)(V,-yn . Г--А-Кр А Способ осуществляют следующим образом. Расход глазерита и содержание в нем ионов калия и сульфата измеряют с помощью, соответственно датчиков 1, 2 и 3. Регулирование расхода глаэерита осуществляют с помощью регулятора 4. Расход хлористого калия и содержание в нем ионов калия и сульфата измеряют с помощью, соответственно, д чиков 5, 6 и 7. Регулирование рас хода хлористого калия осуществляю с помощью регулятора 8. Контур ре гулирования расхода воды содержит датчик 9 и регулятор 10. Температ ру суспензии в реакторе измеряют помощью датчика 11. Сигналы с дат ков 1, 2, 3, 5, б, 7,9 и 11 поступают в вычислительное устройство 12, куда также вводятся задание по производительности ограничения на содержание в продукте .ионов калия и сульфата У. В вычислительном устройстве значения Х, УО и 2о находят из решения уравнений (1), (2), (3) и (4), затем по Хо, УО , с и по уравнениям (7) и (8) определяют составы маточного раствора и продукта. По найденным составам маточного раствора и продукта и измеренным составам глазерита и хлористого калия рассчитывают по уравнениям материального баланса (10), (12), (13) оптимальные значения расходов KC, Г и воды с учетом заданного значения производительности AS. Расходы К, Г, HjO выдаются в виде заданий на регуляторы 4 , 8 . В таблице показаны технико-экономические показатели предложенного способа (данные по затратам на сырье и основные материалы, рассчитанные на 1 тонну сульфата калия для обогащенного глазерита).

Глазерит

Хлористый калий

Вода

Раствор маточный

Продукт сульфат калия

Итого;

Использование предложенного способа управления позволяет получать сульфат калия высокого качества при минимальном расходе хлористого калия, что приводит к снижению расход маточного щелока и, следовательно, к снижению технологических затрат на регенерацию щелока.

Формула изобретения

Способ управления процессом разложения глазерита на сульфат калия путем регулирования расходов глазерита, хлористого калия и воды в реактор в зависимости от содержания

1,0315 25,79

25,0 1,0388 25,97

25,0 0,8808 22,02 0,9327 .23,32 0,05 2,2283 0,11 2,2146 0,11

1,85 3,1480 5,82 3,1785 5,88

1,0

1,0

55,10

53,92

ионов калия и сульфата в глазерите И хлористом калии, отличающ И И С Я тем, что, с целью снижения расхода хлористого калия и стабилизации производительности установки и качества выходного продукта, расходы глазерита, хлористого калия и воды корректируют в зависи юсти от температуры суспензии в реакторе;.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидательство СССР 463633, кл. С 01 D 3/04, 1973. 2, Авторское свидетельство СССР 533580, кл. С 05.Ь 1/02, 1974 (прототип) .