Способ управления процессом получения мочевины

(19) (1 07 С 126 02 С 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ыводи- темах сии или ски СинтезХимия по кл ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РИТИ ОРСНОМУ СВИДЕТЕПБСТ(56) 1. Кучерявый В.И. и дри применение карбамида, Л.,1970, с. 287-288.2, Авторское свидетельствзаявке Р 2608603/23-04,С 07 С 126/02, 1978. 54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССО ОЛУЧЕНИЯ МОЧЕВИНЫ путем регулирова ия давления во второй зоне синтеза изменением количества плава, вмого из системы, регулированияпературы в первой и второй зонтеза изменением температуры и/расхода жидкого аммиака, подаваемого в эти зоны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат на сжатие и подогрев исходных реагентов, температуру в первойзоне синтеза регулируют в зависимости от давления в ней, а давление вэтой зоне синтеза регулируют в зависимости от суммарного расхода аммиака, двуокиси углерода и раствора углеаммонийных солей, подаваемых внее10 На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ управления.В первую зону 1 синтеза подают свежий аммиак насосом 2 через подогревателй 3, двуокись углерода от компрессора 4 и рециркулируемый на синтезУЛС насосом 5. План синтеза мочевины поступает из первой зоны синтезаво вторую зону б, куда насосом 7 подают аммиак, Регулирование давленияв первой зоне синтеза осуществляет регулятор 8 воздействием на клапан 9,Задание регулятору 8 давления формирует вычислительный блок 10, накоторый от расходомеров 11-13 поступают сигналы для расчета оптимальногодавления в первой зоне синтеза. Регулирование температуры в первой зонеосущестнляот регулятором 14, которыйкорректирует задание регулятору 15температуры жидкого аммиака,подаваемого в первую зону синтеза. Последнийс помощью клапана 1 б изменяет подачугреющего пара н подогреватель 3.Корректирующее воздействие для регулятора 14 температуры формируетсявычислительным блоком 17 в зависимости от фактического значения давленияв аппарате первой зоны синтеза. Стабилизация давления н аппарате второйзоны осуществляется регулятором 18,воздействующим на клапан 19, Стабилизация температурного режима второйэоны синтеза достигается с помощьюрегулятора 20, изменяющего подачу жидкого аммиака во вторую зону синтезавоздействием на байпасный клапан 21насоса 7,Вычислительные блоки 10 и 17 формируют выходные сигналы, являющиесязаданиями регуляторам 8 и 14 соответственно, согласно уравнениям (1)и (2) .Способ осуществляют следующим образом. Изобретение относится к автоматическому управлению технологическимипроцессами, в частности процессом получения мочевины, и может быть использовано в химической промышленности,Известен способ управления процессом получения мочевины путем стабилизации температуры н зоне синтеза изменением температуры и/или количества подаваемого в перную зону жидкогоаммиака и стабилизации данления взоне синтеза ( 1).Известен также способ управленияпроцессом получения мочевины путемрегулирования давления в первой и второй зонах синтеза изменением количест на плана, выводимого из системы, регулирования температуры в первойзоне синтеза изменением температурыжидкого аммиака, подаваемого в первую зону, и регулирования температуры во второй зоне синтеза изменениемрасхода жидкого аммиака, подаваемогово нторую зону2 3Недостаток известных способов управления заключается в том, что приих использовании имеют место значительные знергозатраты на сжатие и подогрев исходных реагентов, фиксирование величины температуры и давления и первой зоне синтеза обеспечивают достаточную эффективность про- ЗОцесса лишь при некотором, также фиксированном значении нагрузки по исходному сырью. Так, при повышении нагрузки в этом случае снижается степеньпревращения СО н мочевину на выходе 35из системы синтеза и соответственновозрастают энергоэатраты н системерекуперации непрореагировавших веществ. При снижении же нагруэки (посраннению с номинальной) часть энергозатрат на сжатие сырья до давленияпервой зоны синтеза становится неоправданной, так как достаточно высокие степени превращения н этой зонемогут быть достигнуты при давленииниже заданного,45Целью изобретения является снижение энергозатрат на сжатие и подогревисходных реагентон,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу температуру в 50первой зоне синтеза регулируют н зависимости от давления н ней, а давление в этой зоне синтеза регулируютв зависимости от суммарного расходааммиака, двуокиси углерода и Растнора углеаммонийных солей, подаваемыхв нее.Для расчета оптимального значения.давления (Р, кгс/см ) н первой зонесинтеза при различных нагрузках наузел синтеза получено эмпирическоесоотношениеР 200+1201-еер 0,036451 УЙ 22 Ы 06 еегде 0 0 0, - массоные скоростиКН СО4 ДСподачи аммиака уг лекислого газа иуглеаммонийных солей в первую зонусинтеза, в/ч;1 - реакционный объемперной зоны синтеза, м3Степень конверсии С 02 в мочевину, достигаемая на выходе из блока синтеза, при таком давлении в первой зоне близка к равновесному значению, если давление и темгература второй зоны синтеза соответственно составляют Р=180-200 кгс/см и 1 = 180 1901 РС.Для расчета оптимальной температуры (зС) первой зоны синтеза в зависимости от давления Р (кгс/см) в этом аппарате получено соотношение 158 + З 15,4 46 Р - 2601 (2)При изменении нагрузки на узел синтеза, например, при ее увеличении и соответствующем уменьшении времени пребывания реакционной смеси в первой и второй зонах синтеза степень конверсии исходных веществ на выходе 5 иэ блока синтеза начинает понижаться, Сигнал о повышении нагрузки от датчиков расхода 11-13 поступает на вы-, числительный блок 10, который повышает величину задающего воздействия 10 регулятору 8 давления в первой зоне, вследствие чего повышается давление в первой зоне. Сигнал о повышении давления в первой зоне поступает на вычислительный блок 17, увеличивающий при этом величину задания регулятору 14 температуры первой зоны 14, который повышает температуру первой зоны синтеза за счет коррекции задания регулятору 15 температуры жидкого аммиака, увеличивающему при этом рас" ход греющего пара в подогреватель 3. При повышении температуры и давления в первой зоне синтеза степень конверсии в этой зоне возрастает настолько, что степень конверсии во второй зоне приближается к равновесному значению, Таким образом, форсирование параметров процесса в первой зоне компенсирует возможное снижение степени конверсии вследствие снижения 30 времени пребывания реакционной смеси в узле синтеза при увеличении нагрузки и обеспечивает существенное увеличение удельной проиэвоцительности узла синтеза. Аналогично при понижении нагрузки снижается давление и температура первой эоны синтеза до уровня, при котором степень конверсии в узле синтеза сохраняет еще значение, близкое к равновесному, что достигается вследствие увеличения времени пребывания в узле синтеза. В результате снижения в первой зоне температуры и давления уменьшается расход энергоресур.ов на сжатие и подогрев исходных реаген. тов.Предлагаемый способ управления может быть осуществлен в нескольких вариантах, Сигнал, фиксирующий изменение суммарного расхода исходных реагентов, может одновременно использоваться для коррекции заданий обоим локальным регуляторам давления и температуры. Иожно также использовать этот сигнал для коррекции задания одному иэ регуляторов (например давления или температуры), а задания второму регулятору (соответственно температуры или давления) корректировать в зависимости от параметра, измененного первым регулятором.Предлагаемый способ управления за счет оптимизации параметров позволяет вести процесс с минимальными энергозатратами на сжатие и подогрев исходных реагентов при различных нагрузках агрегата.1108089 Расл 7 Составитель Г,Огаджановтор Т.Колб Техред Т.дубинчак Коррект с филиал ППП Патент г, Ужгород, ул, Проектная,каз 5832/1 ВНИИПИ по д 1130357 Тираж 410Государственногоелам изобретений иМосква, Ж, Ра Подписноеета СССРытийя наб., д. 4/5