SU1708759A1 - Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp - Google Patents
Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp Download PDFInfo
- Publication number
- SU1708759A1 SU1708759A1 SU894767592A SU4767592A SU1708759A1 SU 1708759 A1 SU1708759 A1 SU 1708759A1 SU 894767592 A SU894767592 A SU 894767592A SU 4767592 A SU4767592 A SU 4767592A SU 1708759 A1 SU1708759 A1 SU 1708759A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- concentration
- pulp
- sulfuric acid
- extractor
- consumption
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматическому управлению химико-технологическими процессами. Цель изобретени - увеличение производительности, фильтрации, уменьшение общих потерь п тиокиси фосфора в производстве экс-тракционной фосфорной кислоты, экономи реагентов, сырь и энергоресурсов. Цель достигаетс тем, что в контуре управлени используют ЭВМ и производ т периодическую коррекцию соотношени расходов серной кислоты и пульпы фосфатного сырь по концентрации избыточной серной кислоты во втором экстракторе, определ емой косвенно по электропроводности пульпы, по концентрации сульфат-ионов во втором экстракторе, определ емой путем лабораторного анализа, по концентрации / сульфат-ионов е первом и втором экстракторах, определ емой по математической модели. В качестве нового управл ющего воздействи используетс расход пульпы фосфатного сырь . На входе каскада экстракторов осуществл етс также компенсаци возмущающих возг.ек^^ствий по концентрации серной кислоты, сульфата аммони и плотности пульпы фосфатного сырь путем периодической коррекции соотношени расходов суль- фатсодержащих реагентов к расходу пульпу фосфатного сырь воэ^е^-стеием на расход пульпы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ;с 9С/с•^s]ОСсг <хThis invention relates to the automatic control of chemical process engineering. The purpose of the invention is to increase productivity, filtration, reduce the total loss of phosphorus pentoxide in the production of extraction phosphoric acid, saving reagents, raw materials and energy. The goal is achieved by using computers in the control loop and periodically correcting the ratio of the consumption of sulfuric acid and pulp phosphate raw materials by the concentration of excess sulfuric acid in the second extractor, determined indirectly by the electrical conductivity of the pulp, by the concentration of sulfate ions in the second extractor, determined by by laboratory analysis, by concentration / sulfate ions in the first and second extractors, determined according to a mathematical model. The consumption of pulp from phosphate raw materials is used as a new control action. At the entrance of the extractors cascade, compensation is also made for disturbing influences on the concentration of sulfuric acid, ammonium sulfate and the pulp density of the phosphate raw material by periodically correcting the ratio of the consumption of sulfate-containing reagents to the consumption of pulp from the phosphate raw material with a pulp flow rate . 1 hp ff, 1 ill. ; with 9C / s • ^ s] OSSR < x
Description
Изобретение относитс к автоматическому управлению химико-технологическими процессами, а именно к автоматизации процесса разложени пульпы апатитового концентрата в произвол стве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), и может быть применено в химической промышленности, в частности в производстве ЭФК и минеральных удобрений из пульпы природных фосфатов с использованием серной кислоты и сульфата аммони .The invention relates to the automatic control of chemical-technological processes, namely, the automation of the decomposition process of apatite concentrate pulp in the production of extraction phosphoric acid (EPA), and can be applied in the chemical industry, in particular in the production of EPA and mineral fertilizers from the pulp of natural phosphates using sulfuric acid and ammonium sulfate.
В известном способе автоматического управлени процессом азотно-сульфптно-сернокислотного разложени пульпы фосфатного сырь Q качестве управл ющего воздействи в каскаде разложени пульпы предлагаетс использовать расход пульпы фосфатного сырь . Тем не менее этот способ не может быть абсолютно перенесен на производство ЭФК из пульпы апатитового концентрата вследствие наличи в случае азотно-сульфатно-сернокислотного разложени пульпы нового допол нительного реагента - азотной кислоты .In the known method of automatically controlling the process of nitrogen-sulphate-sulfuric acid decomposition of the phosphate raw material pulp Q, it is proposed to use the consumption of the phosphate raw material pulp as a control effect in the pulp decomposition cascade. However, this method cannot be absolutely transferred to the production of EPA from the pulp of apatite concentrate due to the presence in the case of nitrate-sulfate-sulfuric acid decomposition of the pulp of a new additional reagent - nitric acid.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс известный способ управлени режимом работы экстрактора в производстве экстракционной фосфорной кислоты , который предлагаетс дл стабилизации режима работы экстрактора при использовании фосфатного сырь в виде муки и заключаетс в регулировании концентрации избыточной серной кислоты в реакционной пульпе путем поллержани посто нного соотношени расходов серной кислоты и апатита с коррекцией соотношени указанных расходов по содержанию сульфат-ионов (избыточна серна кислота) в пульпе воздействием на расход серной кислоты , регулировании температуры реак ционной пульпы в экстракторе изменением величины разрежени ,регулировании уровн пульпы в экстракторе из менением величины расхода реакционной пульпы, подаваемой на фильтрацию , регулировании qтнoшeни количеств жидкой и твердой фаз в реакционной пульпе изменением подачи оборотного раствора в экстрактор.The closest to the proposed is a known method of controlling the mode of operation of the extractor in the production of phosphoric acid, which is proposed to stabilize the mode of operation of the extractor using phosphate raw materials in the form of flour and is to regulate the concentration of excess sulfuric acid in the reaction pulp by pollereniya constant ratio costs sulfuric acid and apatite with a correlation of the ratio of these costs for the content of sulfate ions (excess sulfuric acid) in the pulp affecting the consumption of sulfuric acid, regulating the temperature of the reaction pulp in the extractor by changing the amount of vacuum, adjusting the level of the pulp in the extractor by changing the flow rate of the reaction pulp to be filtered, adjusting the q ratio of the quantities of liquid and solid phases in the reaction pulp by changing the supply of the working solution to the extractor.
Основным недостатком этого способа вл етс то, что при проведении процесса экстракции в каскаде из двух экстракторов, использовании пульпы фосфатного сырь и наличии нового реагента - сульфата аммони он не обеспечивает оптимальные услови процессов извлечени фосфора и кристаллообразовани фосфогипса и, как следствие, не может обеспечить минимальные общие потери п тиокиси фосфора и максимальную скорость процесса фильтровани , а значит, максимальную производительность узла фильтрации. Это обусловлено тем, что дл создани оптимальных условий процесса извлечени фосфора из сырь в водорастворимую форму, протекающего в основном в первом реакторе, и оптимального режима формировани и роста кристаллов осадка фосфогипса.The main disadvantage of this method is that when carrying out the extraction process in a cascade of two extractors, using a pulp of phosphate raw materials and the presence of a new reagent, ammonium sulfate, it does not provide optimal conditions for the processes of phosphorus extraction and phosphogypsum crystallization and, as a result, cannot provide minimal total losses of phosphorus pentoxide and the maximum speed of the filtration process, and therefore the maximum performance of the filtration unit. This is due to the fact that in order to create optimal conditions for the extraction of phosphorus from the raw material into a water-soluble form, which takes place mainly in the first reactor, and the optimal mode of formation and growth of phosphogypsum sludge crystals.
начинающегос в первом и заканчивающегос во втором экст акторе, а в конечном итоге - дл минимизации общих потерь п тиоксиси фосфора необходимо дополнительно осуществл ть коррекцию соотношени расходов пульпы фосфатного сырь и серной кислоты по концентрации сульфат-ионов (избыточной серной кислоты) в каждом экс тракторе каскада. Образование осадка фосфогипса с хорошими фильтрую1чими свойствами обеспечивает увеличение скорости процесса фильтрации, чтоbeginning in the first and ending in the second ext actor, and ultimately, to minimize total losses of phosphorus pyoxy, it is necessary to additionally correct the ratio of pulp from phosphate raw materials and sulfuric acid in the concentration of sulfate ions (excess sulfuric acid) in each extractor of the cascade . The formation of a phosphogypsum precipitate with good filtering properties provides an increase in the rate of the filtration process, which
ведет к увеличению производительности узла филь трации (количество реакционной пульпы) в пересчете на исходное сырье, отфильтрованное за сутки, с 1 м фильтрополотна, а значит, иleads to an increase in the productivity of the filtration unit (the amount of the reaction pulp) in terms of the feedstock filtered per day, from 1 m to the filtering weave, and hence
увеличению производительности производства ЭФК в целом,increase the productivity of production of EPC in general,
В случае одновременной подачи всех реагентов и сырь в первый реактор каскада приведенный способ не обеспечивает регулирование концентрации избыточной серной кислоты в первом аппарате в зависимости концентрации избыточной серной кислоты во втором, конечном аппарате экстракции, что неIn the case of the simultaneous supply of all reagents and raw materials to the first reactor of the cascade, the above method does not ensure the regulation of the concentration of excess sulfuric acid in the first apparatus depending on the concentration of excess sulfuric acid in the second, final extraction apparatus, which is not
обеспечивает образование крупнокристаллического осадка фосфогипса с хорошими фильтрующими свойствами.ensures the formation of a crystalline precipitate of phosphogypsum with good filtering properties.
К недостаткам известного способа следует отнести также использование косвенной оценки концентрации избыточной серной кислоты и сульфс1Т-ионовпо электропроводности (в зкости, плотности ) пульпы. Определение концентрации ионов SOd по электропроводностиThe disadvantages of the known method also include the use of an indirect estimate of the concentration of excess sulfuric acid and sulfate-ion ion by electrical conductivity (viscosity, density) of the pulp. Determination of the concentration of SOd ions by conductivity
вл етс неточным и ненадежным, такis inaccurate and unreliable so
как датчик электропроволности реагирует на целый р д возмущающих факторов (примесей), существующих и реальном производстве, и имеет тенденцию к искажению информации вследствие изменени его характеристик во времени по причине его гипсовани -. & случае замены части серной кислоты на другой сульфатсодер ащий реагент сульфат аммони известный способ вообще не позвол ет учесть долю ионов 50, поступивших с сульфат-аммонием. Отсутствие непрерывной надежной инфopмaц и о концентрации сульфатионов в первом и втором экстракторах каскада резкЪ снижает эффективность указанного способа стабилизации режима работы экстрактора. Отсутствие дифференцированного у равл ющего воздействи в зависимости от технологической ситуации и испол зование в изве.стном способе в качестве управл ющего воздействи расхо да серной кислоты при подаче фосфат ного сырь в виде пульпы не обеспечивает также эффективную стабилизацию соотношени расходов сырь и серной кислоты, что обусловлено зна чительной нестационарностью процесса изменени расхода пульпы фосфатного сырь .. Приведенный способ не позвол ет также учитывать и компенсировать воз мущающие воздействи на входе каскад разложени : по концентрации серной к лоты, плотности пульпы фосфатного 1 сырь , концентрации сульфата аммони что не обеспечивает ресурсо- и энергосберегающую технологию. Целью изобретени вл етс увеличение производительности фильтрации уменьшение общих потерь п тиокиси фос фора в производстве экстракционной фосфорной кислоты, экономи реагентов, сырь и энергоресурсов. Постарленна цель достигаетс тем, что в контуре управлени режимом работы каскада используетс управл ющий вычислительный комплект (УВК) на базе ЭВЬ и концентрацию избыточной серирй кислоты на стадии экстрак1,ии (при ее косвенном измерении по злектропроеодности пульпы) ре гулируют в первом реакторе каскада путем изменени соотношени расходов серной кислоты и пульпы фосфатного сырь воздействием на расход пульпы с коррекцией соотношени указанных расходов по концентрации избыточной серной кислоты во втором реакторе каскада, также измер емой по электропроводности пульпы. С целью повышени достоверности инадежности информации от датчиков электропроводности используютс блоки повышени достоверности информации, реализованные программно в составе УВК,где происходит усреднение статистических данных по методу скольз щего среднего , фильтраци случайных данных, проверка статистической рыборки на достоверность, взвешивание информации в зависимости от степении ее достоверности. Наличие указанных блоков позвол -,ет значительно повысить эффективность способа автоматического регулировани концентрации избыточной серной кислоты. При строгом подходе и рассмотрении регулирование концентрации избыточной серной кислоты еще не обеспечивает качественное регулирование концентрации сульфат-ионов в каскаде, поэтому осуществл етс периодическа коррекци соотношени расходов пульпы фосфатного сырь и серной : кислоты по концентрации сульфат-ионоЬ во втором реакторе каскада, измер емой путем лабораторного химического анализа с предварительной проверкой анализа на достоверность по статистической информации о технологической ситуации на момент отбора пробы дл анализа По причине отсутстви непрерывной информации о концентрации ионов S0( в каскаде в перерыве между лабораторными анализами дополнительно ввод тс блоки расчета концентрации сульфат-ионов в 1-м и 2-м реакторах каскада с использованием математической модели. Блоки реализо-ваны программно,вход т в состав УВК. Осуществл етс периодическа коррекци соотношени расходов пульпы фосфатного сырь и серной кислоты по расчетным значени м концентрации ионов ЗОф в 1-м и 2-м реакторах каскада, что позвол ет разграничить контуры регулировани концентрации избыточной серной кислоты и концентрации сульфат-ионов и тем самым обеспечить оптимальные услови дл извлечени п тиокиси фосфора и кристаллообразовани фосфогипса. Таким образом, одним из основных отличительнь:х признаков предлагаемого способа вл етс наличие разграниченных контуров регулировани концентрации избыточной серной кислоты и концентрации сульфат-ионов, осуществл ющих с помощью УВК управление первым экстрактором с коррекцией управл ющего воздействи по информации с второго экстрактора. Принципиальное отлимие состоит акж в том, что дл изменени соотошени расходов серной кислоты и отока фосфатного сырь при подаче го в каскад в виде пульпы в качетве нового управл ющего воздейстВИЯ используетс расход пульпы фосфатного сырь . В известных способах управлени при использовании твердого фосфатного сырь изменение и стабилизаци отношени сырь и серной кислоты осуществл етс воздействием на расход кислоты при заданном потоке фосфомуки, не мен ющем свои характеристики по времени. При подаче сырь в виде пульпы указанные способы неэффективны в смысле качества стабилизации отношени расходов пульпы и кислоты, так как стабилизаци будет осуществл тьс по отнсэшению к расходу нестационарного во времени потока пульпы. Управл ющее воздействие по расходу кислоты в этом случае будет измен тьс не толь ко вследствие: отклонени концентрации сульфат-ионов от допустимого зна чени , но и в результате непрогнози руемого изменени характеристик потока пульпы. Каскад разложени как объект угфавлени отличаетс значительной инерционностью, и слишком частое нанесение управл ющих воздей ствий (когда интервал межру управлени ми соизмерим с временем переходного процесса) ухудшает качество процесса регулировани концентрации сульфат ионов. При выборе расхода пульпы в каче стве управл ющего воздействи в пред лагаемом способе изменение и стабил заци отношени расходов фосфатного сырь и серной кислоты происход т по отношению к расходу стационарного потока кислоты. Точность стабилизации в этом случае, обусловленна степенью нестзи.ис4:арности потока пуль пы, вполне удовлетворительна дл промышленных условий. Преимуществом вл етс отсутстви необходимости изменени управл ющег воздействи вследствие нестационарности потока пульпы, Кроме того, в предлагаемом спосо бе осуществл етс дифференцированно управл ющее воздействие в зависимости от статистической информации о предыстории процесса, его текущего состо ни и заданного результата уп равлени . Блок выработки дифференци рованных управл ющих воздействий pe лизован программно. Отличительным признаком вл етс также наличие новых контролируемых параметров, позвол ющих осуществить учет и компенсацию возмущений на входе 1-го экстрактора. Дополнительно измер ютс плотности серной кислоты , сульфата аммони , пульпы фосфатного сырь ; осуществл етс расчет концентраций серной кислоты, сульфита аммони и количества пульпы сырь в пересчете на твердоео С учетом Полученной информации осуществл етс коррекци соотношени расходов пульпы фосфатного сырь и серной кислоты, что обеспечивает ресурсо- и энергосберегающую технологию . Таким образом, предлагаемый способ управлени обеспечивает уменьшение водонерастворимых потерь п тиокиси фосфора в процессе извлечени и кристаллообразовани , уменьшение водорастворимых потерь п тиокиси фосфора с фосфогипсом в процессе фильтрации и отмывки осадка, увеличение производительности узла фильтрации , а в коне;чном итоге - уменьшение общих потерь п тиокиси фосфора и увеличение производительности производства ЭФК. На чертеже представлена схема реализации способа автоматического управлени режимом работы каскада двух экстракторов, первый из которых находитс под вакуумом. Датчики 1-5 предназначены дл измерени расходов соответственно серной кислоты, пульпы фосфатного сырь , оборотного раствора, реакционной пульпы,подаваемой нз фильтрацию, сульфата аммони , датчик 6 - дл измерени уровн пульпы Н во втором экстракторе , датчик 7 - дл измерени температуры реакционной пульпы t в первом экстракторе, датчики 8-11 дл измерени основных режимных парамет{5ов процесса экстракции, а именно: отношени жидкой и твердой фаз реакционной пульпы (ж/т), концентрации избыточной серной кислоты uiPHaSO. экстракторе, концентрации избыточной серной кислоты .° ОРО экстракторе и кон-о . центрации сульфат-ионов Сс,04. о втором экстракторе. Датчики 12-Й служат дл измерени плотности сульфата аммони , серной кислоты, пульпы фосфатного сырь соответственно. Ис полнительные механизмы 15-20 предна начены дл изменени расходов соотв ственно серной кислоты, пульпы фосфатного сырь , оборотного раствора, реакционной пульпы на фильтрацию, с фата аммони и величины вакуума в экстракторе 1 Блоки регулировани 21-26 служат дл регулировани соот ветственно серной кислоты, температуры реакционной пульпы в экстракторе I, уровн пульпы в экстракторе IIJ отношени количеств жидкой и твердой фаз реакционной пульпы в экстракторе: III расхода пульпы фос фатного сырь , расхода сульфата аммони . Система управлени , представленна на чертеже,включает в себ также управл ющий вычислительный комплекс (УВК) на базе ЭВМ, в состав которого вход т блоки 27-32, реализованные программно. Блоки 2729 предназначены дл проверки досто верности информации о концентрации избыточной серной кислоты в первом и втором экстракторах, концентрации сульОат-ионов во втором экстракторе Блоки 30, 31 служат дл расчета текущей концентрации сульфат-ионов в первом и втором экстракторах. Блок 32 предназначен дл выработки дифференцированных управл ющих воздействий по расходу пульпы. Способ peaлигyefc следующим образом . Расход серной кислоты измер етс датчиком 1 и поддерживаетс на заданном уровне с помощью регул тора 21 изменением расхода серной кислоты путем воздействи на исполнительный механизм 15. Температура реакционной пульпы в экстракторе I измер етс датчиком 7 и поддерживаетс регул тором 22 изменени величины вакуума в экстрак торе I путем воздействи на исполнительный механизм 20. Уровень пульпы в экстракторе II измер етс датчиком 6 и поддерживает с регул тором 23 в зависимости от расхода реакционной пульпы на фильтрацию , измер емого датчиком 4, и величины уровн путем изменени расход реакционной пульпы, подаваемой на фильтрацию, воздействием на исполнительный механизм 18„ Отношение количеств жидкой и тверб дои фаз реакционной пульпы в экстракторе II измер етс датчиком 8 и поддерживаетс регул тором 2 в зависимости от расхода оборотного раствора, измер емого датчиком 3, и отношени жидкой и твердой фаз в реакционной пульпе изменением расхода оборотного раствора путем воздействи на исг -полнительный механизА 17. Расход сульфата аммони измер етс датчиком 5 и поддерживаетс регулирующим блоком 26 в зависимости от расхода сульфата аммони , расхода серной кислоты, измер емой датчиком I, изменением расхода сульфата аммони путем воздействи на исполнительный механизм 19о Расход пульпы сырь измер етс датчиком II и поддерживаетс на заданном уровне с помощью регул тора 25 изменением расхода пульпы путем воздействи на исполнительный механизм 1б. Задание регул тору 25 вырабатывает блок 32 выдачи управл ющих воздействи , вход щий в составу УВК, Алгоритм работы блока 32 по сравнению с известным способом дополнительно обеспечивает периодическую коррекцию расхода пульпы по концентрации избыточной серной кирлоты вЪ втором экстракторе Cj jBH ud 10)t определ емой по электропроводности пульпы, по концентрации сульфатионов во втором экстракторе С ( датчик 11(, определ емой путем лабораторного анализа, по концентрации сульфат-ионов в 1-м и 2-м экстракторах , определ емой по математиче-. ской модели (блоки 30 и 31). Алгоритм управлени дополнительно обеспечивает компенсацию возмущающих воздействий по концентрации серной кислоты (датчик 13), плотности пульпы фосфатного сырь (датчик ), концентрации сульфата аммони (датчик 12) о В основу алгоритма управлени положена адаптивна математическа модель , в первооснове учитывающа материальный баланс процесса и включающа посто нно обновл емые статистические данные.. Блоки 27-29 формируют статистические выборки, включающие N30 количество точек соответственно дл -iefc/ i SaerteSO . обновл етс на момент ввода очередного лабораторного анализа путем отбрасывани самой старой во времени точки. По известной методике дл Cj/egfusO и Сц ц осуществп етсй проверка статистической выборки HPf однородност ( блоки 27, 28, дл заданного мини- . мально допустимого количества точек, По мере поступлени в ЭВМ значени how an electrically conductive sensor reacts to a whole series of perturbing factors (impurities), existing and actual production, and tends to distort information due to a change in its characteristics over time due to its plastering. & If a part of sulfuric acid is replaced by another sulfate-containing ammonium sulfate reagent, the known method does not allow at all to take into account the fraction of ions 50 that are fed with ammonium sulfate. The absence of continuous reliable information and the concentration of sulfation in the first and second extractors of the cascade of Rezk decreases the effectiveness of this method of stabilizing the mode of operation of the extractor. The absence of a differentiated equalizing effect depending on the technological situation and using the known method as a controlling effect of the consumption of sulfuric acid when supplying phosphate raw materials in the form of a slurry does not ensure the effective stabilization of the ratio of the costs of raw materials and sulfuric acid, which is due to the considerable non-stationarity of the process of changing the pulp consumption of phosphate raw materials. The given method also does not allow to take into account and compensate for the disturbing influences at the inlet hell of decomposition: according to the concentration of sulfuric acid to the lots, the density of the phosphate pulp 1 of the raw material, the concentration of ammonium sulphate, which does not provide resource and energy-saving technology. The aim of the invention is to increase filtration performance, reducing the total loss of phosphorus pentoxide in the production of extraction phosphoric acid, saving of reagents, raw materials and energy. The goal is achieved by using a control computer set (EVD) based on EVB in the cascade control circuit and the concentration of excess acid in the extraction stage, and (when indirectly measuring the pulp electrical conductivity) in the first reactor of the cascade by changing the ratio of the costs of sulfuric acid and pulp phosphate raw materials impact on the flow of pulp with the correction of the ratio of these costs for the concentration of excess sulfuric acid in the second reactor of the cascade, also measured by the conductivity of the pulp. In order to increase the reliability of the reliability of information from conductivity sensors, blocks of increasing the reliability of information are used, implemented programmatically as part of UVK, where averaging of statistical data using the moving average method, filtering random data, checking statistical statistics for reliability, weighting information depending on the degree of its reliability . The presence of these blocks makes it possible to significantly increase the efficiency of the method of automatically controlling the concentration of excess sulfuric acid. With a rigorous approach and consideration, the regulation of the concentration of excess sulfuric acid does not yet provide a qualitative regulation of the concentration of sulfate ions in the cascade, therefore, the correlation of the flow rate of phosphate raw material pulp and sulfuric acid is measured by the sulfate-ion concentration in the second reactor of the cascade, measured by laboratory chemical analysis with preliminary verification of the analysis of the reliability of the statistical information about the technological situation at the time of sampling for Due to the lack of continuous information on the concentration of S0 ions (in the cascade between laboratory analyzes, additional units are added to calculate the concentration of sulfate ions in the 1st and 2nd reactors of the cascade using a mathematical model. The blocks are implemented in software into the composition of UVK. The correlation of the expenses of phosphate raw material pulp and sulfuric acid is carried out periodically according to the calculated concentrations of ZOF ions in the 1st and 2nd reactors of the cascade, which allows us to differentiate the contours of the regulated and the concentration of excess sulfuric acid and the concentration of sulfate ions, and thereby provide optimal conditions for the extraction of phosphorus pentoxide and the formation of phosphogypsum. Thus, one of the main distinctive features of the proposed method is the presence of demarcated control loops for the concentration of excess sulfuric acid and the concentration of sulfate ions, which control the first extractor with the aid of the VOC and correct the control effect from the second extractor. The principal difference is that in order to change the consumption of sulfuric acid and phosphate feedstock when feeding to the cascade in the form of pulp, the flow of pulp of the phosphate feedstock is used as the new control effect. In the known control methods, when using solid phosphate raw materials, the change and stabilization of the ratio of raw material and sulfuric acid is effected by affecting the acid consumption at a given flow of fosfomuk, which does not change its characteristics over time. When feeding raw materials in the form of pulp, these methods are ineffective in terms of the quality of stabilization of the ratio of pulp and acid consumption, since stabilization will be carried out in relation to the consumption of unsteady in time pulp flow. The controlling effect on the acid consumption in this case will vary not only as a result of: deviation of the sulfate ion concentration from the permissible value, but also as a result of an unpredictable change in the characteristics of the pulp flow. The decomposition cascade as an object of prefabrication is characterized by considerable inertia, and too frequent application of control effects (when the interval between controls is commensurate with the transition time) degrades the quality of the process for controlling sulfate ions. When choosing the pulp flow rate as a control action in the proposed method, the change and stabilization of the flow rate of the phosphate feedstock and sulfuric acid occur in relation to the flow rate of the steady-state acid. The accuracy of stabilization in this case, due to the degree of nonshizis4: the arity of the pulp flow, is quite satisfactory for industrial conditions. The advantage is that there is no need to change the control action due to the nonstationarity of the pulp flow. In addition, in the proposed method, a differential control effect is exercised depending on the statistical information about the prehistory of the process, its current state and the specified result of the control. The block of generation of differentiated control actions is programmed. A distinctive feature is also the presence of new controlled parameters that allow accounting and compensation of disturbances at the input of the 1st extractor. Additionally, the densities of sulfuric acid, ammonium sulfate, and phosphate raw materials pulps are measured; The concentrations of sulfuric acid, ammonium sulfite and the amount of raw pulp in terms of solid content are calculated. Taking into account the information received, the correlation of the costs of phosphate raw material pulp and sulfuric acid is corrected, which provides resource-saving technology. Thus, the proposed control method provides a reduction in water-insoluble losses of phosphorus pentoxide in the process of extraction and crystal formation, a reduction in water-soluble losses of phosphorus pentoxide with phosphogypsum in the process of filtration and washing of sediment, an increase in the performance of the filtration unit, and a decrease in total losses phosphorus thioxide and increase the productivity of production of EPA. The drawing shows a scheme for implementing a method for automatically controlling the operation mode of a cascade of two extractors, the first of which is under vacuum. Sensors 1-5 are designed to measure the flow rates of sulfuric acid, phosphate raw material pulp, circulating solution, reaction pulp supplied by filtration, ammonium sulfate, sensor 6 for measuring the level of pulp H in the second extractor, sensor 7 for measuring the temperature of reactionary pulp t in the first extractor, sensors 8–11 for measuring the main operating parameters of the extraction process, namely, the ratio of the liquid and solid phases of the reaction pulp (g / t), the concentration of excess sulfuric acid, uiPHaSO. extractor, the concentration of excess sulfuric acid. ° ORO extractor and con-o. concentration of sulfate ions Cc, 04. about the second extractor. The 12th sensors serve to measure the density of ammonium sulfate, sulfuric acid, and phosphate raw materials pulp, respectively. Executive mechanisms 15–20 are designed to change the flow rates of sulfuric acid, phosphate raw material pulp, working solution, reaction pulp for filtration, from ammonium fat and ammonia values and vacuum in extractor 1, respectively. Control blocks 21–26 are used to adjust respectively sulfuric acid, the temperature of the reaction pulp in extractor I, the level of pulp in extractor IIJ, the ratio of the quantities of liquid and solid phases of the reaction pulp in extractor: III consumption of pulp of phosphate raw material, consumption of ammonium sulfate. The control system shown in the drawing also includes a computer-based control computer system (UCM), which includes software blocks 27-32. Blocks 2729 are designed to verify the reliability of information on the concentration of excess sulfuric acid in the first and second extractors, the concentration of sulOAT ions in the second extractor. Blocks 30, 31 are used to calculate the current concentration of sulfate ions in the first and second extractors. Block 32 is designed to generate differentiated control actions for pulp flow. The way of reporting is as follows. Sulfuric acid consumption is measured by sensor 1 and maintained at a predetermined level using regulator 21 by varying the consumption of sulfuric acid by acting on the actuator 15. The temperature of the reaction slurry in extractor I is measured by sensor 7 and maintained by regulator 22 by changing the magnitude of vacuum in the extractor I by acting on the actuator 20. The pulp level in extractor II is measured by sensor 6 and, with the regulator 23, maintains the measured sensor, depending on the flow rate of the reaction slurry, com 4 and level values by changing the flow rate of the reaction pulp fed to filtration by acting on the actuator 18 "The ratio of the amounts of liquid and solid to the phase of the reaction pulp in extractor II is measured by sensor 8 and maintained by controller 2 depending on the flow rate of the working solution, measured by sensor 3, and the ratio of the liquid and solid phases in the reaction slurry by changing the flow rate of the working solution by acting on the additional mechanism 17. The consumption of ammonium sulfate is measured by sensor 5 and Regulatory unit 26 depending on ammonium sulphate consumption, sulfuric acid consumption measured by sensor I, ammonium sulfate consumption change by acting on the actuator 19o Raw material slurry consumption is measured by sensor II and maintained at a predetermined level using slurry consumption regulator 25 by acting on the actuator 1b. The task of the controller 25 generates a control output unit 32, which is part of the control unit. The operation unit of the unit 32, as compared with the known method, additionally provides for periodic correction of the pulp consumption by the concentration of excess sulfuric acid in the second extractor Cj jBH ud 10) t determined by the electrical conductivity of the pulp, according to the concentration of sulfations in the second extractor C (sensor 11 (determined by laboratory analysis, according to the concentration of sulfate ions in the 1st and 2nd extractors, determined from the mathematical divisions (blocks 30 and 31). The control algorithm additionally provides compensation for disturbing effects on the concentration of sulfuric acid (sensor 13), pulp density of phosphate raw material (sensor), and concentration of ammonium sulfate (sensor 12). The control algorithm is based on an adaptive mathematical model fundamentally taking into account the material balance of the process and including constantly updated statistical data. Blocks 27-29 form statistical samples that include the N30 number of points, respectively, for i-fc / i SaerteSO. updated at the time of entering the next laboratory analysis by dropping the oldest point in time. According to the well-known method for Cj / egfusO and SciC, the statistical sampling HPf homogeneity is checked (blocks 27, 28, for a given minimum admissible number of points, As the computer enters
очерёдного CW с указанием времени 15an alternate CW with time indication 15
; ,.;, - : ; .;, -:
ff
.хв его отбора в блоках 27-29 происходит набор статистики по концентрации ионов sdJl и обоих экстрак- торах соответствующих во времени данному tW.jiaj Дл заданного уровн значимости р (нгпример, р 0,9) и числа степеней свободы п определ ют значение критери однЪролностйвыборки . Алгоритм проверки на достоверность, фильтрации и взвешивани информации содержит в себе следующие основные этапы:.hv its selection in blocks 27-29 is a collection of statistics on the concentration of sdJl ions and both extractors corresponding in time given tW.jiaj For a given level of significance p (see example, p 0.9) and the number of degrees of freedom n determine the value of single sampling. The validation algorithm, filtering and weighing information contains the following basic steps:
Формируетс коэффициент пропорцио С« й|лоб нальности К мзбНа&О Дл Кф должно выполн тьс необходимое услЬвие:A coefficient is formed that is proportional to the C й th | forehead of K mzbA & O For Kf, the following condition must be fulfilled:
c&oV boft-3 c & oV boft-3
С U56, Нг(НC U56, Ng (N
i .По формуле (1) определ ем дл п точек:i. According to formula (1) we define for n points:
ИЭ6 LCsoJ SOjJIE6 LCsoJ SOjJ
Не SONot SO
и«бand "b
- j. (г) - -т- j. (g) - t
мас, -MSG + wt, -MSG +
(.4,0. оHeS AАЛС.ЛЛС.(.4.0. OHeS AALS.
HiSO-fPHiSO-fP
(1) лаБАа& рллг-с. i-MMK Формируетс уравнение, определ ют щее взаимосв зь между значением лаборйторного анализа и расчетным зна с „ -ме чением избытсчнои кислотности в i-м аппарате, ему соответствующем:(1) Laba & rllg i-MMK An equation is formed, which determines the relationship between the value of the laboratory analysis and the calculated value, taking into account the excess acidity in the i-th apparatus, corresponding to:
-« ,-,- ", -,
С иэ& НгЬ04S ie & Ng04
формируютс величины:values are formed:
с;with;
С/«з& .Н2&а лрC / "s & .H2 & a lr
(7Г (7G
II
Cf . РCf. R
r«r "
(UЗB .|zj HuS04)(UЗB. | Zj HuS04)
2| i p2 | i p
С,use C, use
nini
HzSOVP HzSOVP
r де С. inr de C. in
- фактическое усредненV ное значение избыточной кислотности в экстракторе на интервале времени на момент отбора очередного лабораторногс анализа при их общем количестве , равном п.- the actual average value of excess acidity in the extractor over the time interval at the time of selection of the next laboratory analysis with their total amount equal to
ЧH
иэб г) Ha&OvIBD) Ha & Ov
Аналогично стро тс зависимости по формуле (3):The dependencies are constructed similarly according to the formula (3):
f(Cf (C
sor sor
4four
да Б yes B
1 f(C1 f (C
504504
лаьbark
; Дополнительно получают следующие регрессивные зависимости (вида у « ах + Ь):.; In addition, the following regressive dependencies are obtained (of the form y "ah + b):
С„5е f(C мзб )С „5е f (C мзб)
HI&OA HzSOHI & OA HzSO
В итоге имеетс по 1-му экстрактору три статистических уравнени дл расчета кислотности, полученных различными способами, дл 2-го экстрактора - два. Дл первого реактора происходит проверка однородности реЛО& .As a result, according to the 1st extractor, there are three statistical equations for calculating the acidity obtained by different methods, for the 2nd extractor - two. For the first reactor, the reLO & .
Определ етс , Is determined
ani ani
. ani а: --Jf--.Ч . ani a: --Jf -. h
пP
5(аг«; б-а; И п-Т5 (ag "; bs; And pt
п- :пp-: p
Окончательно формируетс критерий проверки выборок на однородность , который сравниваетс с табличнымFinally, the criterion for checking the homogeneity of samples is formed, which is compared with the table
значением:value:
. I . I
... (2)... (2)
Vmi 0( - ЪVmi 0 (- b
Определ етс Is determined by
зависимостьaddiction
f(ct(6 ) котора f (ct (6) which
C,vl3B Л)C, vl3B L)
rieSO Ip-НаЗО rieSO Ip-Nazo
имеет следующий вид:has the following form:
.6-е . К,г.6th. K, g
(3)(3)
VL,«3E. 7 IU36 ; ij- HaSO+P HaSO VL, “3E. 7 IU36; ij- HaSO + P HaSO
5 зультатов вычислений по трем уравне-;5 results of calculations for three equal-;
ни м по формуле (2), а дл второго I m according to the formula (2), and for the second
реактора расчетные значени усред: НЯЮТСЯ.Окончательным результатов работы 0 блоков 27-29 вл етс формирование заданных диапазонов иг менени избыточной кислотности в 1-ми во 2-м экстракторах дл очередного введенногс лабораторного анализа Сел reactor design values average: NONE. The final result of operation 0 of blocks 27-29 is the formation of specified ranges of excess acidity in 1 in 2 extractors for the next introduced laboratory analysis.
ЛОБ FOREHEAD
В промежутках времени между поступлени ми очередного лабораторного анализа концентраци ионов 80 в 1-м и 2-м экстракторах определ етс в блоках 30 и 31 известным методом путем построени линейных регрессивных зависимостей вида (у ах+Ь):In the intervals between the arrivals of the next laboratory analysis, the concentration of ions 80 in the 1st and 2nd extractors is determined in blocks 30 and 31 by a known method by constructing linear regressive dependencies of the form (y ax + b):
f(CHjB ) f (CHjB)
f (С5з6 ). НгЗОf (S5s6). NGZO
Блок 32 выдачи управл ющих воздействий вырабатывает залание регул - , тору 25 ра следующую Block 32 of the issuance of control actions generates a control loop, torus 25 pa following
где QnaK p5dii гЗДд p«2S(H среднестатистические значени расхода ПУЛЬПЫ апатитового концентрата (датчик 2), плотности пульпы (датчик 14), расхода серной кислоты (датчик 1), плотности серной кислоты (датчик 13) и концентрации серной кислоты, косвенно определ емойwhere QnaK p5dii gSDD p 2 2S (H average statistical values of the consumption of PULTS apatite concentrate (sensor 2), pulp density (sensor 14), sulfuric acid consumption (sensor 1), sulfuric acid density (sensor 13) and sulfuric acid concentration, indirectly determined
по ее плотности,by its density,
лте«: п7« пТ« „текlute ": p7" pT "„ tech
ЯаЭД; rnatL НгйО-| щие значени расхода серной кислоты , плотности серной кислоты, плотности пульпы апатитового концентрата , концентраций серной кислоты,EDA; rnatL NyO- | values of sulfuric acid consumption, sulfuric acid density, pulp density of apatite concentrate, sulfuric acid concentrations,
,15, ,53 - посто нные коэффициенты, получаемые при выводе зависимости (} из уравнени материального баланса,, 15, 53 - constant coefficients obtained by deriving the dependence (} from the material balance equation,
Д - отклонение электропроводности ( дл) от ее расчетного знчени ID - the deviation of the conductivity (in) from its calculated value I
К, К-2, К 5 - эмпирические коэффициенты , учитывающие соответственно долю пропорциональной, интегральной и дифференциальной составл ющих в общем отклонении Д .K, K-2, K 5 are empirical coefficients, taking into account, respectively, the proportion of proportional, integral and differential components in the total deviation of D.
В услови х опытной эксплуатации математической модели на реальном промышленном объекте получены следующие диапазоны изменени коэффициентов :Under the conditions of trial operation of the mathematical model on a real industrial object, the following ranges of coefficients were obtained:
2,,0, 0,2 Ко.0,35, 1,,8.2,, 0, 0.2 Ko.0.35, 1,, 8.
В качестве оптимальных прин ты следующие значени коэффициентов: K.t. 2,8; Ка 0,28; Kg 1,3. Варьиру их величины;Можно изменить в случае Необходимости долю той или иной составл ющей.The following values of the coefficients are optimal: K.t. 2.8; Ka 0.28; Kg 1.3. Varying their values; It is possible to change, if necessary, the proportion of one or another component.
Отклонение электропроводности Д в общем случае в уравнении (k) может учитыватьс сразу по двум эксракторам или только по одному из них:The deviation of the electrical conductivity D in the general case in equation (k) can be taken into account simultaneously by two excractors or only by one of them:
.а|,(1 -fb)u|.a |, (1 -fb) u |
(5)(five)
где - отклонение элбктропро водности в 1-м экстрак торе; where is the deviation of the electrical conductivity in the 1st extractor;
i отклонение электропроводности во 2-м экстракторе ;i deviation of electrical conductivity in the 2nd extractor;
Р) - коэффициент, позвол ющий учитывать степень вли ни отклонени электропроводностиP) is a coefficient that allows to take into account the degree of influence of the electrical conductivity deviation.
(т.е концентрации избыточной серной кислоты) в каждом аппарате на их суммарное откгонение.(ie, the concentration of excess sulfuric acid) in each apparatus on their total otgledenie.
Коэффициент Р) измен етс в диапазоне 0 1.Coefficient P) varies in the range of 0 1.
Варьиру Р , можно осуществл ть согласно формуле С) периодическую коррекцию величины управл емого воздействи только по концентрации избыточной серной кислоты во 2-м экстракторе (при р 0) по датчику 10; только по концентрации избыточной серной кислоты в 1-м экстракторе (при р О по датчику 8, с учетом кон1,ентрации избыточной серной кислоты в обоих экстракторах (при Oi р 1) по датчикам 9 ,и 10 одновременно.Varya P, can be carried out according to the formula C) periodically correcting the magnitude of the controlled exposure only by the concentration of excess sulfuric acid in the 2nd extractor (at p 0) using sensor 10; only on the concentration of excess sulfuric acid in the 1st extractor (with p O on sensor 8, taking into account con1, the concentration of excess sulfuric acid in both extractors (with Oi p 1) on sensors 9, and 10 simultaneously.
Коррекци управл ющего воздействи по формуле () в зависимости от А У производитс через 1 мин.Correction of the control action according to the formula () depending on the AS is made after 1 min.
В формуле (4) присутствует также в не вном виде периодическа коррекци управл ющего воздействи QtiQt o концентрации сульфат-ионов во втором экстракторе Сс-л2- опре Щ Au|3In the formula (4), the periodic correction of the control action QtiQt o the concentration of sulphate ions in the second extractor Cs-L2-definite Au | 3 is also present in an implicit form.
дел емой лабораторным путем.labeled.
Величина . в формуле (5) представл ет собой отклонение текущего значени электропроводности пуль;пы во 2-м аппарате о / от ее расчет а , Magnitude. in the formula (5) represents the deviation of the current value of the electrical conductivity of the bullets; dust in the 2nd device, about / from its calculation a,
ного значени value
ар- f, ar- f,
(6) схода пульпы и реализует . функциональную взаимоSi: Ib .. 1, ,, HaS04РН2Й04 Н2 04 св зь между управл ющим воздействием и регулируемыми параметрами: , Teit t«x K,+K3)uJtK,jII д j тёГГ(6) pulp flow and implements. functional interoperability: Ib .. 1, ,, HaS04PH2J04 H2 04 connection between the control action and adjustable parameters:, Teit t x K, + K3) uJtK, jII d j tegg
Информаци о f /2V поступает непре|5ывно с датчика 10, а периодически корректируетс по величине очередного значени концентра ции сульфат-ионов во 2-м экстрак о торе :)предел емои путемInformation about f / 2V comes continuously from sensor 10, and is periodically corrected by the value of the next value of the concentration of sulfate ions in the 2nd extraction torus:)
лабораторного анализа (датчик 11). Коррекци производитс на моментlaboratory analysis (sensor 11). Correction is made at the time of
Z.Z.
Ааь где Сила- определ ема по таблич 4apt ной математической модели (блоки 30 и 31) расчетна оптимальна концентраци сульфатионов в i-M экстракторе которую необходимо под держивать, - концентраци сульфат41Я& ионов во 2-м эк тракторе , оррелел ема лабораторным путем, п - концентраци попаданий (с учетом ближайшей предыстории ) Г,о в данную зону регламентного диапазона изменени Су (диапазон изменени Cjo условно разбит на 5 зон и величина п позвол ет дифференцировать величину управл кщего воздействи Quafc в зависимости от количества попаданий в зону); 1 - коэффициент, учитываю-щий степень удалени С от зоны оптимального ведени процесса, величина ui позвол ет диффе .ренцировать величину управл ющего воздействи QttQt. в зависимости от на хождени cSs ,в конк О4ИЛь ретной зоне, значени индивидуальны по каждой зоне и определены экспер ментальным путем на промышленном объекте: Q.5i о;,( ( ; Where are the Strengths determined by the tables of the 4apt mathematical model (blocks 30 and 31), the calculated optimum concentration of sulfation ions in the i-M extractor that needs to be maintained is the concentration of sulfate I & ions in the 2nd ektraktor, laboratory-controlled, n - concentration of hits (taking into account the closest prehistory) T, o into this zone of the regulated range of variation of Su (the range of variation Cjo is conventionally divided into 5 zones and the value n allows to differentiate the control value quafc depending on the number of hits in the zone); 1 - coefficient taking into account the degree of distance C from the zone of optimal process management, the value of ui allows differentiating the magnitude of the control action QttQt. depending on the walk of the cSs, in the concave zone, the values are individual for each zone and determined by an expert on an industrial facility: Q.5i о; (((;
7087591870875918
поступлени анализа с интервалом 2 ч, Функциональна св зь между пр (а значит, в (онечном итоге,и Q и значением носит эмпирикостатистистический характер и в математической модели предлагаемого способа управлеь;и представлена следующим управлением дл i-го трактора:arrival of the analysis with an interval of 2 hours, Functional relationship between pr (and therefore, in (the end result, and Q and value is empiricostatistical in nature and in the mathematical model of the proposed method of control; and represented by the following control for the i-th tractor:
п + . n +.
1one
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894767592A SU1708759A1 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894767592A SU1708759A1 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1708759A1 true SU1708759A1 (en) | 1992-01-30 |
Family
ID=21483883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894767592A SU1708759A1 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1708759A1 (en) |
-
1989
- 1989-09-20 SU SU894767592A patent/SU1708759A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № lA72i»68, кл. С 05 В 11/0'4,С05 'D 27/00, 1989.Майзель Ю,А. и ЛР» Автоматизаци производств фосфора и фосфоросодержащих продуктов. М.: Хими , 1973» c.i8l-l8i». * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2691088C (en) | Air demand feedback control systems and methods for sulfur recovery units | |
CN113065288A (en) | Nutrient optimization method for compound fertilizer production based on industrial data and process mechanism | |
CN100486887C (en) | Advanced control strategies for chlorine dioxide generating processes | |
DE102014117690A1 (en) | Method for controlling a process | |
CN115186996A (en) | Rotary kiln process parameter control method and device, electronic equipment and storage medium | |
SU1708759A1 (en) | Method of automatic control of operating conditions of cascade of two extractors in production of extractive phosphoric acid from phosphate raw material pulp | |
CN113066536A (en) | Method for optimizing extraction production of phosphoric acid by dihydrate wet method | |
US5395603A (en) | Automatic control system for a chemical process, especially a wet process phosphoric acid plant | |
US5188812A (en) | Automatic control system for a phosacid attack tank and filter | |
SU713867A1 (en) | Method of caprolactam production process control | |
SU1177284A1 (en) | Method of automatic control for process of nitrogen-sulfate-sulfuric-acid decomposition of apatite in production of nitrate-phosphate solution (versions) | |
CN114410984B (en) | Control method for abnormal working condition in zinc hydrometallurgy leaching process | |
SU1411276A1 (en) | Method of automatic control of extraction phosphoric acid production | |
SU858862A1 (en) | Extraction process automatic control method | |
SU1465065A1 (en) | Method of automatic regulation of crystallizer operation | |
CN117920056A (en) | Wet-process phosphoric acid multipoint feeding reaction system slurry SO42-Content control method | |
SU1231047A1 (en) | Device for automatic control of granulated fertilizer production process | |
SU1070134A2 (en) | Method for automatically controlling production of ammophos | |
SU1284975A1 (en) | Method of automatic control of ammophos production | |
SU733703A1 (en) | Crystallization process control method | |
SU1000097A1 (en) | Method of controlling parallely operating apparatus | |
Gough | BrainWave: Model Predictive Control | |
SU580891A1 (en) | Absorption process regulating method | |
SU865862A1 (en) | Method of neutralizing process control in production of complex granulated fertilizers | |
SU874103A1 (en) | Method of automatic control of process of watering reaction mass at phenol and acetone production |