Способ автоматического управления процессом абсорбции аммиака в производстве соды

Способ автоматического управления процессом абсорбции аммиака в производстве соды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

eD < "- 01 0 7/18 С 05 Р 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й НОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ! - — —, В »- " у

ОЛИОАНИЕ ЙЗОБРЕ УЕЛИ " д, H АВТОРСКОМ У СВИДЕЧ ЕйЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АБСОРБЦИИ ANNHAKA В ПРОИЗВОДСТВЕ СОД путем регулирования расхода очищенного рассола на каждую из колонн абсорбции в зависимости от температуры жидкости или газа первого абсорбера, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения степени разбавления аммонизированного рассола пара(21) 3679674/23-26 (22) 22. 12.83 (46) 28.02.86.Бюл. № 8 (72) А.В.Семке, A.H.Äðîçèí, О.В.Окатый, A.Д.Юдчиц, H.Н.Назаренко, З.Г.Камалиев и В.С.Тропин (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 189810, кл. С Ol D 7/18, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 452539, кл. С 01 D 7/18, 1973. мн воды, дополнительно измеряют концентрацию аммиака в сборнике аммонизированного рассола и рас оды фильтровой жидкости на каждую колонну дистилляции, определяют отклонение фактического значения концентрации аммиака от его заданного значения, суммарные расходы фильтровой жидкости и очищенного рассола на все колонны дистилляции и абсорбции, среднее текущее значение температуры жидкости или газа всех первых абсорберов и корректируют расход очищенного рассола на каждую из колонн абсорбции в зависимости от отклонения фактического знач"ния концентрации аммиака от его заданного значения, суммарных расходов фильтровой жидкости и очищенного рассола и среднего текущего значения температур жидкости или газа всех первых абсорберов.

1214589

Изобретение относится к автомати— ческому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процесса абсорбции аммиака в производстве соды.

Цель изобретения — уменьшение степени разбавления аммонизированног o рассола парами воды.

Как показали исследования, температуры жидкости или газа первого абсорбера (поскольку эти параметры силь но коррелированы между собой,, то выбор того или другого. параметра при реализации способа определяется техническими соображениями ) в основном определяют полноту процесса абсорбции в колонне, а их масштабированные значения приблизительно пропорциональны коэффициенту (степени ) использования производственной мощности колонны абсорбции. При повышенной температуре колонны абсорбция аммиака ухудшается и увеличивается доля аммиака, поступающего из отделения дистилляции и не абсорбированного в колонне. Это дополнительное количество аммиака, пройдя ряд аппаратов, расположенных вне рассматриваемых отделений, в конечном итоге вновь попадает в отделение абсорбции. Часть этого аммиака поступает на дистилляцию, где вновь отгоняется паром и снова подается в колонны абсорбции.

Это увеличивает массу перерабатываемого дистилляцией и абсорбцией аммиака на единицу вырабатываемой производством продукции эа счет увеличения расхода рециркулирующего описанным образом аммиака. Увеличение указанной массы аммиака гопровождается увеличением массы паров воды, поступающей из аппаратов дистилляции в колонны абсорбции, где вода поглощается рассолом и разбавляет его. Это обстоятельство вызывает увеличение себестоимости продукции, поскольку отгонка дополнительного количества аммиака сопровождается ростом энергетических затрат (пара). в отделении дистилляции, а вследствие разбавления рассола уменьшается молярная концентрация эквивалента хлора в аммонизированном рассоле и увеличиваются объемы жидкостей, которые подлежат переработке в последующих отделениях про10

40 иэводства. Разбавление рассола влечет счижение коэффициента утилизации натрия в производстве н приводит к увеличению удельных расходов материальных и энергетических ресурсов (на 1 т соды), на регенерацию аммиака из фильтровой жидкости (известкового молока и пара), а также к снижению производительности аппаратуры.

Поскольку колонны абсорбции имеют различные характеристики, то соответствующее масштабирование указанных температур позволяет перейти к их приведенным значениям, которые являются уже величинами, сравнимыми для различных колонн отличие характеристик колонн абсорбции объясняется различной степенью заростания внутренних и внешних поверхностей холодильных трубок, их коррозий и т.д.). Масшиабированные значения температур жидкости или газа первого абсорбера и оказываются пропорциональными значениям производственной мощности соответствующих колонн.

Поскольку отклонения от оптимального режима работы отделения в энаительной степени определяется неравномерностью использования текущих значений производственных мощностей колонн, та использование в качестве корректирующих параметров температур жидкости или газа первого абсорбера позволяет осуществить проведение технологического процесса вблизи оптимальных режимов.

На чертеже приведена блок-схема системы управления, реализующая предлагаемый способ.

Система управления содержит колонны 1 абсорбции, общий коллектор 2 очищенного рассола, сборник 3 аммонизированного рассола (САР), общий коллектор 4 газа, поступающего на абсорбцию, трубопроводы 5 подачи газа, колонны 6 дистилляции, коллектор 7 подачи фильтровой жидкости, блок 8 суммирования, датчики 9 расходов фильтровой жидкости на колонны дистилляцик, блок 10 управления, регуляторы 11 расхода очищенного рассола, датчики 12 температуры жидкости или газа первого абсорбера и датчик 13 концентрации аммиака в

CAP

Способ осуществляют следующим образом. з l2

Очищенный рассол подают на каждую иэ колонн 1 абсорбции из общего коллектора 2. Пройдя колонны абсорбции, рассол, насыщенный аммиаком, поступает в сборник 3 аммонизированного рассола.

Газ на абсорбцию поступает из отделения дистилляции через общий коллектор 4 или по трубопроводам 5, связывающим попарно (иногда перек—

pecTHo) колонны дистилляции и абсорбции. Вариант питания колонны абсорбции газом выбирают в зависимости от производственной ситуации.

Фильтровую жидкость подают на каждую из колонн 6 дистилляции из коллектора 7. Общий расход фильтровой жидкости на отделение дистиляции определяют при помощи блока 8. суммирования расходов, на входы которого поступают сигналы от датчиков 9, пропорциональные расходам фильтровой жидкости на каждую колонну дистилляции.

Сигнал, пропорциональный общему расходу фильтровой жидкости, подают на вход блока 10 управления расходами очищенного рассола. На входы последнего поступают, кроме того, сигналы, пропорциональные расходам очищенного рассола на каждую из колонн 1 от регуляторов 11 расхода, сигналы, пропорциональные температурам жидкости (или газа) первого абсорбера от датчиков 12 каждой колонны абсорбции, а также сигнал с концентрации аммиака в жидкости САР, Концентрация аммиака в жидкости

САР измеряется датчиком 13, а при отсутствии такового сигнал о концентрации вводят в схему при помощи соответствующего ручного задатчика, основываясь на результатах периодически проводимых вручную химических анализов.

В блоке 10 управления расходами очищенного рассола производится вычисление заданий расходов очищенного рассола на каждую из колонн 6. С этой целью в укаэанном блоке первоначально определяют фактическое и заданное значение суммарного расхода очищенного рассола на все отделения абсорбции. Фактическое значение суммарного расхода определяют посредством суммирования сигналов, пропорциональных расходам очищенно- го рассола на каждую колонну абсорбления расходами на регуляторы ll м

4 подачи очищенного рассола.

5

35 ции. Заданное значение этого расхода вычисляют как сумму двух сигналон: первого, пропорционального общему расходу фильтрововй жидкости в отделение дистилляции, и второго, пропорционального отклонению концентрации аммиака в жидкости САР от ее заданного значения.

Далее производят масштабирование поступивших на вход блока сигналов, пропорциональных температурам жидкости (или газа) первого абсорбера каждой колонны абсорбции, определение средней величины масштабированных сигналов по всем работающим колоннам, а также формирование сигнала задания указанной температуры для всех колонн абсорбции.

Сигнал общего для всех колонн, но переменного во времени, задания температуры жидкости (или газа ) первого абсорбера является суммой сигналов, пропорционального средней величине масштабированных значений температур, и сигнала, пропорционального величине отклонения текущего значения общего расхода очищенного рассола на отделение абсорбции от его заданного значения, Расход очищенного рассола в колонну абсорбции устанавливают в зависимости от отклонения текущего значения температуры жидкости (или газа) первого абсорбера этой к .— лонны от ее указанного выше переменного задаваемого значения.Соответствующие сигналы задания этих расходов поступают с выходов блока 10 управАлгоритм работы системы включает следующие операции: измерение рас- ходов фильтровой жидкости на каждую из колонн дистилляции; измерение расходов очищенного рассола на каждую из колонн абсорбции; измерение температур иипкести 1 епи rasa) первого абсорбера каждои колонны абсорбции; измерение концентрации аммиака в жидкости САР и вычисление ее отклонения от заданного значения; вычисление суммарного расхода фильтровон жидкости на отделение дистилляции; вычисление заданного значения общего расхода очищенного рассола на отделение абсорбции; вычисление действительного значения суммарного расхода очищенного рассола на отделе!

2!4589 ние абсорбции и его отклонения от заданного значения; вычисление масштабированных значений температур жидкости (или газа) первого абсорбера для каждой колонны абсорбции; вычисление среднего значения масштабированных температур по всем работающим колоннам; вычисление задаваемого значения температуры жид- 10 кости (или газа f первого абсорбера и сравнение этой величины с текущим значением по каждой колонне; формирование управляющего воздействия Ilo выбранному закону регулирова- 15 ния.

Пример. Отделение абсорбции и дистилляции включает в себя по три колонны.

На каждую из колонн дистилляции установили следующие расходы фильтровой жидкости . на первую — 90 м /ч на вторую — 100 м /ч, на третью—

3 У

110 м /ч. Общий расход фильтровой 25

9 жидкости на отделение дистилляции составил 300 м /ч, На каждую из колонн абсорбции установили следующие расходы очищенного рассола: 70, 80 и 90 м /ч сост- Зо ветственно.

Температуры жидкости первого абсорбера по каждой из колонн (t,, и t>) составили: 55, 50 и 45 С (в примере описывается реализация способа с использованием в качестве корректирующих параметров температур жидкости первого абсорбера, суть примера остается неизменной при исполь-зовании в качестве корректирующих параметров температур газа первого абсорбера, естественно, что значения температур газа будут при этом отличаться от приводимых выше) . Молярная концентрация эквивалента ам- миака в жидкости на выходе иэ каждой колонны, а также в жидкости САР была равна 5,0 кмоль/л. Малярная концентрация эквивалента хлора в жид. кости САР (которая характеризует степень разбавления аммонизированного рассола ) 4,45 кмоль/л.

До включения системы при помощи ручного задатчика, входящего в блок ,управления расходами очищенного рас- 55 сала, установили задание молярной концентрации эквивалента аммиака в жидкости САР 5,0 кмоль/л.

После включения системы на выходе блока суммирования расходов появился сигнал, соответствующий суммарпому расходу фильтровой жидкос9 ти на отделение дистилляции 300 и /ч., В соответствии с этим сигналом в блоке управления расходами очищенного рассола сформировался сигнал задания суммарного расхода очищенного рассола на отделение абсорбции, определивший общую нагрузку отделения абсорбции по очищенному рассолу 240 м /ч.

В этом же блоке было вычислено задание температуры жидкости первого абсорбера (аналогично — температуры газа первого абсорбера), соответст— вующее среднему значению этой температуры для всех колонн абсорбции о (50 С). Поскольку эта вычисленная температура является заданием и ее значение больше t< и меньше t, то на выходе блока управления расходами появились сигналы на увеличение расхода очищенного рассола на первую колонну и уменьшение на третью.

В переходном режиме, обусловленном изменением управляющих сигналов, изменялись температуры жидкости всех трех абсорберов и, как следствие, их среднеарифметическое значение.

После завершения переходных процессов в системе на каждой из колонн абсорбции установились следующие расходы очищенного рассола: 74, 81 и 85 м /ч и температуры жидкости перУ ного абсорбера 49 С. Молярные коно центрации эквивалента аммиака в жидкости на выходе из первой, вто рой и третьей колонны абсорбции, а также в жидкости САР стали равны соответственно 4,9, 5,0, 5,12 и

5,0 кмоль/л, Малярная концентрация эквивалента хлора в жидкости САР

4,49 кмоль/л, тогда как при управлении процессом абсорбции согласно способу-прототипу при таких же нагрузках отделений дистилляции и абсорбции и поддержании такой же кон— центрации аммиака в жидкости CAP вследствие большего в среднем разогреве абсорберов (температуры жидкости абсорберов 55, 50 и 45 C ) молярная концентрация эквивалента хлора в жидкости САР составила

4,46 кмоль/л.

Через 2 ч работы общая нагрузка отделения дистилляции по фильтровой 2!4589 жидкости. увеличилась на 30 м /ч. На выходе блока суммирования расходов появился сигнал, пропорциональный

3 расходу фильтровой жидкости 330 м /ч, B соответствии с этим в блоке управления расходами очищенного рассола был выработан сигнал на увеличение задания суммарного расхода очи-, щенного рассола на отделение абсорб- 1О ции, что привело к увеличению расходов очищенного рассола на каждую из колонн абсорбции и увеличению температур жидкости первого абсорбера каждой колонны. Однако в связи с раз- 15 личиями характеристик колонн (или различными режимами работы колонн, например, при попарном соединении колонн дистилляции и абсорбции) эти увеличения оказались неодинаковыми, 20 что привело к корректировке расходов очищенного рассола на каждую из колонн и выравниванию укаэанных температур. В результате расходы очищенного рассола составили: 82, 89 и 25

93 м /ч, т.е. в сумме 264 м /ч, тем7 3 пературы жидкости первого абсорбера

50 С, малярные концентрации эквивао лента аммиака и эквивалента хлора н жидкости CAP составили соответст- 3б венно 5,0 и 4,48 кмоль/л.

При управлении процессом абсорбции согласно известному способу при нагрузке отделения дистилляции

330 м /ч фильтровои жидкости и поддержании малярной концентрации эквивалента аммиака в жидкости, поступающей в САР, равной 5,0 кмоль/л, на три колонны абсорбции в конечном з итоге также было подано 264 м /ч очищенного рассола, при этом молярные концентрации эквивалента аммиака в аммонизированном рассоле после всех абсорберов быпи равны также

5,0 кмоль/л, однако температуры жидкостей были различными и их среднеарифметическое значение больше, чем по предлагаемому способу, в результате чего молярная концентрация эквивалента хлора в жидкости- CAP составила 4,45 кмоль/л, т.е. меньше, чем по предлагаемому способу.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоят в уменьшении в среднем разогрева абсорберов и, вследствии этого, в улучшении барометрического режима отделений абсорбции и дистилляции и уменьшении степени разбавления аммонизированного рассола парами воды, выражающееся в увеличении концентрации хлористого натрия в аммонизированном рассоле. Кроме того, предлагаемый способ беэ каких-либо изменений работоспособен при различной структуре соединений между собой колонн дистилляции и абсорбции, т.е. как при соединении между собой попарно колонн дистилляции и абсорбции, причем в любых сочетаниях, так и при их соединении через общий коллектор газа дистилляции.

l2l4589

ВНИИПИ Заказ 844!30 Тираж 452 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4