Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты

Патент 673606

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

fq, ««6736О6

Союз Советских

Социалистических

Республ№к (61) Дополнительное к авт. свил-вувЂ”

2 (51) М. Кл

С 01 В 25/163

G 05 D 27/00 (, 12) Заявлено 27.03.75 (21) 2116957/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетвЂ”

Гееудерстееивб ееметет

СССР ае делам изабретеней н еткрмгей

Опубликовано 15.07.79 Бюллетень № 26

Дата опубликования описания18.07.79 (53) УДК

66,012;52 (088,8) В. С. Кисилев, В. М. Момот, А. М. Мельник и В. Н, Гридасов (72) Автори изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к автоматическому регулированию процессов нейтрализации и может найти применение в химической промышленности в производстве фосфорных солей, например динатрийсоффата.

Известен способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты, в котором используется такой параметр, как расход 100%-ной углекислоты в отходящих из реактора газах (1), Такой параметр удобен для определения 10 количества вступающей в реакцию кальцинированной соды. Однако способ в целом неприемлем для целей регулирования процесса ввиду того, что получение информации о количестве выходящего продукта, соответствующем 15 количеству одного из реагентов, вступившему в реакцию, не дает возможности учитывать потери, которые равны оазности между количеством реагента, поступившим в реактор, и количеством его, вступившим в реакцию.

Известен способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой путем, изменения расхода фосфорной кислоты в зависимости от величины рН среды в реакторе при одновременной стабилизации температуры в последнем (2).

Недостатком известного способа является то, что при значительных изменениях нагрузок по кальцинированной соде не обеспечивается надежность и точность измерения рН в реакторе, что не дает возможности эффективного регулирования процесса. Вследствие этого в реактор подают заведомо большее количество кальцинированной соды, чем требуется для нормального ведения процесса. Это приводит, помимо неоправданного увеличения расхода кальцинированной соды, к ухудшению качества выходящего раствора ввиду загрязнения его непрореагировавшей избыточной содой, снижению производительности реактора и производства в целом.

Подобные нежелательные явления, вызывают.ся объективными факторами; неоднозначностью величины рН в объеме реактора, малым дианазоном измерения величины рН и запаздыванием во времени сигналов, характеризующих эту

673606

3 величину. Кроме того, при регулировании процесса по величине рП йзменяют подачу только Ъ

Одного иэ компонентОВ-фосфорной KHGJIOTbl a подача кальцииированной соды никак не регули ру ется.

Целью предлагаемого изобретена является уменьшение расхода кальцшщрованной соды в производстве динатрийфосфата и улучшение качества продукта.

Поставленная цель достигается тем, что подачу соды в реактор; осуществляют по разности сигналов, пропорциональных расходу соды, поступающей в реактор, и 1то содержанию 100%-ной углекислоты в отходящих газах, "соотвествующему количеству соды, вступившей в реакцию.

Процесс нейтрализации фосфорной кислоты кяльцшщрованной содой протекает по реакции

NazCGa + зРО4" МазНРО4 + СОр + Н О

При регулировании процесса только путем изменения подачи фосфорной кислоты в реактор в соответствии с показателем рН среды в реакторе, как это осуществляется в настоящее время, пе обеспечивается Оптимальность процесса. Подача кальцинированной соды, присутствие которой в конечном продукте нежелательно, при этом не регулируется.

На чертеже изображена принципиальная схема осу|цествлешы предлагаемого способа.

Нейтрализацию фосфорной кислоты кальцинированной соцой производят в реакторе 1, куда соду подают через ввод 2, а кислоту вЂ” через ввод

3. Колйчество отходящих иэ реактора газов и кон. центрацию углекислого газа, образующегося в результате реакции, замеряют соответственно ! Я датчиком расхода 4 и датчиком концентрации

5. Сйгйалы; пропорциональные этим велипщам, перемножают в функциональном блоке 6. Выходпой сигнал блока 6 масштабнруют в масштабном блоке 7 и поцают в блок сравнештя 8, где сравнивают с сигылом, пропорциональным общему расходу cqды в реактор, от датчика расхода соды 9. Сигнал рассогласования после блока сравнения 8 подают на регулирующий блок 10, сигнал которого является .заданием "регулирующему блоку 11. В блоке 11 сигнал, пропорциональный расходу кальцинированной соды, от датчика 9 сравнивают с сигналом задания блока 10: и подают на регулирующий орган 12, с помощью которого осуществляют стабилизацию расхода кальцинировыщой соды. Температуру среды в реакторе измеряют датчиком 13 и подают сигнал на вход регулирующего блока 14, который при помощи регулирующего органа

15 изменяет подачу греющего пара в теплообмецник, 16 реактора 1.

Величину рН среды в реакторе 1 изменяют датчиком 17, Сигнал, пропорциональный этой величине, подают на вход регулирующего блока

18, который при помощи регулирующего органа 19 по заданному закону изменяет расход фосфорной кислоты в реактор 1.

Способ осуществляется следующим образом.

При изменении расхода в реактор 1 (например увеличении) рН среды реактора мзме1О няется в ту же сторону. Для подцержания ве- . личины рН на требуемом уровне необходимо увеличить расход фосфорной кислоты в реактор 1. Однако, учитывая запаздывание во времени сигналов, характеризующих величину рН, tS . и неоднозначность этой величины в обьеме реактора, фосфорной кислоты, как правило, подают меньше необходимого количества, и соответственно в реактор 1 поступает соды больше, чем требуется для нейтрализации всей

2О фосфорной кислоты. Следовательно, необхо димо уменьшить подачу соды в реактор. По предлагаемому способу сигналы от датчиков

4,5 преобразуют в функциональных блоках 6, 7 и получают сигнал, пропорциональный коли25 честву соды, вступившей в реакцию нейтрали- зации с фосфорной кислотой. Полученный сигнал подают в блок 8, где сравнивают с сигналом, пропорциональным расходу соды в реактор, от датчика 9. чп Из блока 8 сигнал рассогласования, пропорциональный количеству соды, не вступившей в реакцию нейтрализации и являющейся балластом в реакторе, подают в регулирующий блок 10, который изменяет задание регулирующему блоку 11. Последний при помощи регулирующего органа 12 уменьшает расходы соды до величины, необходимой для нейтрализации всей, фосфорной кислоты.

Пример. Исходный режим производства

40 динатрийфосфата характеризуется следующими пбказателями: расход соды (96,6% Na>C0 ) в реактор

8,32 т/час; расход фосфорной кислоты (42% Н,РО,) в

4> реактор 18,2 т/час; рН среды в реакторе 8 5. . расход углекислого газа из реактора в пересчете на 100% СО 3,5 т/час; расходы воды с испарениями из реактора

$0 0,5 т/час; выход готового продукта из реактора (50% Nag HPO4) 22,52 т/час.

При увеличении расхода соды в реактор до

9,15 т/ч рН среды реактора увеличивается до

55 3,7. Следовательно, для поддержания прежней величины рН среды в реакторе необходимо увеличить расход фосфорной кислоты до

19,1 т/час. В результатЬ реакции нейтрализации

67360б

5 выделяется З,б73 т/ч углекислого газа в пересчете на 100%-ную С0>, что соответствует

8,735 т/ч соды, вступившей в реакцию. .Именно такое количество соды вступает в реакцию нейтрализации, тогда как подача соды .увеличивается до 9,15 т/ч, т.е. остается значительное количество непрореагирозавшей соды, которая загрязняет конечный продукт.

И соответствии с предложенным способом сигнал от датчика концентрации углекислого газа 4 перемножают с сигналом от датчика расхода углекислого газа 2. Полученный сигнал, пропорциональный величине 3075 т/ч

100%-ный СО>, подают на масштабный блок 7.

После масштабирования сигнал, пропорциональный величине 8,735 т/ч соды, подают в блок сравнения 8; где сравнивают с сигналом от датчика расхода 9, пропорциональным вел рд .. не 9,15 т/ч соды, Сигнал рассогласования, пропорциональный величине 0,415 т/ч соды, подают на регулирующий блок 10. Последний по. заданному закону регулирования изменяет задание регулятору 11, который через регулирующий орган 12 уменьшает подачу соды до вецичины 8,735 т/ч;

Таким образом предложенный способ позволяет практически ликвидировать потери, образующиеся за счет непрореагировавшей соды, улучшить качество выходящего продукта за счет отсутствия в нем примеси непрореагиро вавшей соды и повысить производительность реактора за счет увеличения его полезного

6 объема на 2% (весь объем занимают только компоненты, участвующие в реакции).

Предполагаемый экономический эффект от применения предложенного способа в произ5 водстве динатрийфосфата мощностью 120 тыс. тонн в год составляет примерно б0 тыс. руб. в год.

10 Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой в производстве динатрий15 фосфата путем изменения расхода фосфорной кислоты в зависимости от величины рН среды в реакторе при одновременной стабилизации температуры в последнем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода кальци2о нированной соды и улучшения качества продукта, подачу соды в реактор осуществляют по разности сигналов; пропорциональных расходу соды, поступающей в реактор, и содержанию

100%-ной углекислоты в отходящих газах, со25 ответствующему кол еству соды, вс уп1ей в реакцию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 385913, 3î кл. С 01 0 7/00, 1973.

2. Технический проект. П"оизводство кормо вого динатрийфосфата", Ленниигипрохим, 1971.

ЦНИИПИ Заказ 4003/22

Тираж 590 Подписное

Филиал 11Г1Г1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 (