Способ автоматического управленияпроцессом двухступенчатого концентри-рования pactbopob мочевины

Способ автоматического управленияпроцессом двухступенчатого концентри-рования pactbopob мочевины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Т. М. Богданова, В. Ф. Никитюк, Б. И. Червяков, H. М. Мончарж, Г. Q. Аксенова, П. В. Муляноя",—

Е. И. Кондратьев и Г. В. Иванов

1 3 (72) Авторы изобретения

4 (4 (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО

КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ

МОЧЕ ВИНЫ

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическим процессом получения мочевины, в частности к управлению технологическим режимом концентрирования (выпаривания) ее вод . ных растворов.

Известен способ автоматического управлении процессом цвухступенчатого выпаривания воцных растворов мочевины, основанный на измерении и стабилизации с помощью локальных регуляторов темпе10 ратуры плава мочевины после паровых теплообменников обеих ступеней на уров не, выбираемом персоналом из допусти мого по техническому регламенту Pi)

Недостатком этого способа является

1S отсутствие приемов, обеспечивающих оп i тимальные условия ведения процесса в ка честве готового продукта при изменении неуправляемых переменных процессов (состава плава, вакуума на вторОй студе ии и ap.).

Известен также способ автоматическо

ro управления процессом двухступенчато

ro выпаривания водного раствора мочеви ны путем регулирования величины вакуума в первой ступени BbIlIBpKH изменением рас хода пара в эжекционную установку, регулирования температурного. режима в первой ступени выпарки изменением расхоца пара в подогреватель первой ступени, ре гулирования температурного режима во второй ступени выпарки изменением расхоца пара в подогреватель второй ступе ни с коррекцией по давлению во второй ступени выпарки и регулирования noaa IR ,,раствора на выпарку E2) .

Однако данный способ характеризуется необходимостью внесения искусственных возмущений в технологический режим для оценки реакции обьекта и осуществления процесса поиска, что приводит к ухудше нию качества части готового продукта и увеличению энергозатрат.

Цель изобретения - повышение качест ва получаемой мочевины и снижение энергозатрат на выпарку.

3 82

Поставленная цель достигается тем, что при регулировании величины вакуума в первой ступени выпарки ввоцят коррекцию по ресходу раствора на выпарку, при регулировании температурного режима в первой ступени выпарки вводят коррекцию по скорости распространения ультразвука в растворе мочевины перед второй ступенью выпарки и давлению в этой ступени, е расход растворе на выпарку корректируют по скорости распространения ультразвука в растворе мочевины перед первой ступенью выпарки.

Для выполнения требования ГОСТ по качеству готового продукта концентрированный раствор (плев) перед гренулированием должен содержать не менее

99,7 aec.% основного вещества, т. е. мочевины и биурета, причем последнего не более 0,6-0,9 вес.% в зависимости от мерки выпускаемого продукта. Значи° тельный прирост биурете происхоцит в аппаратах второй ступени выперки, поскольку в них перерабатываются растворы с высокой концентрацией мочевины и высокой температурой.

Для максимального снижения температуры кипения раствора остаточное давление на второй ступени поддерживают не выше 40-45 мм рт. ст. В противном случае постичь показателя по влажности, т. е. получить высокую концентрацию плева, можно только за счет ухудшения показателя по биурету.

Вакуум в аппаратах второй ступени опрецеляется несколькими факторами: нагрузкой по летучим компонентам — воде и аммиаку, температурой охлаждающей воды в барометрических конденсетех пароэжекционной установки, цавлением пара не эжекторы и другими переменными параметрами..Нерегулируемые изменения привоцят к нарушению режима второй ступени и, слецовательно, качественных показателей товарной мочевины - повьппению влажности в случае нецоупаривания раствора и повышению ее потерь на биурет, вызванных перегревом раствора до абсолютно более высоких значений температуры при низком вакууме. На практике стремятся к минимальным нарушениям показателя влажности, так как DH опрецеляет, в том числе, и слеживаемость продукте. Повышение же расхода пара отражается только на себестоимости мочевины, е некондиционности по биурету можно избежать отнесением продукте к более низкой марке.

Таким образом, необходимо не только поддерживать известное соответствие между температурой на второй ступени и остаточным давлением, но и управлять нагрузкой этой ступени по количеству водяных паров с тем, чтобы эжекционная установке при возникновении указанных возмущений создавала необходимое разрежение (прецпочтительно 30-35 мм рт. ст. остаточных) . Достичь желаемых показателей качества можно зе счет изменения режима первой ступени выпарки, изменяя количество и концентрацию мочевины раствора, поступающего во вторую ступень.

Изменение количества раствора связано с общей производительностью узле по мочевине и его нельзя изменять произвольно, а концентрация мочевины растворе вполне доступна для управления изменением теплового режиме аппаратов первой ступенИ с помощью регулирования расхода греющего пара в подогреватель первой ступени.

Текущие значения концентрации упаривеемых растворов обычно измеряют датчиками плотности. Оцнако концентрированный градиент плотности водных растворов мочевины невелик (приблизительно

0,002 г/см, вес.%). Кроме того, точ3 ные измерения эатоуднены из-аа температуры (больше 125 С).

Обнаружено, что прямое измерение, а затем и регулирование скорости распространения ультразвуке в растворах мочевины на первой ступени выпарки, которое может быть осуществлено, например, с помощью двухканального анализатора типа ACQ-2, во многом решает проблему создания эффективной системы управления узлом переработки растворов мочевины в товарные формы.

Измеряя скорость распространения ультразвуке в поступающем на выперку растворе„ можно обеспечить постоянную заданную производительность узла по готовой мочевине.

Периодически направленные изменения количества исходного раствора приводят к возмущениям по количеству выпариваемой HB первой ступени BollbI, которые могут быть скомпенсированы изменением задания регулятору цавления в аппаратах первой ступени, работающему в комплекте с клапаном на подаче пара в паровой эжектор этой ступени (или с клапаном, регулирующим поцсос воздуха из атмосферы), изменяющим проиэвоцительность эжекционной установки, поскольку величи62062В 6 на инжектируемого потока зависит от его абсолютного давления.

Оцновременно, для обеспечения показателей качества готовой мочевины при регулировании концентрации раствора, посту- 5 лающего во вторую ступень, в величину задания регулятору цолжна вноситься коррекция в зависимости от постигнутого вакуума на второй ступени с тем, чтобы избежать ее перегрузки по количеству вы- 0 париваемой во второй ступени воды.

На чертеже схематически представлен прьмер реализации предлагаемого способа чпоавления.

Раствор мочевнны нз общего сборника 1 по трубопроводу 2 поступает в подогреватель

3 н сепаратор 4,где при остаточном давленнн

250 -300 мм рт.ст. н температуре 125v

128 С упаривается цо содержания мочевины 93-95 L. Расход раствора измеряется 20 датчиком 5,.скорость распространения ультразвука в исходном растворе — цатчиком 6. Вычислительный блок 7 умножает сигнал датчика 5 на сигнал датчика 6 и формирует выходной сигнал, пропорцио- 25 нальный производительности узла выпарки по мочевине. Этот сигнал служит заданием регулятору 8, который с помощью клапана 9 на возврате раствора стабилизирует его не заданном уровне. Сигнал 30

or датчика 5 используется также цля коррекции задания регулятору 10 давления, управляющему через клапан 11 расходом пара на вакуум-эжекционную установку

12. 35

Величина скорости распространения ультразвука в растворе после первой ступени, измеряемая датчиком 13, является переменной цля регулятора 14, воздействующего íà расход пара в подогреватель 40

3 через регулирующий клапан 15.

Упаренный на первой ступени раствор по трубопроводу 16 поцается в поцогреватель 17 и сепаратор 1 8 второй ступе-. ни, це достигает концентрации 99,7%, 45 а затем по трубопроводу 19 направляется на переработку .в товарную форму (гра нулят).

Температура раствора после подогревателя 17 измеряется датчиком 20, давление после сепаратора 1 8 — датчиком

21. Сигнал or датчика давления поступает в вычислительный блок 22, с выхоца которого снимается сигнал задания регуля- тору 23 температуры стабилизирующему < с поМощью клапана 24 вычислительное значение температуры после подогревателя 17. Сигнал от датчика 21 используется также цля коррекции зевания регулятору

14 величины скорости распространения ультразвука в растворе после первой стуцени выпарки.

Схема работает слецующим образом.

При изменении, например уменьшении, концентрации карбамица в промежуточном сборнике 1 уменьшается выходной сигнал датчика 6, а затем — сигнал блока 7,, пропорциональный текущему значению про извоцительности узла выпарки по мочевине, и регулятор 8 прикрывает клапан 9 возврата. В результате увеличивается расход раствора, и снова достигается заданное значение произвоцительности узла по готовой мочевине. Соответственно увеличению нагрузки регулятор 1 0 снижает остаточное цавление в аппаратах первой ступени и, таким образом, возмущение их режима в значительной степени компенсируется .повышением количества выпариваемой воды за счет снижения температуры кипения раствора от изменения давления, т. е. изменения в составе и количестве раствора после первой ступени от первоначального изменения расхода раствора окажутся существенно ослабленными.

Датчик 1 3 воспринимает возникшее уменьшение величины скорости распространения ультразвука в растворе, регулятор 14 сравнивает его с заданием, которое формируется от датчика 21 давления и вырабатывает управляющий сигнал клапану 15 поцачи греющего пара в подогреватель 3. Если во время прохождения возмущений от уменьшения концентрации исходного раствора остаточное цавле ние в аппаратах второй ступени не меня ется, то регулятор 14 с помощью клапана 15 увеличивает расход греющего пара

s подогреватель 3.

Регулятор 23 сравнивает текущее значение температуры от датчика 20 с вычислительным блоком 22, в результате ! чего клапан 24 увеличивает расход пара в подогреватель 17. Оцновременно по корректирующей связи дополнительно увеличивают задание регулятору 14 и еще больше формируют режим выпаривания на первой ступени.

Вследствие перечисленных воздействий второй ступени, вакуум в аппаратах повысится, и вычислительный блок 22 снова вернет температуру раствора после подогревателя второй ступени на более низкие значения,, обеспечивая тем самым

7 Й2 не только экономию пара, но и уменьшение показателя по биурету.

Основным преимуществом предлагаемого способа управления является возможность осуществления прямого управления технологическим процессом узла концентрирования по измеряемым параметрам, что обеспечивает более высокое быстродействие и. точность,чем управдение. по косвенным расчетным показателям. При этом достигается стабильный, а значит и более экономический режим. работы узла (энергозатраты уменьшаются.в среднем на 0,1 р/т мочевины) и практически исключаются нарушения норм по содер женив биурета и влаги в готовом продукте.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом двухступенчатого концетриро-вания растворов мочевины путем регулирования величины вакуума в первой ступени выпарки изменением, расхода пара в эжекционную установку, регулирования температурного режима в первой ступени выпарки изменением расхода пара в по догреватель первой ступени, регулирова ния температурного режима во второй ступени, выпарки изменением расхода пара в подогреватель второй ступени с коррекцией по давлению во второй ступени выпарки и регулирования подачи раствора на выйарку, о т л и.ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения качества получаемой мочевины и снижения энерго10. затрат на выпарку, при регулировании величины вакуума в первой ступени выпарки .вводят коррекцию цо расходу раствора на выпарку, при регулировании температурного режима в первой ступени выпарки вводят коррекцию по скорости распространения ультразвука в растворе мочевины перед второй ступенью выпарки и давлению в этой ступени, а расход раствора на выпарку корректируют.по скорости

gp распространения ультразвука в растворе мочевины перед первой ступенью выпарки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Кучерявый В. Н. и др. Синтез и применение карбамида. Л., Химия", 1970, с. 142., 2. Мончарж и др. Химическая промышленность, 1971, Ж 12, с. 142.

В29625

Составитель Г. Огадщанов

Редактор М. Петрова Техред А. Савка Корректор Е. Рошко

Заказ 3492/62 Тираж 443 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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