Способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды

Реферат

 

Изобретение относится к способам регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды и может найти применение в химической промышленности, в частности, при автоматизации процесса подачи в технологические аппараты сульфидсодержащих жидкостей, оказывающих ингибирующее действие на процесс коррозии аппаратуры. В способе регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y= Qпф.жКс.ф.жс.ам.рКс.ам.р+Qтo.pКс.о.р, где Y - управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Qпф.ж - суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; Кс.ф.ж - коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; Сс.ам.р - концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Кс.ам.р - коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Qтo.p - суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; Кс.о.р - коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола. Изобретение позволяет повысить точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и улучшить качество регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к способам регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды и может найти применение в химической промышленности, в частности при автоматизации процесса подачи в технологические аппараты сульфидсодержащих жидкостей, оказывающих ингибирующее действие на процесс коррозии аппаратуры.

Известен способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды путем подачи сульфидсодержащей жидкости в фильтровую жидкость отделения дистилляции в заданном соотношении с коррекцией по концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции /см. , например, Труды НИОХИМ. Автоматизация процессов содового производства. Л.: Химия, 1975, с.45-48/.

Недостатком известного способа является низкое качество регулирования концентрации сульфид-иона, связанное с тем, что между точкой, в которой контролируется концентрация сульфид-иона /отделение абсорбции/, и точкой ввода сульфидсодержащей жидкости (отделение фильтрации) имеется значительное транспортное запаздывание, достигающее 30 минут.

В качестве прототипа выбран способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от сумарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции. /См., например, авт. св. СССР 734144, МПК С 01 D 7/18, G 05 D 27/00, оп. 15.05.80, БИ N 18/.

В способе-прототипе достигают более высокого качества регулирования концентрации сульфид-иона, однако проблема стабилизации заданной концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле на выходе отделения абсорбции полностью не решена. Это объясняется тем, что концентрация сульфид-иона на выходе из сборника фильтровой жидкости на порядок ниже концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции. К тому же колебания концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости незначительны, т.к. отделения дистилляции работают со стабильной нагрузкой, колебания прихода фильтровой жидкости из отделения фильтрации незначительны, а возврат части потока фильтровой жидкости с более высокой концентрацией сульфид-иона в сборнике фильтровой жидкости через перелив в напорном баке равномерный, т.к. насосы, подающие фильтровую жидкость в напорный бак, работают со стабильной нагрузкой. В то же время датчики для контроля концентрации сульфид-иона удовлетворительно работают в аммонизированном рассоле и значительно хуже в фильтровой жидкости.

В основу изобретения положена задача создания способа регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды, позволяющего повысить точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и улучшить качество регулирования.

Поставленная цель решается тем, что в заявленном способе регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции, согласно изобретению подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции, управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y = Qпф.жKc.ф.ж-Cc.ам.pКc.ам.p+Qтo.pKc.o.p, где Y - управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Qпф.ж - суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; Кс.ф.ж - коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; Сс.ам.р - концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Кс.ам.р - коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Qтo.p- суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; Кс.о.р - коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Заявляемый способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды отличается от прототипа тем, что: - подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции; - управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y = Qпф.жKc.ф.ж-Cc.ам.pКc.ам.p+Qтo.cKc.o.p, где Y - управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Qпф.ж- суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; Кс.ф.ж - коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; Сс.ам.р - концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Кс.ам.р - коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Qтo.p- - суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; Кс.о.р- коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Исходя из описанного уровня техники, указанные отличия являются новыми.

Очищенный рассол подают на элемент абсорбции двумя потоками. Первый поток, составляющий примерно 20%, в основном стабилен. Изменением расхода очищенного рассола второго потока поддерживают основной параметр отделения абсорбции - насыщение аммиаком очищенного рассола /прямой титр/. Далее эти потоки объединяют и подают на первый абсорбер. Даже в стабильном режиме работы отделения абсорбции колебания общего расхода на отделение абсорбции достигают /1015/%. Корректировка расхода сульфидсодержащей жидкости в зависимости от изменения очищенного рассола позволяет уменьшить влияние транспортного запаздывания, что существенно влияет на качество автоматического регулирования.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации системы автоматического регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды.

Схема содержит сборник фильтровой жидкости /СФЖ/ 1, насос 2, напорный бак 3, элементы дистилляции 4, сборник 5, расходомер фильтровой жидкости 6, регулирующий микропроцессорный контроллер 7, расходомер 8, регулирующий орган 9, датчик 10 измерения концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле, расходомер 11, элемент абсорбции 12.

Алгоритм функционирования системы можно представить в следующем виде: Y = Qпф.жKc.ф.ж-Cc.ам.pКc.ам.p+Qтo.pKc.o.p, где Y - управляющее воздействие на регулирующий орган 9 подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов 2; Qпф.ж- суммарный расход фильтровой жидкости на параллельно работающие элементы; Кс.ф.ж - коэффициенты преобразования расходомеров фильтровой жидкости; Cс.ам.р - концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Кс.ам.р - коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Qтo.p- суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; Кс.о.р - коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Система работает следующим образом.

Фильтровую жидкость из сборника /СФЖ/ 1, куда она поступает из отделения фильтрации, насосом 2 перекачивают в напорный бак 3. Из напорного бака 3 основная часть /95-98%/ фильтровой жидкости поступает на параллельно работающие элементы дистилляции 4, а именно в трубное пространство конденсатора дистилляции /КДС/, а избыток через перелив возвращается в сборник фильтровой жидкости /СФЖ/ 1. На всас насоса 2 из сборника 5 подают сульфидсодержащую жидкость, подачу которой осуществляют в заданном соотношении с расходом фильтровой жидкости /расходомер 6/. Регулирующий микропроцессорный контроллер 7 поддерживает заданный расход регулирующим органом 9 сульфидсодержашей жидкости, измеряемый расходомером 8. При увеличении суммарного расхода фильтровой жидкости с помощью регулирующего контроллера 7, куда поступает измененный сигнал от датчиков 6, посредством регулирующего органа 9 увеличивается подача сульфидсодержащей жидкости на всас насосов 2, а при уменьшении суммарного расхода уменьшается, поддерживая в обеих случаях заданное соотношение. Это соотношение корректируется по концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и по суммарному расходу очищенного рассола на абсорбцию. С увеличением концентрации сульфид-иона расход сульфидсодержащей жидкости уменьшается, и соотношение расходов увеличивается, а с уменьшением соотношения уменьшается. С увеличением суммарного расхода очищенного рассола расход сульфидсодержащей жидкости увеличивается, и соотношение уменьшается, а с уменьшением соотношение увеличивается.

Способ поясняется следующим примером.

Пример. Установившийся режим аммиачного цикла имеет следующие параметры: Суммарный расход фильтровой жидкости на четыре параллельно работающих элемента дистилляции, м3/час - 670,0 Суммарный расход очищенного рассола на четыре параллельно работающих элемента абсорбции, м3/час - 650,0 Расход сульфидсодержашей жидкости, л/час - 540,0 Концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле, н.д. - 0,45 Колебания значений основных параметров за четверо суток составили: Q4ф.ж=/670680/м3/час; Q4o.p=/625720/м3/час; Cс.ам.р=/0,32-0,62/н.д.

Возможны следующие варианты отклонения параметров от установившегося режима: 1/ изменился суммарный расход фильтровой жидкости с 670 м3/час до 680 м3/час. Это приведет к весьма незначительному увеличению регулирующего воздействия "У" и увеличению расхода сульфидсодержащей жидкости с 540,0 до 550 л/час при неизменной концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости, а следовательно, и весьма незначительному изменению концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле. При этом на 100 м3/час уменьшится возврат фильтровой жидкости в сборник СФЖ, и это практически не скажется на концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости в этом сборнике; 2/ увеличился расход очищенного рассола с 550 л/час до 680 л/час. Это приведет к постепенному уменьшению концентрации сульфид-иона с 0,45 н.д. до 0,35 н.д. При этом также постепенно увеличится регулирующее воздействие "Y", а расход сульфидсодержащей жидкости вырастет с 540 л/час до 800 л/час. Одновременное уменьшение концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и увеличение подачи сульфидсодержащей жидкости приведет к увеличению концентрации сульфид-иона и возврату его к прежнему значению 0,45 н.д.; 3/ изменение концентрации сульфид-иона по другим причинам, связанным с химизмом или температурным режимом аппаратов абсорбции, приведет к изменению регулирующего воздействия "Y" аналогично описанному в п.2.

Таким образом, алгоритм управления охватывает практически все возмущения, вносимые в работу системы. Точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле поддерживается в пределах регламента /0,40,8/н.д. с погрешностью, не превышающей 0,1 н.д.

Технико-экономические преимущества заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом состоят в повышении точности и улучшении качества регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле.

Формула изобретения

Способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции, отличающийся тем, что подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции, управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y=Qп ф.жКс.ф.жс.ам.рКс.ам.р+Qт о.рКс.о.р, где Y - управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Qп ф.ж - суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; Кс.ф.ж - коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; Сс.ам.р - концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Кс.ам.р - коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Qт о.р - суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; Кс.о.р - коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

РИСУНКИ

Рисунок 1