Способ автоматического управления режимом работы каскада двух экстракторов в производстве экстракционной фосфорной кислоты из пульпы фосфатного сырья

Способ автоматического управления режимом работы каскада двух экстракторов в производстве экстракционной фосфорной кислоты из пульпы фосфатного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами. Цель изобретения - увеличение производительности, фильтрации, уменьшение общих потерь пятиокиси фосфора в производстве экс-тракционной фосфорной кислоты, экономия реагентов, сырья и энергоресурсов. Цель достигается тем, что в контуре управления используют ЭВМ и производят периодическую коррекцию соотношения расходов серной кислоты и пульпы фосфатного сырья по концентрации избыточной серной кислоты во втором экстракторе, определяемой косвенно по электропроводности пульпы, по концентрации сульфат-ионов во втором экстракторе, определяемой путем лабораторного анализа, по концентрации / сульфат-ионов е первом и втором экстракторах, определяемой по математической модели. В качестве нового управляющего воздействия используется расход пульпы фосфатного сырья. На входе каскада экстракторов осуществляется также компенсация возмущающих возг.ек^^ствий по концентрации серной кислоты, сульфата аммония и плотности пульпы фосфатного сырья путем периодической коррекции соотношения расходов сульфатсодержащих реагентов к расходу пульпу фосфатного сырья воэ^е^-стеием на расход пульпы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ;с 9С/с•^s]ОСсг <х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ1НЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

А1

„, 81) „„1708759

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4767592/2e (22) 20.09.89 (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (72) В.В.Баранов В.В.Данилов, Г.К.Джериев, Т.В.Ежова, А.С.Романен-, ко, Y.È.Ñìàãèíà, H.R.ÑìèpíîR, E .Ã.Tãr.чиев, В.И.Трофимов, А.В.Яковлев и В,A.Cóëëà (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1472468, кл. С 05 В 11/04, с 05 D 27/00, 1989, Майзель И,А. и др. Автоматизация .производств фосфора и фосфоросодержащих продуктов. М.: Химия, 1973, с.181-184. (54),СПОСОБ АВТОМАТИ4ЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ КАСКАДА ДВУХ Э1(СТРАКТОРОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ПУЛЬПЫ

ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами. Цель изобретения - увеличение производительности. фильтрации, уменьшение общих потерь пятиокиси фосфора в производстве эксИзобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами, а именно к автоматизации процесса разложения пульпы апатитового концентрата в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), и может быть применено в химической промышленности, в част(g1)g С 01 В 25/22 С 05 D 27/00

2 тракционной фосфорной кислоты, экономия реагентов, сырья и энергоресурсов. Цель достигается тем, что в контуре управления используют ЭВМ и производят периодическую коррекцию сооТ ношения расходов серной кислоты и пульпы фосфатного сырья по концентрации избыточной серной кислоты во втором экстракторе, определяемой косвенно по электропроводности пульпы, по концентрации сульфат-ионов во втором экстракторе, определяемой путем лабораторного анализа, по концентрации сульфат-ионов в первом и втором экстрак" торах, определяемой по математической модели. В качестве нового управляюще- д го воздействия используется расход пульпы фосфатного сырья. На входе каскада экстракторов осуществляется так-, же компенсация возмущающих возяеФствиР С по концентрации серной кислоты, суль" фата аммония и плотности пульпы фосфатного сырья путем периодической коррекции соотношения расходов сульфатсодержащих реагентов к расходу пульпЫ фосфатного сырья возреРствием на расход пульпы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ности в производстве ЭФК и минеральных удобрений из пульпы природных фосфатов с использованием серной кислоты и сульфата аммония. с

В известном способе автоматического управления процессом азотно-сульфатно-сернокислотного разложения пуль" пы фосфатного сырья в качестве управ1708759 ляющего воздействия в каскаде раэло. жения пульпы предлагается использовать расход пульпы фосфатного сырья.

Тем не менее этот способ не может быть абсолютно перенесен на производство ЭФК из пульпы апатитового концентрата вследствие наличия в случае азотно-сульфатно-сернокислотного разложения пульпы нового допол- 1О нительного реагента - азотной кислоты, Наиболее близким к предлагаемому является известНый способ управления режимом работы экстра ктора в произ- 15 водстве экстракционной фосфорной кислоты, который предлагается для стабилизации режима работы экстрактора при использовании Фосфатного сырья в виде муки и заключается в регулиро- 20 вании концентрации избыточной серной кислоты в реакционной пульпе путем полдержания постоянного соотношения расходов серной кислоты и апатита с коррекцией соотношения указанных 25 расходов по содержанию сульфат-ионов (избыточная серная кислота) в пульпе воздействием на расход серной кислоты, регулировании температуры реакционной пульпы в экстракторе измене- 30 нием величины разрежения, регулировании уровня пульпы в экстракторе изменением величины расхода реакционной пульпы, подаваемой на фильтрацию, регулировании отношения количеств жидкой и твердой фаз в реакционной пульпе изменением подачи оборотного раствора в экстрактор.

Основным недостатком этого способа является то, что при проведении процесса экстракции в каскаде из двух экстракторов, использовании пульпы фосфатного сырья и наличии нового реагента - сульфата аммония он не обеспечивает оптимальные условия процессов извлечения фосфора и кристаллообразования фосфогипса и, как следствие, не может обеспечить минимальные общие потери пятиокиси фосфора и максимальную скорость процесса фильтрования, а значит, максимальную производительность узла фильтрации. Это обусловлено тем, что для создания оптимальных условий процесса извлечения Фосфора из сырья в водорастворимую Форму, протекающего в основном в первом реакторе, и оптимального режима формирования и роста кристаллов осарка Фосфогипса, начинающегося в первом и заканчивающе гося во втором э кстра кторе, а в конечном итоге — для минимизации общих потерь пятиоксиси Фосфора необходимо дополнительно осуществлять коррекцию соотнсшения расходов пульпы фосфатного сырья и серной кислоты по концентрации сульфат-ионов (избыточной серной кислоты) в каждом экстракторе каскада. Образование осадка фосфогипса с хорошими Фильтрующими свойствами обеспечивает увеличение скорости процесса фильтрации, что ведет к увеличению производительности узла фильтрации (количество реакционной пульпы) в пересчете на исходное сырье, отфильтрованное за сутки с

I и фильтрополотна, а значит, и

Я. увеличению производительности производства ЭФК в целом.

В случае одновременной подачи всех реагентов и сырья в первый реактор каскада приведенный способ не обеспечивает регулирование концентрации избыточной серной кислоты в первом аппарате в зависимости ст концентрации избыточной серной кислоты во втором, конечном аппарате экстракции, что не обеспечивает образование крупнокристаллического осадка фосфогипса с хорошими Фильтрующими свойствами.

К недостаткам известного способа следует отнести также использование косвенной оценки концентрации избыточной серной кислоты и сульфат-ионов. ,о электропроводности (вязкости, плотности) пульпы. Определение концентра» «ю ции ионов SO< по электропроводности является неточным и ненадежным. так как датчик электропроволности реагирует на целый ряд возмущающих Факторов (примесей), существующих в реальном производстве, и имеет тенденцию к искажению информации вследствие изменения его характеристик во времени по причине его гипсования. В случае замены части серной кислоты на другой сульфатсодер ащий реагентсульфат аммония известный способ вообще не позвс:ляет учесть долю ионов

«/

ЯО+, поступивших с сульфат-аммонием.

Отсутствие непрерывной надежной информации о концентрации сульфатионов в первом и втором экстракторах каскада резко cÿèæàåò эффективность указанного способа стабилизации режима работы экстрактора.

1708759

Отсутствие дифференцированного управляющего воздействия в зависимости от технологической ситуации и исполь- зование в известном способе в каче5 стве управляющего воздействия расхода серной кислоты при подаче фосфатного сырья в виде пульпы не обеспечивает также эффективную стабилизацию соотношения расходов сырья и 10 серной кислоты, что обусловлено значительной нестационарностью процесса изменения расхода пульпы фосфатного

CblP h f., Приведенный способ не позволяет также учитывать и компенсировать возмущающие воздействия на входе каскада разложения: по концентрации серной кислоты, плотности пульпы фосфатного сырья, концентрации сульфата аммония, что не обеспечивает ресурсо- и энергосберегающую технологию.

Целью изобретения является увеличение производительности фильтрации, уменьшение общих потерь пятиокиси фосфора в производстве экстракционной фосфорной кислсты, экономия реаген, тов, сырья и энергоресурсов.

Поставленная цель достигается тем, что в контуре управления режи мом работы каскада используется управляющий вычислительный комплект (УВК) на базе ЭВ1" и концентрацию избыточной серной кислоты на стадии экстрак „ии (при ее косвенном измерении по электрспрсвсдности пульпы) регулируют в первом реакторе каскада путем изменения соотношения расходов 40 серной кислоты и пульпы фосфатного сырья воздействием на расход пульпь с коррекцией соотношения указанных расходов по концентрации избыточной серной кислоты во втором реакторе каскада, также измеряемой по элек" тропроводности пульпы. С целью повышения достоверности и надежности информации от датчиков электропроводности используются блоки повышения достоверности информации, реализованные программно в составе УВК,где происходит усреднение статистических данных по методу скользящего среднего, фильтрация случайных данных, проверка статистической выборки на достоверность, "взвешивание" информации в зависимости от степении ее достоверности.

Наличие указанных блоков позволя-,ет значительно повысить эффективность способа автоматического регулирования концентрации избыточной серной кислоты.

При строгом подходе и рассмотрении регулирование концентрации избыточной серной кислоты еще не обеспечивает качественное регулирование концентрации сульфат-ионов в каскаде, поэтому осуществляется периодическая коррекция соотношения расходов пульпы фосфатного сырья и серной кислоты по концентрации сульфат-ионов во втором реакторе каскада, измеряемой путем лабораторного химического анализа с предварительной проверкой анализа на достоверность l1o статистической информации о технологической ситуации на момент отбора пробы для анализа. По причине отсутствия непрерывной информации о концентрации

-Ю ионов $0 в каскаде в перерыве между лабораторными анализами дополнительно вводятся блоки расчета концентрации сульфат-ионов в 1-м и 2"м реакторах каскада с использованием математической модели, Блоки реализованы программно, входят в состав УВК.

Осуществляется периодическая коррекция соотношения расходов пульпы фосфатного сырья и серной кислоты по расчетным значениям концентрации иснов

SO4 в 1-м и 2-м реакторах каскада, "й что позволяет разграничить контуры регулирования концентрации избыточной серной кислоты и концентрации сульфат-ионов и тем самым обеспе" чить оптимальные условия для извлечения пятиокиси фосфора и кристаллообразования фосфогипса.

Таким образом, одним из основных отличительнь.х признаков предлагаемого способа является наличие раз" граниченных контуров регулирования концентрации избыточной серной кислоты и концентрации сульфат-ионов, осуществляющих с помощью УВК управление первым экстрактором с коррекцией управляющего воздействия по информации с второго экстрактора.

Принципиальное отличие состоит также в том, что для изменения соотношения расходов серной кислоты и потока фосфатного сырья при подаче его в каскад в виде пульпы в качестве нового управляюо,его воздейст1708759 вия используется расход пульпы фос- фатного сырья.

В известных способах управления при использовании твердого Фосфат5 ного сырья изменение и стабилизация отношения расходов сырья и серной кислоты осуществляется воздействием на расход кислсты при заданном потоке фосфомуки, не меняющем свои характеристики по времени. При подаче сырья в. виде пульпы указанные способы неэффективны в смысле качества стабилизации отношения расходов пульпы и кислоты, так как стабилиза- 15 ция будет осуществляться по отноше" нию к расходу нестационарного во времени потока пульпы. Управляющее воздействие по расходу кислоты в этом случае будет изменяться не толь- 20 ко вследствие отклонения концентрации сульфат-ионов от допустимого значения, но и в результате непрогнозируемого изменения характеристик потока пульпы. Каскад разложения как объ кт угравления отличается значительной инерционностью, и слишком частое нанесение управляющих воздействи и (когда интервал между упра влени- ями соизмерим с временем переходного процесса) ухудшает качество процесса регулирования концентрации сульфатионов.

При выборе расхода пульпы в качестве управляющего воздействия в пред- „5 лагаемом способе изменение и стабилизация отношения расходов Фосфатного сырья и серной кислоты происходят по отношению к расходу стационарного потока кислоты. То :ность стабилиза- 40 ции в этом случае, обусловленная степенью нестацио : рности потока пульпы, вполне удовлетворительная для промышленных условий.

Преимуще ст вом является отсутствие необходимости изменения управляющего воздействия вследствие нестационарности потока пульпы, 50

Кроме того, в предлагаемом способе осуществляется дифференцированное управляющее воздействие в зависимости от статистической информации о предыстории процесса, его текущего состояния и заданного результата управления. Блок выработки дифференцированных управляющих воздействий реализован программно.

Отличительным признаком является также наличие новых контролируемых параметров, позволяющих осуществить учет и компенсацию возмущений на входе 1-го экстрактора. Дополнительно измеряются плотности серной кислоты, сульфата аммония, пульпы фосФатного сырья; осуществляется расчет концентраций серной кислоты, сульфата аммония и количества пульпы сырья в пересчете на твердое.

С учетом полученной информацйй осуществляется коррекция соотношения расходов пульпы Фосфатного сырья и серной кислоты, что обеспечивает ресурсо- и энергосберегающую технологию.

Таким образом, предлагаемый способ управления обеспечивает уменьшение водонерастворимых потерь пятиокиси фосфора в процессе извлечения и кристаллообразования, уменьшение . водорастворимых потерь пятиокиси фосфора с фосфогипсом в процессе фильтрации и отмывки осадка, увеличение производительности узла Фильтрации, а в конечном итоге - уменьшение общих потерь пятиокиси фосфора и увеличение производительности производства ЗФК.

На чертеже представлена схема реализации способа автоматического управления режимом работы каскада двух экстракторов, первый из которых находится под вакуумом.

Датчики 1-5 предназначены для из« мерения расходов соответственно серной кислоты, пульпы фосфатного сырья, оборотного раствора, реакционной пульпы,полаваемой на фильтрацию, сульфата аммония, датчик 6 - для измерения уровня пульпы Н во втором экстракторе, датчик 7 - для измерения температуры реакционной пульпы 1 в первом экстракторе, датчики 8-11 для измерения основных режимных параметров процесса экстракции, а именно: отношения жидко" и твердой фаз реакционной пульпы (ж/т), концентрации избыточной серной кислоты

Сц„. <О в первом экстракторе, конФ центрации избыточной серйой кислоты

Сиз Н О во втором экстракторе и кон- ;

Ю 2 центрации сульфат-ионов Сс р во вто4. ром экстракторе. Датчики 12-14 служат для измерения плотности сульфата

1708759 аммония, серной кислоты, пульпы

Фосфатного сырья соответственно. Исполнительные механизмы 15-20 предназначены для изменения расходов соответ5 ственно серной кислоты, пульпы фосфатного сырья, оборотного раствора, реакционной пульпы на фильтрацию, сульфата аммония и величины вакуума в экстракторе I. Блоки регулирсвания 10

21-26 служат для регулирования соответственно серной кислоты, температуры реакционной пульпы в экстракторе I уровня пульпы в экстракторе

II, отношения количеств жидкой и 15 твердой фаз реакционной пульпы в экстракторе II: расхода пульпы фосфатного сырья, расхода сульфата аммония. Система управления, представленная на чертеже„ включает в 20 себя также управляющий вычислитель" ный комплекс (УВК) на базе ЭВИ, в состав которого входят блоки 27-32, реализованные программно. Блоки 2729 предназначены для проверки достоверности информации о концентрации избыточной серной кислоты в первом и втором экстрактсрах, концентрации сульфат-ионов во втором экстракторе.

Блоки 30, 31 служат для расчета те- 30 кущей концентрации сульфат-ионов в первом и втором экстракторах. Блок 32 предназначен для выработки дифференцированных управляющих воздействий по расходу пульпы.

Способ реализуешься следующим образом.

Расход серной кислоты измеряется датчиком 1 и поддерживается на заданном уровне с помощью регулятора 21 изменением расхода серной кислоты путем воздействия на исполнительный механизм 15.

Температура Реакционной пульпы 45 в экстракторе Т измеряется датчиком

7 и поддерживается регулятором 22 изменения величины вакуума в экстракторе I путем воздействия на исполнительный механизм 20, Уровень пульпы в экстракторе ХТ измеряется датчиком 6 и поддерживается регулятором 23 в зависимости от расхода реакционной пульпы на фильт рацию, измеряемого датчиком 4, и величины уровня путем изменения расхода

55 реакционной пульпы, подаваемой на фильтрацию, воздействием на исполнительный механизм 18.

Отношение количеств жидкой и твер» дой фаз реакционной пульпы в экстракторе II измеряется датчиком 8 и поддерживается регулятором 24 в зависимости от расхода оборотного раствора, измеряемого датчиком 3, и отношения жидкой и твердой фаз в реакционной . пульпе изменением расхода оборотного

- раствора путем воздействия на ис".

-полнительный механизм 17.

Расход сульфата аммония измеряется датчиком 5 и поддерживается регулирующим блоком 26 в зависимости от расХода сульфата аммония, расхода серной кислоты, измеряемой датчиком изменением расхода сульфата аммония путем воздействия на исполнительный механизм 19.

Расход пульпы сырья измеряется датчиком II и поддерживается на за" данном уровне с помощью регулятора

25 изменением расхода пульпы путем воздействия на исполнительный механизм 16.

Задание регулятору 25 вырабатывает блок 32 выдачи управляющих воздействия, входящий в составу УВК, Алгоритм работы блока 32 по сравнеwe с известным способом дополнительно обеспечивает периодическую коррекцию расхода пульпы по концентрации избыточной серной кислоты во втором экстракторе С„ н,,датчик l0), Q определяемой по электропровс.дности пульпы, по концентрации сульфатионов во втором экстракторе С 02.

504 Лдь (датчик 1! (, определяемой путем ла" бораторного анализа, по концентрации сульфат-ионов в 1-м и 2-м экстракторах, определяемой по математиче ской модели (блоки 30 и 31). Алгсритм управления дополнительно обеспечивает компенсацию возмущающих воздействий по концентрации серной кислоты (датчик 13), плотйости пульпы фосфатного сырья (датчик 14), концентрации сульфата аммония (датчик 12).

В основу алгоритма управления положена адаптивная математическая модель, в первооснове учитывающая материальный баланс процесса и включающая постоянно обновляемые статистические данные„

Блоки 27-29 формируют статистические выборки, включающие N Зд количество точек соответственно для

1708759 его отбора в блоках 27-29 происходит набор статистики по концентрации ф i ионов 804 и un, . в обоих экстраКторах соответствующих во времени данному + . Для заданного уровня значимости р (например, р ** 0,9) и числа степеней свободы и п а -2

j{) определяют значение критерия огород" ности выборки.. Алгоритм проверки на достоверность, фильтрации и

"взвешивания" информации содержит в себе следующие основные этапы:

СцЭ1 @ С„,в, о и СВ<ф-„ . Выборка обновляется на момент ввода очередного лабораторного анализа СаО -юь

Ф путем отбрасывания самой "старой" во времени точки.

f1o известной методике дгя С,,} ы а, и Сяэ @} осуществляется проверка

4 статистической выборки на однородно .(блоки 27, 28, для заданного минимальйо допустимого количества точек

По мере поступления в ЭВИ значения, очередного Са-. с указанием времени 15

4 }ВФ

С

9}4 "а а

- среднее значение концентрации ионов S0 на отрезке и точек," пзаА <„ ! (с „, )

Ю

ПЗОА Щ„N

" среднее значение избыточной кислотности в -м экстракторе на отрезке и точек, 6c<<-е

4ма

9е

J4@50j

35 формируется коэффициент пропорцио5 С @-„ав нальности К

ltd

Ес.,ВН,ЬО, ма с

К;(р К„ формируется уравнение, определяю щее взаимосвязь между значением лабо" ,}О, раторного анализа Суф и расчетным знаАлф чением избытсчной кислотности в х-и, аппарате, ему соответствующем:

Для К;, должно выполняться необходимое условие:

I .1

С

+ (С а- - CsOs3 ГК, ..... (1). 4

4 лаю лаь

С<мюв )< ) Н 804 Р

+ ГС30 4- C XR=JiKi t лаь ло4

= с„„ никол (а}

+ (с .-- с oe-Jlz, 4. лаа лаь

СЧьа н я 04

С(мъ ) tz}

} }л }4 Р.По формуле (1) определяем для и точек: ф

- отклонение для концентрации ионов 80 отклонение для избыточной кислотности в i-и экстракторе.

1708759

13 (I

С ааа И1 C uaa + (Cgpд " Cppa-)/K(, н2ь04,)р й2М4 лаь Определяется;: а а, .п!

О п-1 п а ° oo ° ° ° ° ° ° oaooao ° ° о ° бе °

1 -4 г К

С(иэ6 )Ю С чэнь + (С(чэь у Сазе ) --- ° ° ° (3)

НгМ ИгМ4 НгЬ04Р НА4

3S зультатов вычислений по трем уравне-, ниям по формуле (2), а для второго реактора расчетные значения усред .няются, Окончательным результатов работы"

-40 блоков 27-29 является Формированйе . заданных диапазонов изменения избыточной кислотности в 1-м и во 2"м экстракторах для очередного введенногс лабораторного анализа С О 45 4 в&

В промежутках времени между поступлениями очередного лабораторного анализа концентрация ионов 804 в 1-м и 2-м экстракторах определяется в блоках 30 и 31 известным методом путем построения линейных регрессивных зависимостей вида (у = ах+Ь):

t ф

Сыэв = (C иэ6 ) э

Нг ЬО4 Нг 804

t

С изь = (Ср - ) в

Нг 504 4ОЬ а

С изь (0 ")

На ЪОф пав

В итоге имеется по 1-му экстракто ру три статистических уравнения для расчета кислотности, полученных раз55 личными способами, для 2-го экстрак- тора - два. Для первого реактора происходит проверка однорсдности реформируются величины;

\ I (i)

С мэь (Н, Î ) р а °

4l

< (<)

СС р

4 (КЫИ4) р а

2 с;,р! 4f а„, С<иэв (n) /С;

Ha504 P

Ф . где С (n) - фактическое усреднен-! P ное значение избыточной кислотности в i-I4 экстракторе на интервале времени на момент отбора очередного лабораторногс анализа при их общем количестве, равном и.

Аналогично строятся зависимости по формуле (3):

С„, = r(C .- ), йг 504

С „„, = (с 0, ) НгЬО4 Ла Ь г

Дополнительно получают следующие регрессивные зависимости (вида у ах +Ь):

Окончательно формируется критерий проверки выборок на однородность Чв,, который сравнивается с табличным значением: а ; — a l ..; (2)

Ю! zi — Ъ

Определяется зависимость

С иэь 1н1 = f (С атэс ), которая

gg59+! р Я р.Я)4 имеет следующий вид:

1 I Cp(p- = й(С us& )

4 IIm %04 и Я

С р2 Е (Сиз& )4 нзо

Блок 32 выдачи управляющих воздействий вырабатывает задание регуля15 тору 25 расхода пульпы и реализует следующую функциональную взаимоь тек

q (1 С) 0 И2&ОФ

Ф(. %

QН:(ъо4 РНОТО Н2 0

1708759 связь между управляющим воздействием и регулируемыми параметрами:

1

С и

Ня$04 И фб(з — — — --" — — + (к +к )аZ+к о < -к в7

Ф=( (С ЯЕК (- ЕЕК )ЕКЕОД ))эзфйь НВЕОД среднестатистические значения расхода пульпы апатитового концентрата (датчик 2), плотности пульпы (датчик 14), расхода серной кислоты (датчик 1,), плотности серной кислоты (датчик 13) и концентрации серной кислоты, косвенно определяемой по ее плотности, тес кк так тек

QS> 6 80 ° Fna) 0 С Н 0 - теку щие зйачения расхода серной кислоты, плотности серной кислоты, плотности пульпы апатитового концентрата, KQHL,åíòðàöèé серной кислоты, г = 1,15, а 1,53 - постоянные коэффициенты, получаемые при выводе зависимости (4) из уравнения материального баланса, Д (" отклонение электропроводности (С 90) от ее расчетного значения, K, Kg,, K g - эмпирические коэффициенты, учитывающие соответственно долю пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих в общем отклонении 0 )

В условиях опытной эксплуатации математической модели на реальном промышленном объекте получены следующие диапазоны изменения коэффициентов:

2,0 К 3,0, 0,2< Кв40,35, 1,0а Кз <1,8

В качестве оптимальных приняты следующие значения ксэффициентов: к,.-28; к = 028; к9=1,5.

Варьируя их величины(можно изменить в случае необходимости долю той или иной составляющей. .Отклонение электропроводности h$ в общем случае в уравнении (4) может учитываться сразу по двум эксракторам или только по одному из них:

0(= I 0 pl+(()0) в (0 (з) где 6 1 — отклонение электропро l5 водности в 1-м экстракторе;

6. - отклонение электропроводности во 2-м экстракторе

20 P — коэФфициент, позволяющий учитывать степень влияния отклонения электропроводности (т.е. концентрации избыточной серной кислоты) в каждом аппарате на их суммарное откгонение, Коэффициент 1) изменяется в диапазоне 0 P < 1.

Варьируя Р, можно осуществлять согласно Формуле (4) периодическую коррекцию величины управляемого воздействия только по концентрации избыточной серной кислоты во 2-м экстракторе (при Р =О) по датчику

35 10; только по концентрации избыточной серной кислоты в 1-м экстракторе (при P-- 1) по датчику 8, с учетом .кон,ентрации избыточной серной кислоты в обоих экстракторах (при 0 6 2 "- 1) по датчикам 9 и 10 одновременно.

Коррекция управляющего воздействия по Формуле (4) в зависимости

45 от Д $ производится через 1 мин, В Формуле (4) присутствует также в неявном виде периодическая коррекция управляющего воздействия

Q

Q.

50 во втором экстракторе С 2- опре Ч1 haE, деляемой лабораторным путем.

Величине (ь-(е в формуле (з) лреиставляет собой отклонение текущего значения электропроводности пуль55 .пы во?-м аппарате ; от ее расчетного значения, /

0(е= - е; .... (6) 7087S9

18 поступления анализа с интервалом 2 ч, функциональная связь между р (а значит, в (конечном итоге,и п4к и значением С у- носит эмпирико5 4МЬ статистистический характер и в математической модели предлагаемого ь способа управления представлена следующим управлением для i-го экс10 трактора: ь 2 К

n+1 0 ., -(Со С,р ) ° — + (У < I(aa

-Х

° ° ь ° ° р (7)

\ где Q

2 (диапазон изменение ч условно разбит на 5 зон и величина и позволяет дифферен(.ировать величину управляющего воздействия в(((в зависимости от количества попаданий в зону); коэффициент, учитывающ(((й степень удаления Г 1 ла от зоны оптимального ведения процесса, вели- 45 чина Ы позволяет дифференцировать величину управляющего воздействия

Ц 5о„ в зависимости от нахождения С в конк" 50, Я

4 Ü

I ретной зоне; значения М индивидуальны по каждой зоне и определены экспери ментальным путем на промышленном объекте: ф О, 5; (5(= 0; ь 4 0 6;

0(д ; 0 + 4q (Its, Я 4 a(Ig

К = - " " (8) f i

При эксплуатации модели на реаль4(ном объекте К; принимает значения в диапазоне 1,5 < К .« 2,6.

Статистические данные для.выбоpole С о (, (и предварительно

Я проверяются на достоверность, Фильтруются и "взвешиваютсян в блоках

29, 27, 28.

Таким образом, по функциональной зависимости (7) осуществляется периодическая коррекция $ я, а значит, и о (рорнулы (5),(5(, а в конечном итоге — коррекция g gag (формула 4) по концентрации сульфатионов во 2-м экстракторе, определяемой путем лабораторного анализа °

При этом каждый вновь пслученный лабораторный анализ подвергается проверке на достоверность на основании статистических данных о состоянии процесса в промежутке между анализами.

Коррекция управляющего воздействия О„ . по концентрации сульфат" ионов, определяемой по математической модели, осуществляется также в соответствии с функциональной зависимостью (7), куда входит периоди17

Информация о,. поступает непрерывно с датчика 10, à вр периодически корректируется по величине очередного значения концентрации сульфат-ионов во 2-м экстракторе С р-, р(пределяемой путем 04 А06 лабораторного анали:-а (датчик 11). Коррекцияп(производится на момент

«

К - статистический коэффици-! ент, представляющий собой удельное изменение; концентрации сульфатионов на единицу измене ния электропроводности, К определяется постатисти-

4еским выборкам и равен отношению дисперсий:

1708759 20 чески рассчитываемая в блоках 30 и 3 1 величина С . Расчет произво2

04аРФ дится на момент поступления очередного лабораторного анализа концентрации сульфат-ионов (через 2 ч);

С, определяется по табличной

0 математической модели, разработанной с учетом требований технологи- 10 ческого регламента для изменения концентрации сульфат-ионов, анализа экспериментальных данных работы ре ального промышленного каскада разложения. 15

Существующая модель позволяет оптимизировать процесс регулирования концентрации сульфат-ионов, а оптимальное значение С выбирается

Ж ор

20 в соответствии с нахождением текущего Со „ в одной из 5 зон регламентного диапазона с учетом предыстории по С д и требований опти4 мального ведения процесса.

Таким образом, коррекция расхода пульпы фосфатного сырья по концентрациям сульфат-ионов, определяемым лабораторным путем и по математической модели, осуществляется олновременно с интервалом 2 ч, а коррекция по концентрации избыточной серной кислоты - практически непрерывно (каждую минуту) в интервале меж- . ду анализами на основании информа- З5 ции, поступающей с аналогового датчика 10.

Для реализации способа управления используются статистические функциональнь;е зависимости концентраций сер40 ной кислоты и сульфата аммония от их плотностей, среднестатистическое значение плотности пульпы апатитового концентрата, текущие значения плот45 настей пульпы и серной кислоты.

Зависимость между концентрацией серной кислоты Ся 0 и ее плотностью

4.

$1 50 (датчик !3) в математической

50 модели предлагаемого способа управления представлена в виде интерполяционного полинома 6-й степени, реалиI зующего известные справочные данные.

Полинам имеет следующие коэффициенты:

Ag-= 31,61; А = 74,28; А = 23„74)

А = .-18,11; Ag = -1,95; А q = -7,52

A< = 5,22 - и позволяет определять концентрацию серной кислоты (в пересчете на моногидрат) в диапазоне 69943 при возможном колебании плотности 1,60-1,83 т/м .

Компенсация возмущающих воздействий по концентрации серной кислоты происходит в соответствии с функциональной зависимостью (4), куда входит ее среднестатистическое значение

М так

СН 504 и текущее значение СН О и 4 н .

Концентрация сульфата аммония

Сс определяется по табличной модели, содержащей известные справочные данные, входиыми переменными дл которой являются температура и плотность сульфата аммония „ (датчик 12).

Расчет „„ формула (4) осуществляется из условий материального баланса и необходимости поддержания заданного соотношения (з ) между расходами сульфатосодержащих реагентов (g „ + и Яс, Величина a з определяется иэ требований трехнологического режима по концентрации сульфат-ионов, а сульфат аммония вводится в процесс с целью зкономии серной кислгй ы.

В предлагаемом способе управления

1 неза висимой переменной, определяющей нагрузку на каскад разложения, является расход сульфатсолержащих реагентов (в пересчете на Н БО ), для которого в соответствии с 0(д опрелеляется 9 >+ . В уравнении материального баланса учитывается среднестатистическая KQHLIGHTGBL сульфата аммония С 1 и ее колебания компенсируют4( ся при уточнении уравнения баланса через ч на момент обновления статистики.

Компенсация колебания плотности пульпы апатитового концентрата !!д (датчик 14) учитывается непосредственно в зависимости (4), куда входит текущее !!п и среднестатистическое .тес значения йлотности пульпы фосфатного сырья.

Использование предлагаемого способа автоматического управления режимом работы каскада двух экстракторов в производстве э стракционной фосфорной кислоты из пульпы фосфатного сырья по сравнению с известным обеспечивает увеличение производительности производства ЭфК вследствие увеличения производительности узла фильтрации за счет образо22.

1703759

21 вания осадка Фосфогипса с хорошими фильтрующими свойствами, увеличение товарного извлечения пятиокиси фосфора (уменьшение общих потерь пятиокиси Фосфора за счет уменьшения водонерастворимых потерь в процес" се извлечения Фосфора и уменьшения водорастворимых потерь с Фосфогипсом) вследствие создания оптимальных условий процессов извлечения и кристаллообразования Фосфогипса; экономию расхода серной кислоты, апатитового сырья, энергоресурсов, материалов. формула и з о б р е т е н и я

Способ автоматического управления режимом работы каскада двух экстракторов в прсизводстве экстракционной Фосфорной кислоты из пульпы Фосфатного сырья, включающий регулирование концентрации избыточной серной кислоты (сульфат-, ионов) поддержанием постоянного соотношения расходов серной кислоты и Фосфатного сырья с коррекцией их соотношения по содержанию сульФат-ионов в первом экстракторе, регулирование температуры реакционной пульпы в первом экстракторе изменением величины давления, регулирование уровня пульпы во втором экстракторе изменением величины расхода реакционной пульпы, подаваемой на фильтрацию, регулирование количеств жидкой и твердой Фаз в реакционной пульпе каскада изменением подачи оборотного раствора в первый экстрактор, о т л и 4 а юшийся тем, что, с целью уве1О личения производительности процессафильтрации и уменьшения обг их потерь пятиокиси фосфора, дополнительно измеряют концентрации избыточной серной кислоты и сульфат-ионов во

15 втором экстракторе, прогнозируют кон- центрацию сульфат-ионов в первом и втором экстракторах, и по полученным значениям ппоизводят периодическую коррекцию соотношения расходов сер20 ной кислоты и пульпы фосфатного сыр ья.

2. Способ по .п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью экономии реагентов, сырья и энергоресурсов, допалнительно измеряют плотность пульпы Фосфатного сырья и.концентрацию сульфата аммония на входе каскада экстракторов и по измеренным значениям и по изменениям концентрации серной кислоты осуществляют коррекцию соотношения расхода пульпы и серной кислоты путем изменения расхода пульпы.

1708 У 59

Сульрою

Составитель А.Прусковцев

Техред Л.сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор И,Циткина

Заказ 399 Тираж Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретенилм и открытиям- при ГКНТ СССР

113035, йасква, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент ", r. Ужгород, ул. Гагарина,101