Способ регулирования процесса предварительной карбонизации аммонизированного рассола в производстве соды Советский патент 1980 года по МПК C01D7/18 G05D27/00 

Изобретение относится к области автоматизации твхнопогичеоких процессов и может быть использовано в химической промышленности в производстве; кальцинированной соды аммиачным методом. Известен способ автоматического ре-. гулирования процесса предЬарйтельной Kafv бонизации аммонизированного рассоле в производстве соды путем регулирования подачи уклекислого газа и основного потока частично карбонизированного рассола в промыватель газа колонны в зависимости от объемного расхода 1ОО%-но углекислоты, поступающей на группу карбонизационнык колонн, с коррекцией подачи основного потока частично карбонизованного рассола в промыватель газа колонны по предельному значению уровня жидкости в сборнике KLj . Недостатком данного способа является то, что он не учитывает измене1гае температурного режима в колоннах, в то время как процесс карбонизации протекает с выделением тепла. Отсутствие контроля за температурным режимом в случае повышения температуры частично карбонизованного рассола приводит : неоправданному перерасходу углекислоты, подаваемой в колонну jH к уносу аммиака, а в случае понижения температуры снижается степень карбонизации рассола, Известен также способ автоматического регулирования процесса предварительной карбонизации аммонизированного рассола в производстве соды путем изменения подачи углекислого газа в колонну предварительной карбонизации и промыватель газа колонн в зависимости от величины рН частично карбонизированного рассола на выходе прбмывателя газа колонн, регулирования подачи охлаждающей воды я исходного аммонизированного рассола в колонну предварительной карбонизации и контроля температуры частично карбонизированного рассола на выхода промьшателя газа колонн и изменения подачи малого патока частично карбонизированного рассола в промыватепь газа колонн в зависимости от темпера туры рассола из промыватепя 2j

Недостаток данного способа заключается в том, что при воздействии на малый поток частично карбонизованного pacco/la стабилизируют:,, температуру рассола только в потоке, выходящем из промьшателя газа колонн, что позволяет использовать лишь косвенный параметр регулирования -рН прокарбонизованного расола для стабилизации концентрации углекислого газа в частично карбонизовав- ном рассоле, но при этом не обеспечивается стабилизация температурного рё(им процесса предкарбонизации в промывател газа колонн и вообще отсутствуют какиелибо регулирующие воздействия, направ- ЯБШяаые на стабилизацию температурного режима процесса предкарбонизации в самой колонне предкарбонизации,

В связи с этим в данном способе неизбежен повышенный унос аммиака (до 15%) и углекислоты, не вступившей в реакцию.

Целью изобретения является снижение уноса аммиака и повышение степени использования углекислоты.

Поставленная цель достигается тем, что подачу охлаждающей воды регулирую в зависимости от разности температур частично карбонизированногр рассола на выходе колонны предварительной карбонизации и исходного аммонизированного рассола с коррекцией по величине рН частично карбонизированного рассола на Выходе промьшателя газа колонн, а подачу углекислого газа в промыватель газа колонн регулируют в зависимости от концентрации углекислоты в отходящем газе, причем подачу углекислого газа скачкообразно изменяют при достижении значения температуры частично карбонизированного рассола на выходе промьшателя газа колонн своего предельного значения.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Исходный аммонизированный рассол поступает в верхнюю часть колонны 1 предварительной карбонизации (КЛПК), Проходя КЛПК, аммонизированньй поглощает углекислоту из газа, подаваемого в нижнюю часть КЛПК, за счет чего происходит частичное насыщение аммонизированного рассола углэ|кислотой.

В КЛПК происходит одновременно два процесса; отмывка отложений бикарбоната натрия ; и насыщение аммонизированного рассола углекислотой, сопровождаю щееся с выделением тепла.

Для охлаждения рассола в нижнюю часть КЛПК подают охлаждающую, воду. Частично карбонизованный рассол, вьнщедший нз КЛПК, поступает в верхнюю

часть промьюателя 2 газа колонн (ПГКЛ) в нижнюю часть которого поступает углекислый газ (в том числе из осадительньрс карбонизационных колонн). В КЛПК происходит донасыщение частично карбонизованного аммонизированного рассола углекислотой перед подачей его в оса- дительные карбонизационные колонньи Система регулирования расхода частично карбонизованного рассола в ПГЛК, включает

датчик 3 уровня в сборнике ПГКЛ, регулятор 4, датчик 5 расхода и регулирующий орган 6. Система регулирования подачи углекислого газа в ПГКЛ включает датчик 7 расхода, регулятор 8 и регули-

рующий орган 9. В эту же систему входит датчик 1О рН частично карбонизованного рассола, преобразователь 11, датчик 12 температуры частично карбонизованного рассола на выходе ПГКЛ, датчик 13

концентрации углекислоты в отходящих из ПГКЛ, газах, логическое устройство 14 и блок 15 согласования сигналов.

Система регулирования подачи углекислого газа В КЛПК включает датчик

16 расхода, регулятор 17 и регулирующий орган 18. Заданием регулятору 17 может быть либо выходной сигнал преобразователя 11 рН-метра 10, установленного на выходе из ПГКЛ, либо сигнал

аналогичного преобразователя 19 рН метра 20 (на чертеже показан пунктиром), установленного на вьпсоде частично карбонизованного рассола из КЛПК.

Система регулирования подачи охлаждающей воды в КЛПК. ьключает датчик 21 температуры исходного аммонизированного рассола, датчик 22 температуры частично карбонизованного рассола, вы.ходящего из КЛПК, сумматор 23, регулятор 24 и регулирующий орган 25,

Способ осуществляют следующим образом.

Изменение подачи углекислого газа в промьшатвль газа колонн (ПГКЛ) приведет к отклонению рН частично карбони- зованного рассола (увеличению или умень- щению) от заданного значения. Это от клонение воспринимавт датчик 1О. В затично карбонизованного рассола с помощью преобразователя 11 и блока 15 изменяют задание регулятору 8, изменяющему положение регулирующего органа 9, и тем самым изменяют подачу углекислого газа в промыватель газа колонн (ПГКЛ), восстанавливая задангное значение рН частично карбонизованного рассола на выходе из ПГКЛ.

Концентрацию углекислоты в отходящ из ПГКЛ газе воспримают датчик 13, а температуру частично карбонизованного рассола на выходе из ПГКЛ измеряют датчиком 12 и их сигналы сравнивают в логическим устройстве 14 с заданием, При отклонении концентрации углекислоты в отходящем газе с помощью логического устройства 14 и блока 15 корректируют задание регулятору 8 и соотве- 20 тственно подачу углекислого газа в Так как содержание углекислоты в отходящем газе характеризует процесс поглощения газа жидкостью и степень насыщения последней свидетельствует о завыщенном или заниженном количестве газа, подаваемого -в ПГКЛ, то изменение подачи углекислоты в зависимости от содержания углекислоты в отходящем газе позволит обеспечить подачу необходимого количества газа для достижения заданной степени насыщения. Процесс поглощения аммонизированным рассолом углекислоты сопровождает ся вьщелением тепла и приводит при достаточно высокой подаче газа к увеличению температуры частично карбонизованного рассола, что ухудшает процесс насыщения аммонизированного рассола и сопровождается увеличением уноса аммиака. Во 51збежание этого в описьшае-. мом способе при.температуре рассола, выходящего из ПГКЛ, равной яли превыщающей заданную с помощью логического устройства 14 и согласующего блока 15 дополнительно скачком изменяют задание регулятору 8 и соответственно подачу углекислого газа в ПГКЛ, Дополнительное воздействие на расход углекислоты при достижении температурой частично карбонизованного рассола заданного значения предотвратит .чреэ-: мерный разогрев частично карбонизованного рассола и тем самым позволит предотвратить унос аммиака. Подачу углекислого газа в КЛПК также изменяют в зависимости от величины

либо выходящего из ПГКЛ, либо выходящего из КЛПК с помощью регулятора 17 и регулирующего органа 18, для того чтобы поддерживать требуемое значение рН рассола.

Одновременно при изменении величины рН соответственно изменяют расход охлаждающей воды в КЛПК с помощью регулятора 24 и регулирующего органа 25. Разогрев газо-жидкостной среды, который имеет место в КЛПК, приводит к изменению степени насьш1ения частично карбонизованного рассола (практикой уотановлено, что наиболее эффективно процесс отмьшки, бикарбоната натрия протекает при степени насьоцения частично карбонизованного рассола 55 -6О и соответственно к ухудшению процесса отмывки бикарбоната. натрия и увеличению количества вьщуваемого аммиака. Во избежание этого в описьшаемом способе поачу о.хлаждающей воды в КЛПК коррекируют rto разности температур исходного ммонизированного рассола и рассола на ьгходе из КЛПК и определяют эту разность с помощью еумматорй 23 -и датчиов температуры 2 1 и 22, Подача охлаждающей воды в КЛПК по вел11чине рН частично карбонизованного рассола, позволяет стабилизировать температурный режим в КЛПК Е состватствэнно снизить количество вьщуваемого аммиака и более эффективно вести процесс отмьшки бикарбоната натрия. Пример. Задаиньй режим процесг-са предварительной карбоиизадки ха вкт&ризуется следующими парам трами. Расход углекислого газа ВцКЛГК HMVr4000 РН частично карбонизованного рассола9,3 Концентрация углекислоты в газе, выходящем из ПГКЛ, %3 Температура частично карбонизованного рассола, выходящего из ПГКЛ, С Температура частично кйрбонизованного рассола, выходящего из КЛПК, С Температура исходного аммонизированного рассола, °С Концентрация углекислоты в отходящем газе, %

77

Укос аммиака, не более,%12

Степень насыщения частично карбонизованного рассола на выходе из ПГКЛ , % СО 70-72

При уменьшении расхода углекислого газа, например, до ЗООО им /г, рН частично карбонизованного рассола увеличится до 9,8 н сигнал от датчика рН 1О через преобразователь и блоки 11, 15, : регулятор 8 и регулирующий орган 9 увличит количество подаваемого углекислого газа в ПГКЛ до 400О . Это приведет к снижению рН до требуемого значения 9,3, что соответствует степени насьпцения частично карбонизованного рассола 70% СО. Аналогично при увеличении концентрации углекислоты в от ходящем из ПГКЛ газе свыше 10% либо при увеличении температуры частично ка бонизированного рассола, выходящего из ПГКЛ, до 45С,с помощью преобразователя и блока 14, 15, регулятора 8 и исполнительного механизма 9 уменьшают количество подаваемого газа в ПГКЛ до 2800 , что приведет к снижению концентрации углекислого газа до 4% и температуры частично карбонизированного рассола до ,

При увеличении рН частично карбонизированного рассола до 9,8 сигнал от датчика 10 через преобразователь 11, регулятор 17 и регулирующий орган 18 увеличит количество подаваемого углекислого газа в КЛПК до 4ООО . Одновременно через регулятор 24 и регулирующий орган 25 увеличит расход охлаждающей воды до 65 км/ч, что снизит значение рН до 9,3 и предотвратит увеличение температуры частично карбонизированного рассола в КЛПК. При увеличении разности температур частично карбонизированного рассола и исходного аммонизированного рассола до 8 С сигнал от датчиков 21,22 через сумматор 23, регулятор 24 и регулирующий орган 25 уменьщит расход о.хлаждающей воды до 45 нм / ч к восстановит разность температур 4 С.

Технико-экономическая эффективность данного способа заключается в том, что, корректируя подачу углекислоты Б ПГКЛ по содержанию Ср2 в отходящем газе и температуре выходящего рассола из ПГКЛ и регулируя подачу охлаждающей воды в КЛПК по величине |рН и по раз138

иости температур исходного аммонизированного рассола и рассола на выходе из КЛ ПК предотвращается разогрев жидкости в аппаратах и стабилизируется температурный режим процесса предкарбониза- ции и тем самым уменьшается вьщеле- ние аммиака до 7% и повышается степень насыщения частично карбонизированного рассола до 70-72%,

Формула изобретения

Способ регулирования процесса предварительной карбонизации аммонизированного рассола в производстве соды путем изменения подачи углекислого газа в колонну предварительной карбонизации и промыватель газа колонн в зависимости от величины рН частично-карбонизированного рассола на вьгсоде промывателя газа колонн, регулирования подачи охлаждающей воды и исходного аммонизированного рассола в колонну предварительной карбонизации и контроля температуры частично карбонизированного рассола на выходе промывателя газа колонн, отличающийся тем, что, с целью снижения уноса аммиака и повышения степени использования углекислоты, подачу охлаждающей воды регулируют в зависимости от разности температур частично карбонизированного рассола на выходе колонны предварительной карбонизации и исходного аммонизированного рассола с коррекцией по величине рН частично карбонизированного рассола, на выходе промывателя газа колонн, а подачу углекислого газа в промьшатель газа колонн регулируют в зависимости от концентрации углекислоты в отходяще газе, при этом подачу углекислого газа скачкообразно изменяют при достижении значения температуры частично карбонизированного рассола на выходе промы - вателя газа колонн своего предельного значения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка № 2171801/2.3-26,

от 02, 09,75, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства,

2,Авторское свндетельст во СССР

fe 278653, С 01 D 7/16, 1972 (прототип).

Ч- yi/iesuc/n. г/71 //1/7 ,

Dca&/JK ap5o-

zajif/

низа ионны KO/JOHH

Kr

У лекис/ biu газ