Способ автоматического управленияпроцессом получения мочевины

Способ автоматического управленияпроцессом получения мочевины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнстичесннн .Республик.

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii806678 (61) Дополннтельное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.04.79 (2! ) 2748628/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.81. Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 25.02.81 (51)М. Кл.

С 07 С 126/02,С 0533 27/00

Гееудерстееннвй комитет

CCCP! aa депам изобретений н еткрытий (53) УДК 66,012-52(088. 8) (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ!

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности. процессом получения мочевины иэ аммиака и двуокиси yr лерода и может. быть использовано в хи мической промышленности.

Известен способ автоматического уцравления процессом получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода, основанный на регулировании как измеряемых параметров, так и расчетных показателей то процесса с помощью средств КИПиА в комплекте с УВМ и включающий регулирование расхода воды в узлы абсорбции конденсации в зависимости от соотноше ния Н О: СО на входе в колонну син»

15 теза $1$.

Однако положительный эффект от ис» пользования этого способа возможен только при обеспечении отгона иэ реакционного плава на 1-ой ступени дистилляции значительной части воды и обеспечении рецикла избыточного аммиака, необходи мого для протекания процесса синтеза с предварительным выделением и выведением его из системы аппаратов узла дистилляции, что существенно снижает энергетические показатели процесса и увеличивает его металлоемкость.

Известен также способ автоматичес кого управления процессом получения мочевины с рециркуляцией углеаммонийных солей в колонну синтеза, включаю» щий стабилизацию расходов исходных реагентов в колонну синтеза, стабилизацию давления, уровня и температуры продук- та в аппаратах, регулирование расхода свежей двуокиси углерода в колонну ректификации первой ступени дистилляции и регулирование расхода воды в аппараты абсорбции-конденсации газов дистилляцни 2).

Недостаток известного способа управ ленин заключается в низкой надежности системы регулирования, что он не обеспечивает нормальных условий работы иа-эа - кристаллизации илн вскипания раствора углеаммонийных солей.

806678

11ель изобретения — повышение надежности системы регулирования эа .счет предотврашения кристаллизации или вскипания раствора углеаммонийных солей.

Поставленная цель достигается тем, что расхоц свежей двуокиси углерода в колонну ректификации первой ступени цистилляции регулируют в зависимости от концентрации двуокиси углерода в углеаммонийных солях, рециркулируемых в колонну синтеза и от содержания аммиака, несвязанного в карбонат аммония, B плаве после колонны ректификации первой ступени дистилляции, а регулирование расхода. воцы в аппараты абсорбции-конденсации осушествляют в зависимости от содержания аммиака в углеаммонийных солях.

При реализации данного способа регулирования целесообразно поддерживать максимально высокое значение концентрации СО в углеаммонийных солях, чтобы избежать вскипания солей, соцержащих большое количество NH>(52-56%) необходимого цля обеспечения молярного соотношения реагентов на вхоце в колонну синтеза 1 -NH>. СО =3,2 » «3,6. Одна-

Ко слецует иметь в вйду многообразные взаимосвязи параметров рассматриваемого процесса, осложненного развитой системой газовых и жидкостных рециклов.

В частности, при увеличении стриппингового числа Ч особенно в области низких значений соотношения H О : СО (0,6 - 0,7), как наиболее интересных с точки зрения условий протекания реакции синтеза мочевины, увеличивается содержание в плане после колонны ректификации первой ступени свободного аммиака, который .tloJDKBH быть выделен и выведен из системы -на последующих стадиях. Это в свою очередь вызывает уменьшение содержания МН в аппаратах первой ступени дистилляции и колонне синтеза, а следовательно, снижение степени конверсии

СО, накапливающееся изменение рецикловых потоков и затем нарушение баланса своего узла. Поэтому при изменении подачи, свежей СО. в эту колонну необходимо вводить коррекцию по содержанию не связанного МН в плаве после нее.

Также установлено, что наиболее эффективное управление концентрацией аммиака в углеаммонийных солях может быть осуществлено, если в качестве регулируюшего воздействия использовать расход внешней воды в аппараты абсорбции-конденсации газов дистилляции. Такой кон.тур регулирования обладает достаточно

4 большим быстродействием и чувствительностью (0,5 — 17) т в зависимости or режима) .

Состав солей и содержание свободного NHq можно вычислять известным способом с помощью УВМ при расчете материального баланса процесса синтеза-дистилляции по его математической модели на основании цоступающей в УВМ информации от датчиков технологических параметров (расхода, температуры, давления) или измерять непосредственно.

Проведенные исследования показали возможность непрерывного автоматического контроля содержания NHg и СО в водных растворах И растворах мочевины с помощью двухкомпонентного титромет- . ра непрерывного действия в комплекте с блоком 20-30-кратного разбавления про-. бы конденсатом.

На чертеже представлен пример реали эации способа.

В колонну 1 синтеза подают аммиак, двуокись углерода и раствор углеаммонийных солей l-й ступени. Плав из колонны синтеза, содержащий мочевину, воцу, непрореагировавшие аммиак и цвуоксиь углерода, поступает в ректификационную колонну 2 с подогревателем, в

30 которую также подается часть свежей

СО. для интенсификации процесса разложения карбамата и отгонки ЙН и СО .

Газы дистилляции проходят еще два аппа рата 1-й ступени цистилляции — последовательно работающие конденсаторы 3 и

4, где смешиваются с углеаммонийными солями 2-й ступени. Образующийся при этом раствор углеаммонийных солей насосами высокого давления 5 возвращается в колонну 1 синтеза.

40.Плав мочевины иэ колонны 2 ректификации поступает в систему аппаратов второй ступени цистилляции: ректификационную колонну 6, подогреватель 7 и

45 сепаратор 8. Плав после цистилляции направляют на переработку, а газы дистилляции - в аппараты 9, 10 узла абсорбции-конценсации. Пары аммиака из конденсатора второй ступени 9 проходят абсорбер 10, где поглошаются конденсатом. Полученный раствор аммиачной воды идет на ороШение конденсатора 9, в который также поцают сдувки из конденсатора 1 ступени 3 и свежий аммиак в количестве 13-157 от его общего расхоца. Аммиак используется цля разбавления образуюшего в конценсаторе 9 раствора углеаммонийных солей второй сту806678 6 общим содержанием l4Hg и содержанием связанного в карбамат аммония 1чНЗ, т. е. сигнал, пропорциональный количеству аммиака, не связанного в плаве после колонной ректификации первой ступени.

Различные возмущения случайного и сезонного характера изменяют эацанные режимы аппаратов, вслецствие чего меняется состав и количество газов цистил10 ляции, а слецовательно, и углеаммонийных солей Изменения в составе солей, с оцной стороны, непосреаственно влияют на процесс синтеза мочевины, изменяя его общие показатели, а с цругой, привоцят к перебоям в работе карбонатных насосов и цаже их остановке или поломке.

Способ осуществляют слецующим образом.

Например, анализатор 29 зафиксиро О вал уменьшение соцержания в углеаммонийных солях, рециркулируемых в колонну синтеза, > H и СО, . Изменившийся первый выхоцной сигнал анализатора 29, пропорциональный соцержанию NH>, постуд пит в элемент ввецения коррекции блока сравнения регулятора 27, в результате чего уменьшится выхоцной сигнал регулятора 27,- и клапан 28 снизит поаачу Н О . в абсорбер 10. Одновременно второй вы30 хоцной сигнал анализатора 29, пропорциональный соцержанию СО., поступает в блок сравнения регулятора 30, в котором сигнал измеряемой переменной сравнивается с заданием в зависимости от выходного сигнала блока 32, пропорциональ35 ного соцержанию аммиака, не связанного в карбамат аммония, в плаве после колонны 2. Если начальное возмущение не нривопит oflHOBpeMeHHO к изменению соцержания аммиака не связанного в карбамат

40 аммония, сигнал раэбаланса от блока. сравнения регулятора 30 после необходимого усиления и сдвига по фазе буцет выцан на клапан 31, соответственно изменится проходное сечение его регули45 рующего органа и увеличится подача

СО. в колонну 2.

Достигнутое в результате вбзцействия регулятора 27 и 30 снижение расхода внешней воды и увеличение поцачи

55 пени, содержащий иэ- эа отсутствия в ta-. зах больших количеств избыточного NH опасное с точки зрения кристаллизации солей количество CO>.

Раствор углеаммонийных солей второй ступени насосом 1 1 перецают на первую ступень и цалее на синтез.

Давление в колонне синтеза (250 кгс/см ) и по ступеням цавления (90 кгс/см и 2,5 кгс/см ) поццержиЯ- . Р. вают регуляторами 12,13 и 14, соответственно путем цросселирования выхоцных потоков. Уровень жидкой фазы в аппаратах 2, 4, 8 и 9 также стабилизируют регуляторами 15 — 17 и 18 соответст,венно путем изменения выцачи растворов из этих аппаратов. Температуру в аппаратах 2, 3, 4, 7, 9 поддерживают на за- . данном уровне изменением расхода теплоносителя во встроенные теплообмвнники с помощью регуляторов 19 - 23 соответственно.

Нагрузку узла синтеза-цистилляции по СО устанавливают в соответствии с

0 плановым зацанием и измеряют расхоцомером 24. Расход аммиака измеряют расхоцомером 25 и регулируют с помощы . регулятора 26 соотношения с целью под-. цержания постоянного стехиометрического соотношения свежих реагентов. Количество внешней воцы, поступающей на синтез через абсорбер 10 и конценсатор 9, регулируют регулятором 27, возцействующим на клапан 28. В качестве корректирующего.сигнала используют первый выходной. сигнал цвухкомпонентного анализатора 29, пропорциональный соцержанию

8 Н в углеаммонийнь1х солях, рециркулируемых в колонны синтеза. Второй выходной сигнал этого анализатора, пропорциональчый соцержанию рециркулируемых в углеаммонийных солях СО, поцают в качестве переменной регулируемой величины на вход регулятора 30, изменяющего с помощью клапана 31 количество свежей

СО в колонну, ректификации первой сту. пени. Работу регулятора 30 корректируют блоком 32 алгебраического суммирования. Первый выходной сигнал анализатора 33, измеряющего содержание аммиака в плаве после колонны 2, суммирует ся в блоке 32 с сигналом от блока 34 умножения на постоянный . коэффициент, равный отношению молекулярных Mscc

NH CO второго выхоцного сигнаЪ" ла анализатора 33, пропорционального содержанию СО в плаве после колонны

2. На выходе блока 32 формируется сигнал пропорциональный разности межцу

-Ф

СО на первую ступень дистилляции скомпенсирует возникшие отклонения в составе рециркулируемых углеаммонийных солей.

Если по каким либо причинам, например из- м существенного снижения расхоца внешней воцы в систему, увеличится концентрация аммиака в углеаммонийных солях и при атом увеличится соцер806678 жание свободного аммиака в плаве после колонны 2, .то регулятор 27 восстановит требуемый расход воды и снизит концентрацию 5 Н, С помощью регулятора 30 под действием выходного сигнала блока

32 на элемент ввецения коррекции блока сравнения регулятора 30, в течение некоторого периоца буцет уменьшена наг-, рузка колонны 2 по свежей СО,, что прецотвратит выход значительных количеств избыточного аммиака из системы аппаратов первой ступени и сохранит общий баланс рецикловых потоков рассматриваемого узла.

Данный способ позволяет стабилизировать состав раствора рециркулируемых углеаммонийных солей на уровне, выбранном иэ соображений экондмичности процесса синтеза-цистилляции, существенно снизить возможность нарушения норм технологического регламента и уменьшить затраты на эксплуатацию насосов высокого цавления

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения мочевины с рециркуляцией углеаммонийных солей в колон ну синтеза, включающий стабилизацию . расходов исходных- реагентов, поцаваеI мых в колонну синтеза, стабилизацию давления, уровня и температуры процукга в аппаратах, регулирование pacxoqa свежей.цвуокиси углероца в колонну ректификации первой степени цистилляции и регулирование расхода воцы в аппарате абсорбции-конценсации газов цистилляции,, отличающийся тем, что, с целью. повышения нацежности системы ребр гулирования эа счет прецотвращения кристаллизации или вскипания раствора углеаммонийных солей, расхоц свежей цвуокиси углероца в колонну ректификации первой ступени цистилляции регули15 руют в зависимости. or концентрации цвуокиси углерода в углеаммонийных солях, рециркулируемых в колонну синтеза и от содержания аммиака, несвязанного в карбомат аммония, в плаве после колонны

20 ректификации первой ступени цистилляции, а регулирование расхоца воцы.в аппараты абсорбции-конценсации, осуществляют в зависимости от соцержания аммиака в углеаммонийных солях.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР

N 552277441199, кл. С 07 С 126/00, 03. 05. 75.

gp 2. Авторское свицетельство СССР по заявке М 2415813/04, кл. С 10 & 9/20, 1976.

С остави тель Г. Огаджа нов

Редактор С. Патрушева Техред А.Коштура Корректор О. Билак

Заказ 169/40 Тираж 454 Подписное

ВНИИПИ Государствеиногб комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., a. 4/5

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