Способ автоматического регулирования процесса упаривания экстрационной фосфорной кислоты

,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Исхс 3 наякисл:В Ъ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Уфимский нефтяной институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 1036337, кл, В 01 0 1/30, 1982.Технологический регламент 11 48/2операционного отделения цеха. ЭФК,Мелеуз, 1983.(54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПАРИВАНИЯЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫпутем стабилизации расхода исходнойкислоты на упаривание, регулировани 1511 4 С 0 1 Б 2 5 / 1 б, С 05 0 2 7 /О температуры в подогревателе изменением подачи пара в змеевик подогревателя, уровня в нодогревателе изменением отвода упаренной кислоты изотстойника, подачи циркуляционнойкислоты в отстойник и измеренияплотности упаренной кислоты, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества упаренной кислотыза счет стабилизации режимов работыподогревателя и отстойника, дополнительно подают в подогревательисходную кислоту и регулируют ееподачу и подачу циркуляционной кислоты в зависимости от концентрацийисходной и упаренной кислот, а температуру в подогревателе корректируют по плотности кислоты.12012 Изобретение относится к автоматизации технологических процессов иможет быть использовано в химическойпромьпппенности, в частности в производстве экстракционной фосфорной 5кислоты на стадии упаривания.Стадию упаривания экстракционной,фосфорной кислоты (ЗФК) проводят в от)стойнике и нагревателе, которые взаимосвязаны по прямому и рециркуляционному110потокам, В аппаратах протекает процесс концентрирования и очистки оттвердых примесей (сульфат кальция,кремнефторид натрия и др.) исходнойкислоты. Процесс подвержен воздействию разнообразных возмущений, дестабилизирующих режимы упарки, кристаллизации и отстаивания, что отражается отрицательно на качестве, вчастности концентрации и содержании 20остаточных примесей (шлама) в упаренной кислоте. Основные возмущенияпоступают с потоками исходной кислоты (колебания состава - концентрации, содержания и характера примесей), а также возникают из-за нестационарности тепловых режимов оборудования (отложения на поверхности теплообменной аппаратуры, колебания пара"метров греющего пара) процессов упа- З 0,ривания, кристаллизации и осаждения.Цель изобретения - повышение качества упаренной кислоты за счетстабилизации режимов работы подог 35ревателя и отстойника.Стабилизация режимов процессаупаривания и отстаивания (кристаллизации) ЗФК в условиях крупнотоннажного производства при возмущениях,40например, по концентрации исходнойупариваемой кислоты и значительнойинерционности объекта регулирования,является сложной и практически нерешенной проблемой. Предлагаемое45новое регулирующее воздействие -дополнительная подача ЭФК в подогреватель, новые регулирующие пара юметры - концентрации исходнои иупаренной кислоты и новые приемы50регулирования - коррекция температурного режима подогревателя поплотности готовой кислоты, позволилипридать системе регулирования новоесвойство - инвариантность относительно основного возмущения, повы 55сить качество стабилизации режимовработы и, следовательно, качествоготовой упаренной кислоты, как по 22 2концентрации .Р О, так и по содержанию твердых примесей.На чертеже приведена система автоматического регулирования для реализации данного изобретения,Система включает отстойник 1, подогреватель 2, датчик 3 рахода, датчик 4 уровня, датчик 5 температуры, датчик 6 и 7 концентрации кислоты, датчик 8 плотности кислоты, регуляторы 9-14, регулирующие орга" ны 15-19.Способ осуществляют следующим образом.Стабилизируют расход исходной кислоты, подаваемой на упаривание. Для этого датчиком 3 измеряют расход исходной кислоты и этот сигнал направляют на вход регулятора 10, куда также подают сигнал задания. Эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например, по ПИ-закону сигнал, который подают на регулирующий орган 17, установленный на линии подачи исходной кислоты, и, тем самым, стабилизируют подачу кислоты на упаривание. Стабилизируют уровень в подогревателе 2 изменением расхода откачиваемой со стадии упаренной кислоты. Уровень измеряют датчиком 4, сигнал с выходо которого, а также сигнал задания подают на регулятор 11. В регуляторе эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например, по ПИ-закону, сигнал, который подают на регулирующий орган 18, установленный на линии отвода готовой упаренной кислоты, и стабилизируют, тем самым, уровень в подогревателе. Для стабилизации концентрации ЭФК в отстойник 1 и интенсификации процесса упаривания подают часть исходной кислоты в подогреватель 2 и регулируют эту подачу и подачу циркуляционной кислоты из подогревателя в отстойник в зависимости от концентрации исходной кислоты и корректируют эти подачи по концентрации готовой упаренной кислоты. С этой целью измеряют датчиком 6 концентрацию исходной кислоты и сигнал от датчика направляют на вход регулятора 14. На другой вход регулятора подают корректирующий сигнал. В регуляторе 14 по этим сигналам формируют выходные сигналы, направляют их соответственно на регулирующие органы15 и 16 и изменяют, тем самым, подачу исходной упариваемой кислоты в подогреватель, а, следовательно, при стабилизированном ее расходе и в отсгойник, а также подачу циркуля ционной кислоты из подогревателя в отстойник.Корректируют подачи исходной кислоты в подогреватель и циркуляционной кислоты в отстойник при отклонении концентрации готовой кислоты от задания изменением корректирующего сигнала регулятору 14, Для этого измеряют датчиком 7 концентрацию готовой кислоты и сигнал с выхо да датчика направляют на вход регулятора 9, на второй вход которого подают задание. Эти сигналы в регуляторе сравнивают, формируют, например, по ПИ-закону сигнал и направ ляют его на регулятор 14.Применение в данном способе, в отличие от прототипа, подачи исходной кислоты и в подогреватель и регулирование этой подачи, а также 25 подачи циркуляционной кислоты из подогревателя в отстойник в зависимости от концентрации исходной кислоты обеспечивают инвариантностьмосновной регулируемой величины (кон- З 0 центрация готовой кислоты) к основному возмущающему воздействию (концентрация исходной кислоты), что повышает качество регулирования.оррекция перераспределения Рас 35 ходов кислот между аппаратами улучшает качество стабилизации концентрации готовой кислоты при воздействии неучтенных возмущений.Повышение качества стабилизации 40 концентрации в отстойнике благоприятно сказывается на процесс осаждения твердых примесей.Наилучшие условия для осаждениятвердых веществ возникают при определенной концентрации ЭФК в отстойнике. Это значение составляет 427 РО 5. Поэтому стабилизации концентрации в отстойнике в условиях воздействия возмущений обеспечивает повыше ние качества упаренной ЭФК, в частности, по содержанию твердых примесей.Стабилизация концентрации в отстойнике достигается за счет ловы шения управляемости и информативности, что,в свою очередь, обеспечивается введением новых регулируемых и регулирующих переменных, а также приемов регулирования.Основным возмущением являются колебания концентрации исходной кислоты, подаваемой на стадии фильтрации на упарку. Диапазон этих колебаний составляет 23-327, Р О Использование нового регулируемого параметра - концентрации исходной кислоты, позволяет получать информацию об изменении концентрации непосредственно в момент приложения возмущения к объекту. Одновременно использование нового регулирующего воздействия - перераспределение исходной кислоты между отстойником и подогревателем, позволяет в зависимости от интенсивности возмущения воздействовать одновременно на обе стадии процесса, что обуславливает повышение управляемости процесса.Улучшению информативности и управляемости способствует включение в контур регулирования концентрации упаренной кислоты. Введение этой регулируемой переменной позволяет селектировать неучтенные возмущения на процесс относительно только концентрации кислоты в отстойнике, а не плотности, как в прототипе, являющейся интегральной характеристикой процесса упарки. Использование такой избирательной регулируемой переменной и регулирование по ней расхода рециркулирующей кислоты, а также корректирование перераспределения исходной кислоты позволяет эффективно подавлять воздействия неизмеряемых возмущений. Использование двух регулирующих воздействий (вместо одного в прототипе) положительно отражается на управляемости процесса, в частности повышается быстродействие системы стабилизации концентрации упаренной кислоты, что улучшает качество процесса упаривания.Процесс осаждения (кристаллизации) твердых веществ в отстойнике зависит не только от концентрационного, но и от температурного режима. В частности изменение температуры влияет на растворимость твердых примесей в кислоте. Это обстоятельство использовано для стабилизации плотности упаренной кислоты регулированием температурного режима в подогревателе. Для этого температуру1201222 Составитель Г. ОгаджановРедактор Л, Долинич Техред И.Асталош Корректор Л, Патай Заказ 7917/19 Тираж 461 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 измеряют датчиком 5 и сигнал с его выхода, а также задание направляют в регулятор 12. В регуляторепо величине сравнения этих сигналов формируют, например по ПИ-закону, сигнал, направляют его на регулирукиций орган 19 подачи пара, и, тем самым, стабилизируют температуру в подогревателе на заданном уровне. Задание корректируют по плотности упаренной кислоты, которую измеряют датчиком 8, Сигнал с выхода датчика 8 направляют на регулятор 13, куда также подают задание. В регуляторе эти сигналы сравнивают и по величине рассогласования формируют, например по ПИ-закону, сигнал, который и служит заданием по температуре в подогревателе.Применение в данном способе коррекции температуры в подогревателе по плотности упаренной кислоты обеспечивает повьппение качества упаренной кислоты. Действительно, качЕство упаренной кислоты зависит не только от ее концентрации, но и от содержания в ней примесей. В свою очередь, плотность упаренной кислоты, при прочих равных условиях, определяется количеством твердых примесей в ней. А так как температуры ,в отстойнике и подогревателе однозначно взаимосвязаны, то регулирование в подогревателе вызывает изменение растворимости твердых в кислоте, а следовательно, и плотности продукта.Данный способ автоматического 1 О регулирования процесса упариванияэкстракционной фосфорной кислоты по сравнению с прототипом обеспечивает за счет использования новых регулируемых переменных - концент рация упариваемой и упаренной кислот, регулирующей переменной - подача части упариваемой кислоты в подогреватель, а также приемов регулирования - перераспределения упарива емой кислоты в зависимости от ееконцентрации и концентрации готовой упаренной кислоты, и корректировка температурного режима процесса по плотности упаренной кислоты повы шение качества упаренной кислоты, вчастности стабилизацию концентрации и содержания твердых примесей эа счет улучшения информативности, управляемости процесса и достижения ЗО инвариантности к основным возмущениям на процесс.