Способ управления процессом разложения глазерита на сульфат калия

 

а тем ме -7@ - н,ч

ОП ИСАЙ"Я

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнмтельмое к авт. саид-ву р м (2 (22) Заявлено:201 277 (21) 2 558 20/2З

С 05 D 1/02 .

G 05 D 27/00 с присоединением заявки М

ГосударствеииыЯ комитет

СССР ио делам изобретеииЯ н отирытиЯ (23) Приоритет ()публиковано 25,02,80.бюллетень Но 7

Дата опубликования описания 2 8.023 0 ($$) УД (бб. 012-52 (088.8> (72) Авторы изобретения

8.И.Тимофеев, С.В.Егоров.и Г.И.Загарских

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗЛОЖЕНИЯ

ГЛАЗЕРИТА HA СУЛЬФАТ КАЛИЯ

Изобретение относится к технике управления технологическими процессами производства бесхлорных калийных удобрений и может быть использовано в химической.промьпаленности при оптимизации процесса разложения глазерита в производстве сульфата. калия методом конверсии мирабилита Хлористым калием.

Известен способ управления процессом получения хлористого калия путем регулирования потока слабого раствора солей в зависимости от расхода маточного щелока, температуры горячего насыщенного щелока, концентрации в нем солей и расхода слабого раствора солей (1).

Однако этот способ нельзя применить в процессе получения глазерита.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому способ автоматического упрвления процессом получения глазернта путем регулировайий" расходов глаэерита, хлористого калия и воды в зависимости от содержания ионов калия и сульфата в глазерите и хлористом калии (2).

Однако такой способ не обеспечивает минимального расхода хлористого калия, стабилизацию производитель-ЗО ности установки и качества выходного продукта.

Цель изобретения. — снижение расхода хлористого калия и стабилизация производительности установки и качества выходного продукта.

Это достигается тем, что при управлении процессом разложения глазерита расходы,глазерита, хлористого калия и воды корректируют в зависи- мости от температуры суспензии в реакторе.

На фиг. 1 представлена диаграмма растворимости системы КС1-Иае би

-Н О ; на фиг. 2 — структурная схема управления процессом разложения обогащенного глазерита.

Ось Х на диаграмме определяет содержание иона калия К+ в индексах, У вЂ” иона сульфата (SO ) в индексах, количество молей воды на 100 г-экв суммы солей. Точка О символизирует общий состав исходной смеси и называется фигуративной точкой смеси. Точки Г, 2КС1, К 50есимволиэи руют составы глазерита, хлОристого калия и готового продукта (соответственно). Точка 15 — тройная точка диаграммы, определяющая границу области кристаллизации чистой соли

717015

Д -Г

V,-С,.Г„

1 4

Значения Й)2 c(oïðåäåëÿþòñÿ из: о х у „-У вЂ” " „, (2) ксе г " Хкее х где Х„: У„ — зависят от состава глазерита; $2&О4 45

Х„so», <5 (yN SO4 У4 ) о< 2 4 х„-,х

»О 4Б

Х :У„ — функции от температуры суспенэии в реакторе, вида

g.=Q +Сл . t, где $42; g<-X ° f Y (5)

Определение 2о иэ уравнения плоскости (! л A x -B vð

К S04 при различных температурах

li . Точка 2-двойная точка диаграммы„ определяющая границу области кристаллизации чистой соли К S O для диапазона температур t- 20+

+ 35оС; координаты точки 2 приняты постоянными. Нижняя граница по водности области кристаллизации чистой соли К S04 определяется плоскостью К 804 — 2-15е4 ° Область оптимальных значений координат фигуративной точки О исходной смеси определяется прямой К $04 — 15 t . Фигуративная точка О исходной смеси, обеспечивающая минимальный расход маточного щелока, должна лежать на границе (прямые 15т1 -Ке$04 при t.i) области кристаллизации чистой соли K<$04 (треугольника 2-15t1 -К $04 при ti), где г(— текущая температура суспен- эии в реакторе. Поскольку в известном способе управления температура, как фактор управления, не учитывается, то при повышении температуры t фигуративная точка О будет находйться вне области кристаллизации чистой соли (треугольник 2-15Фе — K2$04)к что приводит к резкому ухудшению качества продукта. При понижении температуры t)- фигуративная точка О оказывается смещенной в глубь области (треугольник 2-15t - К< $0„), что приводит к перерасходу хлористого калия.

Оптимальные координаты фигуративной точки О исходной смеси-Хое Уо: 2о определяются иэ условия пересечения прямых à — 2KCl и 15 - К 504 и уравнения плоскости К $04 — 2-15, определяющей нижнюю границу по водности области кристаллизации чистой соли

К ао

Определение Хо:Уо иэ условия пересечения прямых

Коэффициенты уравнений 1-4 эавнсят от координат трех точек: К s О, 2; 15. Координаты точек К SO4, 2 постоянны, а координаты точки 15 зависят от температуры суспенэии в реакторе. Значение коэффициентов уравнения (4): ь2

Ь4

Ьз ) ьЗ) ѻ— ь4 ьэ

К -е,+е, х,+е, уу*о для конечного раствора г

Хь и +г < Хо+> У

"оК„Х +К V К Z Г )

4 о Р1 "о+Р2уо Рз о

Поскольку фигуративная точка О лежит на границе области кристаллизации чистой соли К SO то в этом случае всегда будут выполняться условия: по качестВупродукта: Х,> Х3; Ур>ур 2.

40 где х : у — заданные значения ка3 р чества продукта, т.е. содержанке иона калия и S04, соответственно; по водности маточного щелока: -4 =мин, так как фигуративная точка исходной смеси лежит на границе области кристаллизации чистой соли

К ЭО4, что и определяет минимальный расход маточного щелока.

Уравнения материального баланса

50 имеют вид: по исщу калия: Г. Х .+ К е Х „=

A Хь + А р Хр, по иону 604 . Г Уг = A ° УА + АРУр,. по воде: Н20 100-A .Zä, +

55 где:

A> - заданное значение производительности по готовому продукту.

Решение уравнений (9) представлено в виде:

à — расход глаэерита

К - расход хлористого калия

Н О - расход воды (x -x„) (v„-v„) +(x,-x„)(v,- v,).v, Уг (Xг Х4) Х, Х )(Y, Ó„) та&

hs*x (y-Y 1+ (x -x )+(х

4., К,О,В К ЬО а ° . К,О (К,О

2 24 K2 4 "Р 42

64 Х 1У 7.Д --У .Х )+У (Х„ е — Х Е )+

4 2 4

+2 (хч -X -y1 (В

ФЗ 2 K SO %$0 2 >

24 24 где Х: У„ : z — функции .от температуры суспензии в реакторе вида (3).

Используя модель для определения составов продукта и ма очного раствора по координатам фигуративной точки исходной смеси, можно получить выражения — для готового продукта:

717015

Г=А-к +А

Расход глазерита и содержание в нем ионов калия и сульфата измеряют с помощью, соответственно, датчиков 1, 2 и 3. Регулирование расхода глаэерита осуществляют с помощью регулятора 4. Расход хлористого калия и содержание в нем ионов калия и сульфата измеряют с помощью, соответственно, датчиков 5, 6 и 7. Регулирование расхода хлористого калия осуществляют с помощью регулятора 8, Контур регулирования расхода воды содержит датчик 9 и регулятор 10. Температуру суспензии в реакторе измеряют с помощью датчика 11. Сигналы с датчиариуб) 25,0 1,0388 25,97 1,0315 25,79

Глазерит

Хлористый калий

25,0 О, 8808 22, 02 О, 9327 .23, 32

0,052,22830,112,21460,11

Вода

Раствор маточный

3,1788 5,88

1,85 3,1480 5,82

Продукт сульфат калия

1,0

1 0 т„

53,92

55,10

Итогово

Использование предложенного способа управления позволяет получать сульфат калия высокого качества при минимальном расходе хлористого калия, что приводит к снижению расхода маточного щелока и, следовательно, к снижению технологических затрат на регенерацию щелока.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

® Р 463633, кл. С 01 D 3/04, 1973.

2. Авторское свидетельство CCCP

9 533580, кл. С 05 Ъ 1/02, 1974 (прототип).

Способ управления процессом разложения глазерита на сульфат калия путем регулирования расходов глазерита, хлористого калия и воды в реактор в зависимости от содержания н,о*л. + (s) Способ осуществляют следующим образом. ков 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 и 11 поступают в вычислительное устройство 12, куда также вводятся задание по производительности А и ограничения на содержание в продукте ионов калия и сульфата Уз . В вычислительном устройстве значения Х, Уо и Zî находят из решения уравнений (1), (2), (3) и (4), затем по Х>, У,, о и по уравнениям (7) и (8) определяют составы маточного раствора и продукта. По найденным составам маточного раствора и продукта и измеренным составам глаэерита и хлористого калия рассчитывают по уравнениям материального баланса (10), (12), (13) оптималь-. ные значения расходов К,, Г и воды с учетом заданного значения производительности Аз . Расходы К, Г, И О выдаются в виде заданий на регуляторы 4,8.

20 В таблице показаны технико-эконо" мические показатели предложенного способа (данные по затратам на сырье и основные материалы, рассчитанные на 1 тонну сульфата калия для

2$ обогащенного глаэерита) . ионов калии и сульфата в глазерите и хлористом калии,. о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения расхода хлористого калия и стабилизации производительности установки и качества выходного продукта, расходы глазеритa, хлористого калия и воды корректируют в зависимости от температуры суспензии в реакторе..,/

NPwCoAt.

S g$

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Ф.Серебрянский 1ехред Н.Бабурка Корректор И.Муска

Эаказ 9748/27 Тирам 461 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 5