Способ управления процессом получения мочевины

Патент 1108089

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ путем регулирования давления во второй зоне синтеза изменением количества плава, выводимого из системы, регулирования температуры в первой и вторюй зонах теза изменением температуры и/или расхода жидкого аммиака, подаваемого в эти зоны, отличающийс я тем, что, с целью снижения энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентов, температуру в первой зоне синтеза регулируют в зависимости от давления в ней, а давление в этой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака , двуокиси углерода и раствора углеаммонийных солей, подаваемых в нее.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) М59 С 07 С 126 02 С 05 D 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПБСТВУ! л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3245872/23 "26 (22) 09.02.81 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) Э.М.Мончарж, Д.М.Горловский и В.И.Кучерявый (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Кучерявый В.И. и др. Синтез и применение карбамида. Л., Химия

1970, с. 287-288.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2608603/23-04, кл, С 07 С 126/02, 1978. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ путем регулирования давления во второй зоне синтеза изменением количества плава, выводимого из системы, регулирования температуры в первой и второй зонах сии теза изменением температуры и/или расхода жидкого аммиака, подаваемого в эти зоны, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентов, температуру в первой зоне синтеза регулируют в зависимости от давления в ней, а давление в этой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака, двуокиси углерода и раствора углеаммонийных солей, подаваемых в нее °

1108089

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ управления.

В первую зону 1 синтеза подают свежий аммиак насосом 2 через подогревателй 3, двуокись углерода от компрессора 4 и рециркулируемый на синтез

УЛС насосом 5. План синтеза мочевины поступает из первой зоны синтеза во вторую зону б, куда насосом 7 подают аммиак, Регулирование давления в первой зоне синтеза осуществляет регулятор 8 воздействием на клапан 9.

Задание регулятору 8 давления формирует вычислительный блок 10, на. который от расходомеров 11-13 поступают сигналы для расчета оптимального давления в первой зоне синтеза. Регулирование температуры в первой зоне осущестнляот регулятором 14, который корректирует задание регулятору 15 температуры жидкого аммиака,подаваемого в первую зону синтеза. Последний с помощью клапана 1б изменяет подачу греющего пара н подогреватель 3.

Корректирующее воздействие для регулятора 14 температуры формируется вычислительным блоком 17 в зависимости от фактического значения давления в аппарате первой зоны синтеза. Стабилизация давления н аппарате второй зоны осуществляется регулятором 18, воздействующим на клапан 19. Стабилизация температурного режима второй эоны синтеза достигается с помощью регулятора 20, изменяющего подачу жидкого аммиака во вторую зону синтеза воздействием на байпасный клапан 21 насоса 7.

Вычислительные блоки 10 и 17 формируют выходные сигналы, являющиеся заданиями регуляторам 8 и 14 соответственно, согласно уравнениям (1) и (2) .

Способ осуществляют следующим образом.

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности процессом получения мочевины, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ управления процес- 5 сом получения мочевины путем стабилизации температуры н зоне синтеза изменением температуры и/или количества подаваемого в перную зону жидкого аммиака и стабилизации данления в 10 зоне синтеза (1(.

Известен также способ управления процессом получения мочевины путем регулирования давления в первой и вто рой зонах синтеза изменением количест-15 на плана, выводимого из системы, регулирования температуры в первой зоне синтеза изменением температуры жидкого аммиака, подаваемого в первую зону, и регулирования температуры во второй зоне синтеза изменением расхода жидкого аммиака, подаваемого во нторую зону t. 2 3 °

Недостаток известных способов управления заключается в том, что при их использовании имеют место значительные знергозатраты на сжатие и подогрев исходных реагентов. Фиксирование величины температуры и давления и первой зоне синтеза обеспечивают достаточную эффективность про- 30 цесса лишь при некотором, также фиксированном значении нагрузки по исходному сырью. Так, при повышении нагрузки в этом случае снижается степень превращения СО н мочевину на выходе 35 из системы синтеза и соответственно возрастают энергоэатраты н системе рекуперации непрореагировавших веществ. При снижении же нагруэки (по

-сраннению с номинальной) часть энер- 4 гозатрат на сжатие сырья до давления первой зоны синтеза становится неоправданной, так как достаточно высокие степени превращения н этой зоне могут быть достигнуты при давлении ниже заданного, 45

Целью из обретени я является снижение энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентон.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу температуру в 50 первой зоне синтеза регулируют н зависимости от давления н ней, а давление в этой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака, двуокиси углерода и растно- 55 ра углеаммонийных солей, подаваемых в нее.

Для расчета оптимального значения .давления (P, кгс/см ) н первой зоне синтеза при различных нагрузках на узел синтеза получено эмпирическое соотношение

Р 200+120(l-еер0,0164(51 2406)6 е)

Где (»)кн 0 0, (> YA(- вЂ” массовые cRopocTH подачи аммиака уr- 65 лекислого газа и углеаммонийных со. лей в первую зону синтеза, m/÷;

V вЂ” реакционный объем перной зоны синтеза, м э

Степень конверсии СО в мочевину

I достигаемая на выходе из блока синтеза, при таком давлении в первой зоне близка к равновесному значению, если давление и темгература второй зоны синтеза соответственно составляют Р6180-200 кгс/см и t = 180

190(РС.

Для расчета оптимальной температуры (С) первой зоны синтеза в зависимости от давления P (кгс/см ) в этом аппарате получено соотношение

158 + )(15,4 46Р вЂ” 2601 (2) 1108089

При изменении нагрузки на узел синтеза, например, при ее увеличении и соответствующем уменьшении времени пребывания ре акци он ной смеси в первой и второй зонах синтеза степень конверсии исходных веществ на выходе 5 иэ блока синтеза начинает понижаться, Сигнал о повышении нагрузки от датчиков расхода 11-13 поступает на вы-. числительный блок 10, который повышает величину задающего воздействия )P регулятору 8 давления в первой зоне, вследствие чего повышается давление в первой зоне. Сигнал о повышении давления в первой зоне поступает на вычислительный блок 17, увеличивающий 5 при этом величину задания регулятору

14 температуры первой зоны 14, который lIoBbIlJBет температуру первой зоны синтеза за счет коррекции задания регулятору 15 температуры жидкого аммиака, увеличивающему при этом рас" ход греющего пара в подогреватель 3.

При повышении температуры и давления в первой зоне синтеза степень конверсии в этой зоне возрастает настолько, что степень конверсии во второй зоне приближается к равновесному значению. Таким образом, форсирование параметров процесса в первой зоне компенсирует возможное снижение степени конверсии вследствие снижения 3р времени пребывания реакционной смеси в узле синтеза при увеличении нагрузки и обеспечивает существенное увеличение удельной проиэвоцительности узла синтеза. Аналогично при понижении нагрузки снижается давление и температура первой эоны синтеза до уровня, при котором степень конверсии в узле синтеза сохраняет еще значение, близкое к равновесному, что достигается вследствие увеличения времени пребывания в узле синтеза. В результате снижения в первой зоне температуры и давления уменьшается расход энергоресурсов на сжатие и подогрев исходных реагентов.

Предлагаемый способ управления может быть осуществлен в нескольких вариантах. Сигнал, фиксирующий изменение суммарного расхода исходных реагентов, может одновременно использоваться для коррекции заданий обоим локальным регуляторам давления и температуры.

Иожно также использовать этот сигнал для коррекции задания одному иэ регуляторов (например давления или температуры), а задания второму регулятору (соответственно температуры или давления) корректировать в зависимости от параметра, измененного первым регулятором.

Предлагаемый способ управления за счет оптимизации параметров позволяет вести процесс с минимальными энергозатратами на сжатие и подогрев исходных реагентов при различных нагрузках агрегата.

1108089 8 Яастп8ор94с л р

Составитель Г. Огаджанов

Редактор Т. Колб Техред Т. Дуби нчак Корректор И.Муска

Э аказ 5 832/17 Тираж 4 10 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П Патент „г. Ужгород, ул, Проектная, 4