Способ автоматического регулирования процесса кристаллизации солей

) Приоритет Государствеииыи комит СССРо делам изобрети открытий юллетень(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛ Изобретение относится к способам автоматического регулирования процесса кристаллизации солей из маточного раствора,в частности кристаллизации сульфата аммония, и может быть использовано в химической и коксохимической промышленности.Известен способ регулирования процесса кристаллизации солей путем изменениярасхода кислоты в зависимости от количе Оства пульпы и расхода пульпы в зависимости от отклонения величины соотношенияколичество пульпы: содержание твердогов ней 1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического регулирования процесса кристаллизации солей путем изменения подачипара в теплообменник в зависимости оттемпературы коксового газа перед кристаллизатором и подачи воды в кристаллизатор21,Однако известный способ не учитываетфактического количества воды, поступающей в кристаллизатор, а также тепла химических реакций. Вследствие этого регулирование температуры газа после теплообменника в расчете на максимально возможный расход воды приводит к излишнимзатратам пара, причем непроизводительные ЗО ОГО РЕГУЛ ИРО ВАНИИЗАЦИИ СОЛЕЙ затраты тепла достигают 10 - 15% от его общего расхода,Целью изобретения является сокращение энергетических затрат.Поставленная цель достигается тем, что подачу пара дополнительно изменяют в зависимости от температуры и состава коксового газа перед теплообменником, величины отношения расхода воды и количества кристаллического продукта, определяемого по расходу, плотности и кислотности пульпььМинимальную температуру 1, газа после теплообменника, необходимую для испарения воды, поступающей в кристаллизатор в количестве 6, (кг/с), в зависимости от количества вырабатываемого кристаллического продукта бр (кг/с), а также от содержания аммиака в газе С (г/м) и начальной температуры последнего 1, можно определить из следующего уравнения связи, полученного на основании анализа теплового и материального балансов процесПри отсутствии приборов непосредс ного измерения количества вырабатыв го кристаллического продукта в поток куируемой пульпы величину 6,р ра(2) 55 60 тывают в зависимости от объема пульпы о(м/с), ее плотности р(кг/м);: сод:ржания в ней твердого т,(масс /о).ьр: рп 1 питв Причем согласно результатам экспсриментальных исследовании, зависимость содержания твердого (т. е. кристаллов) в пульпе от ее плотности и наличия серной кислоты С н,яо, (масс /,), описывается следующим уравнением связи (размерности величин приведены в системе СИ).и= 0,238 (р, - 1260 - 6,4 Сн,зо,). (3) Таким образом, для определения необходимой температуры газа после теплообменника (задание регулятору) измеряют расход эвакуируемой пульпы, ее плотность и содержание серной кислоты, рассчитывают йо данным этих измерений количество вырабатываемого кристаллического продукта в соответствии с уравнениями (2) и (3), измеряют расход воды, начальную температуру газа и содержание в нем аммиака, а затем находят искомую величину из уравнения (1) и в соответствии с полученным значением 1, регулируют расход пара на теплообменник.На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего способ.На коксохимических заводах сульфат аммония получают из аммиака коксового газа в результате его взаимодействия с серной кислотой маточного раствора, Коксовый газ, содержащий аммиак, поступает из коксовых печей по газопроводу в кристаллизатор (сатуратор), в котором находится насыщенный маточный раствор сульфата аммония, содержащий серную кислоту, При взаимодействии аммиака газа с кислотой раствора в кристаллизаторе образуется дополнительное количество сульфата аммония. Образовавшаяся соль выделяется в виде кристаллов и эвакуируется из кристаллизатора насосом вместе с частью маточного раствора. Чтобы обеспечить нормальные условия эвакуации кристаллического продукта из кристаллизатора, транспортируемая насосом пульпа (т. е. смесь кристаллов и раствора) должна содержать не более 40 - 50 масс о/о твердой фазы, которую затем отделяют в сепараторе от жидкой фазы (раствора), возвращая последнюю в кристаллизатор (сатуратор).Кроме коксового газа в кристаллизатор по специальному трубопроводу поступает вода. Использованная ранее для промывки технологического оборудования и для других целей эта вода не подлежит сбросу и поэтому накапливается в отдельном сборнике, а затем по мере накопления подается 5 0 15 20 25 30 35 10 45 50 в кристаллизатор на испарение. Чтобы испарить поступающую в кристаллизатор воду и тем самым предотвратить растворение кристаллов соли, образовавшихся в маточном растворе, коксовый газ перед кристаллнзатором (сатуратором) нагревают в теплообменнике глухим паром. Вследствие неравномсрного поступления воды в сборник ее подачи в кристаллизатор изменяется вовремени. Но во избежание нарушения режпма кристалпзацпи расход пара на подогрев коксового газа обычно устанавливают в расчете на максимально возможный расход воды, ооеспечивая нагревание коксового газа в теплообменнике на 20 - 25 С,Сигналы от датчиков 1, 2, 3, пропорциональныс расходу, плотности и кислотностн пульпы, поступают в вычислительное устройство 4, которое реализует уравнение связи, полученное при совместном решении уравнений (2) и (3).6,.= 0,28 рУ(р - 1260 - 6,4 Снзо, ) (4)Выходной сигнал вычислительного устройства 4, пропорциональный величине 6 Бр, поступает в вычислительное устройство 5. Туда же поступают сигналы, пропорциональныс расходу воды от датчика 6 на линии подачи воды в кристаллизатор, а также пропорциональные начальной температуре газа и содержангпо в нем аммиака соответственно от датчиков 7 и 8, установленных на газопроводе перед теплообменником, Вычислительное устройство 5 реализует уравнение связи (1) и вырабатывает выходной сигнал, пропорциональный необходимой температуре газа 1,. после теплообменника, которая обеспечивает эффективную работу кристаллизатора при минимальном расходе пара, Этот сигнал является заданием для регулятора 9 расхода пара на теплообменник. При рассогласовании фактической температуры газа, замеренной датчиком 10 после теплообменника и задания (выходной сигнал вычислительного устройства 5), отрабатывается регулирующее воздействие на изменение расхода пара на подогрев с помощью клапана 11.Экономический эффект от внедрения данного способа составляет 30 тыс. руб. в год на газовый поток мощностью 150 - 200 тыс, м в час,Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования процесса кристаллизации солей путем изменения подачи пара в теплообменник в зависимости от температуры коксового газа перед кристаллизатором и подачи воды в кристаллизатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения энергетических724161 Составитель Т. Чулкова Токред А. Камышникова Корректор Л, Тарасова сдактор Т, Пилип Заказ 534,7 Изд. Ж 25 Тнрал 830 ННО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретении Н 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 5 одн испо ткрытня Типография, пр, Сапуно затрат за счет повышения точности регулирования, подачу пара дополнительно изменяют в зависимости от температуры и состава коксового газа перед теплоооменником, величины отношения расхода воды и количества кристаллического продукта, определяемо;о по расходу, плотно:ти и кислотностп пульпы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРб 17037, кл. В 01 Р 9(02, 02.03,77,2 Вессельман С. Г, и др, Контроль и ре. гулированне тепловых процессов на коксохимичсских заводах. Харьков, Металлург, 1962, с. 48,