Способ автоматического управления производством кальцинированной соды

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ 1САЛЬдаНИРОВАННОЙ сода путем регулирования подачи аммиачной воды в аппараты содового производства в зависимости от объема аммонизированного рассола в буферном сборнике, отличающи йс я тем, что, с целью снижения потерь аммиака и стабилизации нагрузки, подачу аммиачной воды дополнительно регулируют в зависимости от объема фильтровой жидкости в буферном сборнике и концентраций аммиака в фильтровой жидкости и аммонизированном рассоле . . (Л С

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИК

f (19) (11) ГОСУД)М СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЦТИЙ (21) 3378203/23-26 (22) 08.01.82 (46) 07.12.84. Бйл. У 45 (72) А.В. Семке, А.Н. Дрозин, Е.G. Камааев, П.М.Автин и В.А.Егоров (53) 66 012-52(088.8) (56) 1. Щетинский В.В . и др. Автоматизация процессов содового производства. Л., "Химия"; 1975, с. 45-48.

2. Научно-технический отчет по теме 75-56. Харьков, .1956, с. 33, рис. 3.

3(51) С 01 D 7/18; С 05 Э 27/00 (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ путем регулирования нода чи аммиачной воды в аппараты содово" го производства в зависимости от объема аммонизированного рассола в буферном сборнике, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потерь аммиака и стабилизации нагрузки, подачу аммиачной -воды дополнительно регулируют в зависимости от объема фильтровой жидкости в буферном сборнике и концентращ и аммиака в фильтровой жидкости и аммонизированном рассоле.

1039 f 38

Наиболее близким но технической сущности является способ автоматического управления производством кальциннрованной соды путем регулирования подачи аммиачной воды в аппараты содового производства в зависимости от объема аммонизированного рассола в буферном сборнике (2) .

Недостатком этого способа являются повышенные потери аммиака,возникающие вследствие внесения возмущений по нагрузке в работу отделений содового производства и низкой точности компенсации потерь аммиака (потери могут достигать 12.-15 кг аммиачной воды на 1 т соды) .

Это объясняется тем, что стабилизация объема (уровня) аммонизированного рассола в сборнике приводит к невозможности использования сбор40

Изобретение относится к способам автоматического управления матери- / альными потоками и может найти применение в химической промышленности, например в производстве кальцинированной соды.

В основном цикле аммиака содового производства, в так называемом аммиачном цикле, циркулирует около

500 кг NH -/т соды. Потери аммиака 10 в производстве, составляющие порядка 0,5-0,67. от количества цирку 1ирующего аммиака, компенсируют соответствующими вводом аммиачной воды.

Трудность автоматического управ- f5 ления подачей аммиачной воды связана с тем, что непосредственное измерение величины рассогласования между поступлением и потерями аммиака на фоне значительных изменений расходов у0 аммиака с основными технологическими потоками практически невозможно.

Поэтому подачу аммиачной воды регулируют по косвенным данным.

Известен способ автоматического 25 управления подачей аммиачной воды в производстве кальцинированной соды, в котором регулирование подачи аммиачной воды осуществляют в зависимости от расхода фильтровой жидкости из сборника в отделение регенерации аммиака (11 .

Недостатком известного способа .автоматического управления подачей аммиачной воды является низкая точность компенсации потерь аммиака в производстве кальцинированной соды. ника в качестве буфера для разрядки по нагрузке технологических отделений, что в свою очередь приводит к распространению возмущений, возникающих в одном из технологических отделений, на смежные технологические отделения, к работе последних в длительных переходных режимах и в конечном итоге к увеличению потерь аммиака и ухудшению технико-экономических показателей работы производства.

Цель изобретения — снижение потерь аммиака и стабилизация нагрузки.

Цель достигается тем, что в известном способе подачу аммиачной воды дополнительно регулируют в зависимости от объема фильтровой жидкости в буферном сборнике и концентраций аммиака в фильтровой жидкости и аммонйзированном рассоле.

Рассогласование между вводом и потерями аммиака сказывается в постепенном накоплении или убывании ам миака в производстве соды. При этом практика показала, что изменение количеств аммиака, находящегося непосредсгвенно в технологических аппаратах, незначительно по сравнению с изменениями количеств аммиака в жидкостях, поэтому объемы фильтровой жидко=ти н аммонизированного рассола в соответствующих сборниках

СФЖ и CAP и концентрации в них аммиака с достаточной точностью характеризуют интегральную величину рассогласования между поступлением и потерями аммиака, поэтому функция от этих параметров, как показали наши исследования, может быть использована для автоматического управления подачей аммиачной воды в производстве кальцинированной соды.

Например, указанная функция может иметь следующий вид где С, и С, — концентрации аммиака в жидкостях буферных сборников САР и СФЖ;

Х вЂ” коэффициент пропорциональности;

S<,,S — суммарные площади попер ечно го с ече ния буферных сборников

САР и СФЖ;

Н, Н, — текущие значения уровней жидкостей в САР и

СФЖ.

3 1039

На чертеже. представлена схема реа лизации данного способа, Очищенный рассол 1 поступает в отделение 2 абсорбции, ° где взаимодействуя с газами, идущими из отделе= ния дистилляции и карбониэации, он насыщается аммиаком и поглощает некоторое количество двуокиси углерода..

Аммониэированный рассол после охлаждения поступает в буферный сборник 10

3 аммонизированного рассола (САР) и далее подается в отделение 4 карбонизации, где обрабатывается двуокисью углерода, в результате чего образуат-.:. ся суспензия бикарбоната натрия. В отделении 5 фильтрации твердая фаза суспензии отделяется от маточной жидкости, после чего поступает в отдрление 6 кальцннации, где получают нродукт — кальцинированную соду 7. go

Жидкая фаза, так называемая фильтровая жидкость, содержащая хлористый . натрий, направляется в буферный сборник 8 фильтровой жидкости (СФЖ) и далее s отделение 9 дистиллялии, где 25 путем взаимодействия с известковьпя молоком 10 и паром осуществляют регенерацию аммиака и углекислоты, которые в виде газа после охлажденчя поступают в отделение 2 абсорб, ции. Конденсаты, образующиеся при охлаждении газа, вместе с другими слабыми жидкостями перерабатываютI ся в отделении дистилляции слабых жидкостей. Образующаяся в процессе укалъцннации углекислота подает-.

35 ся s отделение 4 карбонизации. Туда же подается углекислый газ 11, по., лучающийся в процессе обжига карбоиатного сырья в ыахтных печах. Известь, получающаяся в этих печах, гасится в отделении гашения, после чего в виде известкового молока по-. дается в отделение 9 дистилляции для разложения хлористого аммония.

Большое число, циклов материальных и энергетических потоков обус- . ловливают тесную взаимосвязь режимов работы отделений и усложняют .процессы управления. Для развязки, О ao нагрузке отделений дистилляции абсорбции от карбонизации-фильтра-ции-кальцйнации служат буферные сборники CAP 3 и СФЖ 8. Тенденцию изме- нения уровней жидкостей в сборниках 55 используют для согласования между собой нагрузок смежных с ними отделений.

138

В большинстве материальных потоков в той или иной степени сОдержатся аммиак, углекислота, хлор, нат( рий и т.п. Теоретически аммиак не должен теряться в процессе получения соды. Практически за счет неидеальности технологии и аппаратурного оформления на каждой стадии производства имеют место потери аммиака, причем значительную долю потерь составляют неучтенные потери.

Для восполнения потерь аммиака в производство вводят аммиачную доду, которую подают, напрймер, от источника 12 аммиачной воды (напорного бака), а через систему 13 дозирования на всас насоса подачи фильтровой жидкости на дистилляцию. Возможны другие варианты ввода аммиачной воды, например ее подача на абсорбцию или в один из буферных сборников. Среднее значение расхода аммиачной воды составляет доли процента от величины потока, в который вводят аммиачную воду. Такой же порядок имеют суммарные потери аммиака в производстве. Поэтому непосредственное обнаружение изменения рассогласования между подачей и потерями аммиака на фоне изменения основных технологических потоков практически невозможно.

Система управления содержит датчики 14 ч 15 уровней (объемов) жидкостей в САР и СОК, датчики 16 и 17 концентраций аммиака в аммонизированном рассоле и фильтровой жидкости, вычислительный блок 18 и регулятор 19.

Способ автоматического управления осуществляют следующим образом.

Измеряют уровни (объемы) жидкостей в САР и СФЖ и вводят эти сигналы в вычислительный блок 18. Туда же вводят информацию o концентрациях аммиака в аммонизированном.рассоле и в фильтровой жидкости и о суммарных площадях поперечного сечения. групп сборников СЛР и СФЖ. Вычисли- тельное устройство по уравнению (1), формирует сигнал у, пропорциональный количеству аммиака, содержащемуся в жидкостях буферных сборников САР н СФЖ. Этот сигнал поступает, на регулятор, воздействующий через систему 13 дозирования на подачу аммиачной воды. Регулятор 19 осуществляет сравнение сигнала у с сигналом зада1039138 ния у и в зависимости от величи.ны и знака отклонения формирует управляющий сигнал по тому нли иному закону регулирования, обеспечивающему устойчивость системы управления и требуе- 5 мое качество переходных процессов (в. частности могут быть использованы

П, ПИ, ПИД-регуляторы, двухпозици онные регуляторы и др.), оптимальных в смысле заданного критерия.

Частота ввода информации в вычислительный блок 18 определяется.особенностями конкретных сигналов на конкретных производствах. Информация об уровнях вводится непрерывно или с достаточно высокой частотбй, в противном случае достижение высокой точности компенсации потерь аммиака будет невозмажньм. Информация о суммарных площадях поперечного сечения сборников CAP и СФЖ может поступать периодически, в моменты изменения укаэанных площадей. Иа содовых производствах буферные сборники

САР, а также СФЖ обычно представлены группаьж из двух одинаковых, параллельно включенных емкостей каждый.

Периодически с частотой порядка одно. гo раза в год одну из емкостей от30

«лючают для профилактических работ или ремонта, вследствие чего изменяется суммарная площадь поперечного сечения соответствующей группы сборников. В это время и возникает необходимость ввода информации о площадях поперечного сечения в вычислительный блок 18. Аналогично обстоит дело с концентрациями аммиака в жидкостях САР и СФЖ. Эти концентрации, как правило, с достаточнои

40 точностью поддерживаются обслуживающим персоналом и автоматикой отделений абсорбции и карбонизации.

Существенные изменения концентраций могут наблюдаться в основном толькЬ ,4 для разных произ вод с тв или для одно

ro производства в разное время года (зимние и летние нормы). Поэтому если установлено, что для конкретного содового производства эти кон50 центрацни достаточно стабильны или изменяются с низкой частотой, то ввод в вычислительное устройство ин, формации о концентрациях аммиака в сборниках CAP и СФЖ может также осуществляться с невысокой частотой, что позволяет на этом участке включить в контур управления человека — оператора, осуществляющего корректировку коэффициентов при изменении концентраций аммиака в жидкостях САР и СФЖ, например при переходе с зимних на летние нормы. В противном случае при нестабильных концентрациях аммиака в CAP и СФЖ необходимо повышение частоты ввода этой информации в вычислительное устройство, что может быть достигнуто,например, установлением автоматических концентратомеров или оценкой указанных концентраций посредством косвенных параметров. !

Таким образом, данный способ авто. матического управления обеспечивает компенсацию потерь аммиака в производстве в различных производст-. венных ситуациях, за счет чего достигается стабилизация общего количества аммиака в производстве.

Технико-экономические преимуще-. ства способа по сравнению с прототипом обусловлены тем, что компенсация аммиака осуществляется без воздействия на нагрузки отделений, т.е. система автоматической подачи аммиачной водь полностью независима от системы управления нагрузками технологических отдллений н емкости буферных сборников САР и СФЖ используются для развязки по нагрузке технологических отделений. Благодаря этому стабилизируется работа технологических отделений и снижаются потери аммиака. Кроме того, за счет более точной компенсации аммиака и уменьшения колебаний расхода аммиачной воды, подаваемой на дистилляцию, уменьшаются общие потери аммиака за счет уменьшения потерь аммиачной воды до

11,2 кг/т соды против 12,О кг/т соды в способе — прототипе.

1039138

Редактор Л. Письман

Корректор Н. Король

Техред С.Легеза

Заказ 16/1

Тираж 465

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписпс

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Ироектная, 4