Способ автоматического регулирования процесса рекуперации непрореагировавших аммиака и двуокиси углерода

п 1 682510 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(51) М исоединением заявки 3) Приорите осударствениый комитет СССР. Бюллетеньписания 30.08.7 Опубликовано 30.08Дата опубликов. ния о делам изобретени открытий 2) Авторы изобрете(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯПРОЦЕССА ЧЕКУПЕЧАЦИ И НЕПЧОЧЕАГИЧОВАВШИХАММИАКА И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА Изобретение относится к ооласти автоматического управления процессом получе.ния мочевины, в частности к способу автоматического регулирования процесса рекуперации непрореагировавшпх аммиака и двуокиси углерода, и может быть использовано ь химической промышленности.Известен способ автоматического управления работой промывной колонны в производстве карбамида путем регулирования 1 о подачи жидкого аммиака с коррекцией по температуре нижней части промывной колонны 1.Известен также способ автоматическогорегулирования процесса рекуперации не- ;, прореагпровавших аммиака и двуокиси углерода в производстве мочевины путем изменения теплового режима первой зоны фракционной конденсации аммиака воздеиствием на подачу охлаждающей воды в за висимости от величины расхода загрязненной фракции аммиака 21.Недостатки известных способов состоят в том, что возможно попадание загрязненного аммиака в отделение синтеза, что неизбежно влечет за собой коррозию и эрозию коммуникаций и оборудования, а также сокращение периода межремонтного пробега аммиачных насосов. Г 1 ри колебаниях нагрузки агрегата синтеза мочевины поток пз первой 30 зоны фракционной конденсации превышает потребность в аммиаке промывной колонны, где утилизируется загрязненная двуокисью углерода фракция, и излишек смешивается с потоком аммиака, рециркулнруемым в зону синтеза мочевины. 1 акое положение равнозначно снижению степени очистки возвратного аммиака.Целью изобретения является повышение степени очистки возвратного аммиака и эффективности работы технологического оборудования.Это достигается тем, что величину расхода загрязненной фракции аммиака регулируют с учетом общей нагрузки по аммиаку зоны потребления этой фракции и одновременно корректируют по температуре чувствительной точки этой же зоны, например средней части промывной колонны,Промывная колонна является наиболее распространенным вариантом зоны потребления загрязненной фракции аммиака. Величина и состав поступающих в нее потоков могут изменяться из-за колебаний технологического режима агрегата вследствие изменения нагрузки или появления других возмущений. Часто возникают ситуации, при которых количество конденсирующего в первой зоне аммиака, где осаждается также практически вся двуокись углерода, на10 15 20 25 30 З 5 40 15 50 55 00 05 30 в 50 превосходит требумое количество в зоне утилизации. В этих случаях избыток загрязненного аммиака смешивается с рецнркулируемой на синтез чистой фракцией, содержащей не более 0,005 вес. д/о, что приводит к увеличению содеркания двуокиси углерода в возвратном аммиаке до 0,05 гсс.7 о и выше и возникновению перебоев в работе агрегата.На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ. Газы дистилляции высокого давления (16 - 20 кгс/ /см) температурой 130 в 1 С по трубопроводу 1 подают в промывную колонну 2, орошаемую высококонцентрированной аммиачной водой из трубопровода 3 и слабым раствором углеаммонийных солей из трубопровода 4 со ступени дистилляции низкого давления. Колонна 2 оборудована теплообменником 5, через который циркулирует охлаждающая вода. Температура в нижней части колонны равна 90 - 100 С, в верхней - 45 - 50 С. В процессе абсорбции-конденсации газов дистилляции высокого давления образуется концентрированный раствор углеаммонийных солей (УАС), который возвращается на синтез по трубопроводу 6. Газообразный избыточный аммиак с небольшой примесью двуокиси углерода (0,05 - 0,1 вес. ) по трубопроводу 7 поступает в конденсатор 8, предназначенный для осуществления первой ступени фракционной конденсации аммиака при температуре 40 - 45 С, достаточной для конденсации оснозного количества двуокиси углерода и газовой фазы, В результате возвратный аммиак, направляемый по трубопроводу 9 в следующий конденсатор и далее на синтез, практически полностью свободен от примеси двуокиси углерода 0,005 вес. /). Загрязненную двуокисью углерода фрак. цию аммиака с содержанием 0,1 - 0,2 вес. /, из конденсатора 8 по трубопроводу 10 направляют на орошение колонны 2. При возникновении возмущений изменяется матерпальный и тепловой баланс колонны 2, в том числе величина потока уходящего по трубопроводу 7 газообразного аммиака. Для обеспечения эффективности процесса выделения и очистки аммиака соответственно изменяют орошение колонны 2 с учетом обгцей нагрузки ее по аммиаку.Покомпонентный состав и всличпны показанных на схеме материальных потоков определяют из уравнений материального баланса агрегата получения мочевипы с учстом математических моделей каждого аппарата, в частности поток по трубопроводу 1 - в результате расчета материального баланса узла дистилляции высокого давления, поток по трубопроводу 4 - узла конденсации газов дпстилляции низкого давления. Для расчета колонны 2 использу отся следующие зависимости;+1,202 Х.н, + 1,661 Х н.о (2) где Кн, - константа равновесия аммиака;Хкн, и Хн,о - мольные доли аммиака и воды в равновесной жидкой фазе.Расчет материального баланса колонны 2 выполняется с помощью управляющей вычислительной машины (УВМ) 11, в которую вводится вся необходимая информация (показано штрих-пунктирными линиями) от датчика температуры 12, датчика давления 13 и датчиков расхода 14, 15. Сигнал датчика 14 умножается на коэффициент, пропорциональный концентрации аммиачной воды. УВМ периодически, в соответствии с циклом получения информации и расчета материального баланса (например, раз в две минуты), определяет количество газообразного аммиака на выходе колонны 2, формирует пропорциональный ему сигнал, который выдается в качестве задания локальному регулятору 16 расхода загрязненной фракции аммиака, управляющему клапаном 17 на линии подачи охлаждающей воды в конденсатор 8.Одновременно для компенсации колебаний теплового режима нижней части колонны 2 при регулировании расхода загрязненной фракции аммиака с помощью датчика 18 температуры корректируется по температуре средняя часть колонны 2 (низа насадки). Это необходимо также для уменьшения транспортного запаздывания при формировании управляющего сигнала, при этом учитывается продолжительность цикла работы УВМ,Клапан 17 регулирует расход охлаждающей воды, изменяет количество аммиака, сжижаемого в первой зоне фракционной конденсации.В случае отсутствия УВМ предложенный способ можно реализовать на локальных средствах. Для этого дополнительно потребуются датчики расхода 19 газов дистилляции, 20 раствора слабых УАС, 21 раствора крепких УАС, датчики состава (содержания аммиака), 22 в газах дпстилляции, 23 в растворе слабых УАС, 24 в растворе крепких УАС, 25 в концентрированной аммиачной воде. Сигнал от каждого датчика расхода умножается на сигнал от соответствующего датчика состава с помощью функциональных блоков 26, 27, 28, 29, формирующих сигналы, пропорциональные количеству аммиака в каждом потоке, Выходной сигнал блока алгебраического сложения 30 служит заданием регулятору 16.682510 Формула изобретения Г Составитель Р. КлейманТекред Н. Строганова Реда кто р Е. П ол ионова Корректор И. Позняковская Заказ 2 156 Изд, Ъе о 2 Тираж 521 Подписное 11 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изоорстеиий и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 Типография, пр. Сапунова, 2 Способ автоматического регулирования процесса рекуперации непрореагпровавших аммиака и двуокиси углерода в промывной колонне в производстве мочевины путем изменения теплового режима первой зоны фракционной конденсации аммиака воздействием на подачу охлаждаопей воды в зависимости от величины расхода загрязненной фракции аммиака, о тл и ч а ю щи йся тем, что, с целью повышения степени очистки возвратного аммиака и эффективности работы технологического оборудования, величину расхода загрязненной фракции аммиака регулируют с учетом общейнагрузки по аммиаку зоны потребления этойфракции и одновременно корректируют по5 температуре чувствительной точки этой жезоны, например средней части промывнойколонны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство СССР452558, кл. С 07 С 127/04, 1972.2, Синева К. Н. и др. Производство карбамида. М., Химия, 1970, с. 165 - 167.