Способ управления процессом концентрирования азотной кислоты

(59 4 С 01 В 21/44, С 05 р 27 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ической ократить ой кисло ключающе затопл тильник менени колонны концентрировав н 15, ата исполните коррект азотной зователь.1 с камерой центрации регулятор 1 иле ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 373709, кл. С 05 Р 27/00, 1971.Авторское свидетельство СССР У 597670, кл. С 07 С 93/04, 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОН ЦЕНТРИРОВАНИЯ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к спосо,бам управления процессом концентрирования азотной кислоты, может быть использовано в химической и нефтехимьппленности и позволяет расход пара и потери азот" ы. Способ реализуется САР, контур регулирования уров ния межтрубного объема ким расхода парового конде ик 16 уровня, регулятор ьный механизм 17) и дваующих контура: по расходу слоты (датчик 14, преобра, сумматор 12, связанный задания блока 12) и по кон азотной кислоты (датчик 9, 10, связанный с блоком 12)Изобретение относится к управлениюпроцессом, концентрирования. азотнойкислоты и может быть использовано вхимической и нефтехимической промьппленности при автоматизации, например,производстваконцентрированной азотной кислоты с применением в качествеэкстрагента водного раствора нитратамагния,Цель изобретения - сокращение расхода пара и потерь азотной кислоты.На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемогоспособа.Неконцентрированная азотная кислота и водный раствор нитрата магния(не показан) по трубопроводу 1 поступают в колонну 2 экстрактивной ректификации. Стекающий в низ колонныраствор нитрата магния связывает воду, выделившуюся при концентрированииазотной кислоты, и по линии 3 поступает в кипятильник 4, в который также подается пар по линии 5,Образующаяся в кипятильнике 4 парожидкостная смесь по линии 6 поступает в сепарационный объем куба ко.,лонны 2, в котором происходит разделение смеси на отработанный плав нитрата магния, выходящий по линии 7, исмесь паров воды и азотной кислоты(соковый пар), частичная конденсациякоторых происходит на размещенном всепарационном обьеме конденсационномустройстве 8. Содержание азотной кислоты в полученном конденсате опреде-,ляется анализатором 9, выходной сигнал которого поступает в качествепеременной величины в регулятор 10.В качестве задания этому регуляторуподают сигнал по линии 11, соответствующий требуемой концентрации азотной кислоты, величина которой определяется необходимой величиной содержания азотной кислоты в растворе нитрата магния на выходе из колонны вкипятильник. Выходной сигнал регулятора 10 поступает на суммирующий блок 12, в который через преобразователь 13 поступает также сигнал от датчика 14 расхода азотной кислоты в колонну 2. Выходной сигнал блока 12 в качестве задания поступает в регулятор 15, переменной величиной которого служит сигнап датчика 16, характеризукнций текущее значение уровня затопления кипятильника 4. Выход регулятора 15поступает на клапан 17 выдачи парового конденсата из кипятильника.Сущность способа заключается в следующем. При изменении (например, уменьшении) нагрузки по, неконцентрированной азотной кислоте (сырью) сигнал от датчика 14 через преобразователь 13 и блок 12 изменяет (увеличивает) задание регулятору 15, выходной сигнал которого при этом изменяет положение (прикрывает) клапана 17 выдачи конденсата. При этом в кипятильнике начинает изменяться (увеличиваться) 10 15 уровень конденсата, который по завершении переходного процесса устанавливается на новом заданном значении, обеспечивающем новое (уменьшен 20 ное) потребление пара, соответствующее измененной (уменьшенной) нагрузке колонны 2 по сырью, В условияхнеконтролируемых возмущений новоеположение уровня затопления обеспечивает грубое соответствие тепловогорежима измененной нагрузке колонныпо сырью. 11 ри этом возможно изменение (например, уменьшение) содержания азотной кислоты в растворе нитра 30 та магния, поступающем в кипятильник,и, как следствие этого, изменение(уменьшение) кислоты в конденсатесокового пара в устройстве 8 и отра.ботанном плаве на выходе из колонны.35 Измененный (уменьшенный) при этом,сигнал от анализатора 9 поступает нарегулятор 10, вызывает рассогласование между этим сигналом и заданием,что приводит к изменению (увеличению)40 выходного сигнала регулятора 10, который корректирует (увеличивает) задание регулятору 15. При этом выходрегулятора .15 воздействует (закрывает) на клапан 17 выдачи конденсата45 из кипятильника, что приводит к изменению (уменьшению) поступления парав кипятильник и к изменению (уменьшению) отгонки соковых паров от него,В результате интенсивность испарения50 азотной кислоты в колонне изменяется(уменьшается), что приводит к изменению (увеличению) концентрации кислотыв плаве, поступающем из колонны в кипятильник, в сторону, противополож 55 ную изменению этой концентрации вначале процесса корректировки, и,как следствие, к такому же изменению(увеличение) концентрации кислоты вконденсате устройства 8,1303550является при этом характеристикойстепени достижения необходимого уровня теплового баланса в колонне, астабилизация ее на заданном значениия 5 позволяет вести процесс с минимальными удельными затратами пара. Однако автоматическое измерение концентк,рации С затруднено из-за легкойкристаллизации и сильной агрессивносй 10 ти плава нитрата магния, В качествепараметра, косвенно характеризующегокн- концентрацию С , может быть принятаконцентрация НИОз в соковых парахлдр(С д ), поступающих в колонну из15 кипятильника, поскольку для тройнойсистемы нитрат магния - вода - азоти ная кислота в условиях ее кипениясуществует однозначная зависимостьмежду концентрацией НИО в тройной20 смеси и ее концентрацией в бинарной смеси кислота - вода,Поэтому управление концентрациейазотной кислоты в соковых парах (илиеконденсате этих паров) эквивалентнО:25 управлению концентрацией в плаве напвыходе, колонны концентрирования иможет обеспечить поддержание теплового баланса колонны на минимально По завершении переходного процесса величина концентрации азотной кислоты, измеряемая анализатором 9, принимает заданное значение, а потребление пара в кипятильнике становитсминимально возможным в данных условиях распада, который обеспечиваюткак кондиционный продукт, так и минимальные потери азотной кислоты,,При увеличении содержания азотнокислоты в р аствор е, поступающем вкипятильник, и, следовательно, в коденсате сокового пара в устройстве8 регулятор 10 уменьшает задание регулятору 15, что приводит к уменьшению уровня, увеличению поступленияпара в кипятильник, усилению отгонкпаров воды и кислоты из yлава иуменьшению содержания азотной кислоты в конденсате сокового пара вустройстве 8.Таким образом обеспечивается необходимый подвод тепла в колонну вколичестве, обеспечивающем испаренифлегмы и дегидратацию сырья, Это тело вносится в колонну 2, в основномсоковыми парами (смесь паров водыи азотной кислоты), поступающими изкипятильника 4.30Основным показателем, характеризующим соотношение между количествомтепла, необходимым для процесса концентрирования азотной кислоты, иколичеством тепла, приходящим из кипятильника, является концентрацияазотной кислоты в плаве, поступающемкиз колонны в кипятильник (С, ),кПри этом увеличение С, свидетельствует о недостатке соковых паров иувелиЧении безвозвратных потерь кислоты с отработанным плавом нитрата магния,а уменьшение - об избытке соковыхпаров и о проскоке водяных паров наверх колонны, что приводит к увеличению расхода пара и ухудшению ка- .чества готового продукта вплоть добрака. В свою очередь, количествосоковых паров, выходящих из кипятильника, однозначно определяется количеством греющего пара, подаваемого вкипятильник.Таким образом, каждой нагрузке посырью и заданному значению флегмового числа соответствует определенноеминимальное количество греющего пара, обеспечивающее получение кондиционного продукта и потери кислотыкне более заданных. Концентрация Свозможном уровне по затратам пара, одновременно обеспечивая стабилизацию процесса концентрирования.Управление температурным режимом кипятильника 4 плава путем частичного затопления его межтрубного объема позволяет проводить процесс концентрирования с меньшими затратами пара по сравнению со способом управления температурным режимом путем изменения давления греющего пара в межтрубном пространстве, При этом экономия достигается за счет использования тепла конденсата.Техническое преимущество предлагаемого режима по сравнению с известным состоит в возможности стабилизации процесса путем использования информации, обобщенно характеризующей тепловой баланс колонны концентрирования при коррекции задания по уровню затопления в межтрубном,объеме кипятильника при условии максимально допустимого давления пара на агрегат, 1 Технико-экономический эффект "от внедрения предлагаемого способа состоит в экономии пара за счет поддержания его расхода на минимально возможном значении, обеспечивающем заданное качество ведения процесса,Способ управления процессом концентрирования азотной кислоты путем регулирования уровня затопления меэСоставитель Г.ОгаджановТехред А.Кравчук . Корректор Л.Пилипенко Редактор Т.Митейко Тираж 456 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1272/26 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 13035506в экономии пара за счет использова- трубного объема кипятильника колонны ния тепла парового конденсата при концентрирования изменением расхода работе кипятильника в режиме затопле- парового конденсата из него с коррекния, в сокращении пртерь азотной цией по расходу сырья на колонну, кислоты за счет поддержания ее кон о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, центрации в отработанном плаве на с целью сокращения расхода пара и уровне не выше заданного. потерь азотной кислоты, конденсируютчасть паров смеси на выходе кипятиль- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ника, измеряют концентрацию азотной10 кислоты в ней и дополнительно корректируют расход парового конденсата из кипятильника в зависимости от измеренной концентрации азотной кислоты.