SU1289523A1

SU1289523A1 - Способ автоматического регулировани процесса упаривани экстракционной фосфорной кислоты

Info

Publication number: SU1289523A1
Application number: SU853965154A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Кобяков; Александр Федорович Давыдов; Валерий Рафаилович Хоробров; Радик Мухаметович Идельбаев; Хамза Ибатуллович Ярмухаметов
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1985-09-23
Publication date: 1987-02-15

Abstract

Изобретение относитс к способу автоматического регулировани происиаЗна кислота цесса упаривани экстракционной фосфорной кислоты, может быть использовано в химической промышленности и позвол ет уменьшить количество промывок оборудовани от шлама. Способ реализуетс САР, включающей контур регулировани расхода исходной кислоты на упаривание L датчик (Д) 1, регул тор (Р) 14 и регулирующий орган (РО) 103, контур регулировани температуры в подогревателе изменением расхода пара (Д 3, Р 17, РО 11) с коррекцией по плотности готовой кислоты (Д 8, св занный через вычислительное устройство 21 иР 19сР 17), контур регулировани уровн в подогревателе изменением расхода готовой , кислоты (Д 2, Р 18, РО 12), контур регулировани расхода циркул ционной кислоты в зависимости от концент рации исходной и готовой кислот (Д 5 и 6, Р 16, Д 4 расхода цирку- ЛЯ1ЩОННОЙ кислоты, Р 15, РО 13). 1 Ш1. (Л ю с ;о ел to оо

Description

Изобретение относитс к автоматизации процессов упаривани и может быть использовано в химической промышленности , в частности в производстве экстракционной фосфорной кислоты на стадии упаривани .

Целью изобретени вл етс уменьшение количества промывок оборудовани от шлама.

На чертеже приведена система автоматического регулировани дл реализации данного способа.

Система включает датчик 1 расхода исходной кислоты, датчик 2 уровн , датчик 3 температуры кислоты в .подогревателе , датчик 4 расхода цирку- л ционной кислоты, датчики 5,6 и 7 концентрации кислоты, датчики 8 и 9 плотности и температуры готовой кислоты, регулирующие органы 10- 13, регул торы 14-19, вычислительные устройства 20 и 21,

Стадию упаривани экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) провод т в отстойнике и подогревателе, которые взаимосв заны по пр мому и циркул ционному потокам, В аппаратах протекает процесс концентрировани и очистки от твердых примесей (сульфат , кальци , кремнефторид натри и др,) исходной кислоты. Процесс подвержен воздействию возмущений, дестабилизирующих режимы упарки, кристаллизации и отстаивани , что отрицательно отражаетс на качестве, в частности, концентрации и содержании остаточных примесей (шлама) в упаренной кислоте, Основные возмущени поступают с потоками исходной и циркул ционной кислот (колебани концентраций и содержани примесей), а также Jвoзникaют из-за нестационарности тепловых режимов оборудовани (отложени на поверхности теплообменной аппаратуры , колебани параметров греющего пара) процессов упаривани , кристаллизации и осаждени .

Сложность объекта: объ сн етс , во-первых, взаимосв зью и взаимовли нием двух технологических аппаратов, имеющих значительную инерционность (в современном крупнотоннажном производстве ЭФК объем отстойника составл ет 1200 м , а подогревател - 116 м-), вр-вторых, многомерностью процесса, в-третьих, наличием разнообразных физических процессов (отстаивание , смешение, выпаривание.

кристаллизаци , растворение), одновременно протекающих в аппаратах.

Регулирование осуществл ют следующим образом.

Стабилизируют расход исходной кислоты, подаваемой на упаривание. Дл этого датчиком 1 измер ют расход .исходной, кислоты и сигнал G направ- .л ют на вход регул тора 14, куда также подают задание G y Сигналы

, GM и

15

20

25

30

35

40

Gj сравнивают и по величине

рассогласовани формируют, например, по пи-закону сигнал Y , который подают на регулирующий орган 10, установленный на линии подачи исходной кислоты и тем самым стабилизируют подачу кислоты на упаривание,

Дл стабилизации концентрации готовой кислоты подачу циркул ционной кислоты в отстойник осуществл ют в зависимости от концентраций ци ркул - ционной и исходной кислот, расхода исходной кислоты и корректируют эту подачу по концентрации готовой кислоты , С этой целью измер ют датчиком 4 расход циркул ционной кислоты и сигнал G направл ют на вход регул тора 15, На второй вход регул тора в качестве задани направл ют сигнал

4,7.

от вычислительного устройства

20, На третий вход регул тора подают корректирующий сигнал Y,. ц, В регул торе 15 сигналы G,, G ,и Y сравнивают и формируют, например, по пи-закону сигнал Y д, который направл ют на регулирующий орган 13, установленный на линии циркул ционной кислоты, и регулируют тем самым подачу циркул ционной кислоты из подогревател в отстойник. Контур регулировани 4-15-13 ввод т дл отработки заданного G „ и корректирующего Y- .. сигналов с высокой точностью.

Подачу циркул ционной кислоты осуществл ют в количестве, необходимом дл достижени заданной концентрации С, готовой кислоты. С этой целью сигнал G от датчика 1 расхода исходной кислоты, сигналы от датчиков 5 и 6 концентраций исходной С и циркул ционной С ц кислот и сигнал С заданной концентрации готовой кислоты направл ют на вычислительное устройство 20, формируют в нем сигнал расхода циркул ционной кисоты и подают его в качестве задани на регул тор 15. Значение сигнала

GU,J рассчитывают в вычислительном устройстве 20 по формуле

г -г И Г - С

51-ц - H,J

(1)

K,J

где G и С - расход и концентраци

исходной кислоты; С - концентраци циркул ционной кислоты; - заданное значение кон- центрации готовой кислоты .

При таком формировании задани достигаетс инвариантность регулируемой величины - концентрации готовой кислоты - к возмущени м С, G, С. Однако алгоритм формировани заданного значени расхода циркул ционной кислоты GU,, выполн емый вычислительным устройством, не учиты- вает вли ние неконтролируемых факторов , таких как изменение температурного режима, рост сло отложений на внутренней поверхности оборудовани и др. Вли ние этих факторов на про- цесс концентрировани в отстойнике компенсируют коррекцией подачи циркул ционной кислоты при отклонении концентрации готовой кислоты от заданного значени . С этой целью при откло- -нении концентрации С, готовой кислоты от задани С корректируют расход циркул ционной кислоты регул тором 16. Дл этого измер ют датчиком 7 концентрацию готовой кислоты и сигнал G,. с выхода датчика направл ют на вход регул тора 16, на второй вход которого подают задание G . Gигнaлы G и в регул торе сравнивают и формируют, например, по пи-закону сигнал У , и направл ют ег на регул тор 15. При этом сигнал Y согласуют с сигналом G таким обраi

зом, чтобы при изменении задани G оба сигнала вызывали изменение ре гу- лирующего-воздействи Y одного знака . Например, увеличение G вызовет увеличение сигнала Gu. (з соответствии с (1) и, следовательно, подачи G( циркул ционной кислоты; с другой стороны, увеличение G, должно вызывать изменение корректирующего сигнала , привод щего также к увеличению G .

Изменение подачи циркул ционной кислоты в отстойнике в зависимости от ее концентрации, а также от расхода и концентрации исходной кислоты обеспечивает инвариантность основной

. 5

Ю }5 20 25 30 05 40 о

45 50 55 регулируемой величины - концентрации готовой кислоты - к возмущающим воздействи м по концентраци м исходной и циркул ционной кислот и расходу исходной кислоты, что существенно повышает качество регулировани . Коррекци этой подачи по отклонению концентрации готовой кислоты от задани (по сигналу , ) улучшает качество стабилизации концентрации готовой кислоты при воздействии на процесс неконтролируемых возмущений. Кроме того, при изменении заданного значени концентрации готовой кислоты увеличиваетс эффективность регулирующего воздействи за счет согласного взаимодействи реакций блоков 20 и 16.

Повышение качества стабилизации концентрации в отстойнике благопри тно сказываетс и на процессе осаждени твердых примесей.

Известно, что наилучшие услови дл осаждени твердых веществ возникают при определенной концентрации ЭФК в отстойнике. Это значение составл ет 42% PgOg.. Поэтому стабилизаци концентрации в отстойнике в услови х воздействи возмущений обеспечивает повьш1ение качества упаренной ЭФК и по содержанию твердых примесей .

Gтaбилизaци концентрации в отстойнике достигаетс за счет повьше- ни управл емости и информативности, что, в свою очередь, обеспечиваетс введением новых регулируемых переменных , а также новых приемов регулировани .

Основными возмущени ми, как пока- зьшает опыт эксплуатации, вл ютс колебани концентрации и расхода исходной кислоты, подаваемой со стадии фильтрации на упарку, и колебани концентрации циркул ционной кислоты, вызываемые изменением режима упарки в подогревателе. Диапазон этих колебаний составл ет 23-32% P,,0g дл исходной кислоты и 45-51 % - дл циркул ционной кислоты. Использование новых регулируемых параметров - расхода и концентрации циркул ционной кислоты позвол ет получить информацию об изменении возмущений непосредственно в момент их возникновени .

Новый прием регулировани , заключающийс в своевременном изменении задани С подачу циркул ционной кислоты, позвол ет исключить динамику аппаратов при управлении ими, что повышает управл емость процесса билизации концентрации.

Процесс осаждени (кристаллизации) в отстойнике зависит от концентрахщ- ониого, температурного режимов и вре- . мени пребывани кислоты в нем. В частности , изменение температуры вли ет на растворимость твердых примесей в

в качестве переменной на вход регул тора 19. Значение сигнала ррассчитывают в устройстве 21 по формуле

- -РК- К. KJ,

(2)

где К , К - коэффициенты, определ емые экспериментально или

из номограмм. На другой вход регул тора 19 подакислоте , а изменение времени пребыва-fO ют задание fj по плотности готовой

ни кислоты в отстойнике, обусловли- кислоты. Сигналы р и в рег л торе

сравнивают и по величине рассогласовани формируют, например, по ПИ-за- кону сигнал Ур,к который и служит

в готовой кислоте. Эти обсхо тель- 15 корректирующим сигналом дл регул ства учтены дл стабилизации плот- тора 18. .

ности упаренной кислоты регулировани- Регулирующие воздействи по откачем температурного режима и уровн в

подогревателе.

ваемое откачкой готовой кислоты, вли ет на процесс осаждени твердых и, как следствие, на содержание их

ке готовой кислоты и подаче пара согласуют таким образом, что при увелиРегулирование температуры осущест- 20 чении плофности кислоты вьше заданновл ют изменением подачи пара в нагревательные элементы подогревател . Дл этого температуру .измер ют датчиком 3 и сигнал Т„ с его выхода

го значени корректирующий сигнал Ypn вызывает, с одной стороны, ум шение откачки готовой кислоты и, довательно, повышение уровн в по

направл ют на вход регул тора 17.- На 25 гревателе, а с другой стороны, - второй и третий входы регул тора подают задающий Т и корректирующий Yp. сигналы. В регул торе при сравнении сигналов Т„ , и Yry формируют , например, по ПИ-закону сигнал Yj, направл ют его на регулирующий орган 11, установленный на линии.подачи пара и тем самым регулируют температуру в подогревателе.

уменьшение подачи пара в подогрев тель, вызывающее понижение темпер ры процесса и, как следствие, уме шение растворимости твердых в кис 30 те. Уменьшение плотности готовой лоты вызовет увеличение ее откачк увеличение подачи пара в подогреват

Коррекци температуры и уровн подогревателе по одному и тому же

Регулирование уровн в подогрева- 35 - плотности готовой кислоты

теле осуществл ют изменением откачки готовой кислоты. Уровень измер ют датчиком 2. Сигнал Н, с выхода датчика 2, а также задающий Н и корректирующий Yp сигналы подают на регул тор 18. В результате сигналы HI,, и Yp сравнивают и по величине рассогласовани формируют, например , по пи-закону сигнал Y, который

подают на регулирующий орган 12, ус-

тановленный на линии откачки готовой упаренной кислоты, и регулируют, тем )1м, уровень в подогревателе.

Заданные значени температуры Tj и уровн Нл,з корректируют по плот- ности готовой кислоты р, которую рассчитывают в вычислительном устройстве 21 с учетом температуры и концентрации готовой кислоты. Сигналы

температуры Т, концентрации С и из-55 пракг ики точностью линейным мер емой в этих услови х плотности вьфажением с выходов датчиков 9,7 и 8 направл ют на вычислительное устройство 21, о формируют в нем сигнал Р и подают его i « к л

(3)

- -РК- К. KJ,

(2)

Регулирующие воздействи по откачке готовой кислоты и подаче пара согласуют таким образом, что при увелиго значени корректирующий сигнал Ypn вызывает, с одной стороны, уменьшение откачки готовой кислоты и, следовательно , повышение уровн в подогревателе , а с другой стороны, -

уменьшение подачи пара в подогреватель , вызывающее понижение температуры процесса и, как следствие, уменьшение растворимости твердых в кисдо- те. Уменьшение плотности готовой кислоты вызовет увеличение ее откачки и увеличение подачи пара в подогреватель.

Коррекци температуры и уровн в подогревателе по одному и тому же паобеспечивает повьппение качества упаренной кислоты, так как оно зависит не только от ее концентрации, но и от содержани в ней твердых примесей. 40 При этом верхний предел этого содержани регламентируетс . Поэтому важным дл упаривани вл етс определение параметра, однозначно св занного только с содержанием твердых в

Упареннои кислоте.

Рассмотрегна выше схема обеспечивает стабилизацию качества готовой кислоты по содержанию твердых примесей в ней. Это объ сн етс следующим.

Измер ема плотность к упаренной кислоты зависит от концентрации С, температуры Т, содержани в ней твердых CTB у может быть аппроксимирована в рабочем режиме с достаточйным

(3)

С учетом (3) рассчитываема в 21 по формуле (2) величина Р зависит только от содержани твердых, т.е.

Р ,, , (4)

где коэффициент Кз определ етс либо по номограммам, либо экспериментальным путем при посто нных концентрации и температуре готовой кислоты

Предлагаемый способ автоматического регулировани процесса упаривани экстракционной фосфорной кислоты за счет использовани новых регулируемых переменных - концентрации и расхода циркул ционной кислоты и температуры готовой кислоты, а также новых приемов регулировани - подачи циркул ционной кислоты в зависимости от ее концентрации, расхода исходной кислоты и концентрации готовой кислоты, а также корректировки температуры и уровн в подогревателе по расчетной величине плотности, однозначно св занной с содержанием в упаренной кислоте твердых примесей , обеспечивает повышение качества упаренной кислоты, в частности стабилизацию концентрации Р 0 и содержани твердых примесей. Это приводит к уменьшению на 12% количества промывок оборудовани от шлама.

Claims

Формула изобретен

Способ автоматического регулировани процесса упаривани экстракРедактор А.Долинич Заказ 7841/7

Составитель В.Шувалов

Техред Л.Олейник . Корректор И.Муска

Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

0

5

0

0

ционной фосфорной кислоты путем стабилизации расхода исходной кислоты на упаривание, регулировани температуры в подогревателе изменением расхода пара с коррекцией по плотности готовой кислоты, уровн в подогревателе изменением расхода готовой кислоты, изменени расхода циркул ционной к ислоты в отстойник в зависимости от концентраций исходной и готовой кислот, отличающийс тем, что, с целью уменьшени количества промывок оборудовани от шлама, дополнительно осуществл ют изменение расхода в зависимости от заданного значени концентрации готовой кислоты, концентрации циркул ционной кислоты и расхода ис-. ходной кислоты по формуле

л.

где G и

С„ С .

г - г

- KJ J

5

С..

расход и концентраци исходной кислоты; концентраци циркул ционной кислоты; заданное значение концентрации готовой кислоты ,

определ ют плотность готовой кислоты по значени м плотности, температуры и концентрации кислоты, выводимой из отстойника, и в зависимости от рассогласовани вычисленного значени 5 от заданного корректируют уровень и температуру в подогревателе.