Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком

(54) СПОСОБ АВТ РОВАН 11 Я ПРОЦЕСС ФОРНО 11 КИСЛОТЫ (57) Изобретени тиэации химичес ИАТИЧЕСКОГО РЕНЕЙТРАЛИЗАЦИИА 111 1 АКОг 1относится к аих производствовано в промышлдству минеральудобрений, нафоса и др. Цел УЛИтома- и мог быть исполь енности по фосфорсо оизв жащи ри ммофо с а,томатии можетностиосфорэации химическ оиэ быть использованопо производству мисодержащих удобрефоса, диаммофосаЦель изобретенизводительности пр промышле ьныхаприм нер ий,ие про- чества выше пульпы а чери предистемв сосРН) 1(ФАН еже приведена ема реалиа лагаемого спос включает объе аве реактора-н и форабсорбера ба.т управлейтрализат ни ратор итрализаОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР) 564296, кл. С 05 В 7/00,Авторское свидетельство1240756, кл. С 05 В 7/00 Изобретение относится изобретения является повышение производительности процесса и качествапульпы, Способ предусматривает регулирование соотношения расходов фосфорной кислоты в форабсорбер-нейтралиэатор (ФАН) и аммиака в реактррнейтрализатор (РН) с коррекцией потемпературе продукта в реакторе, вычисление количества непрореагировавшего аммиака в РН по измеренным значениям расхода, плотности и температуры фосфорной кислоты, температурпродукта в реакторе и частично аммониэированной фосфорной кислоты навыходе ФАН, расхода или плотностиэтой кислоты, и стабилизацию этоговычисленного значения количества непрореагировавшего аммиака изменениемподачи стоков абсорбции в РН с коррекцией по температуре в РН и подачифосфорной кислоты в ФАН, 1 ил. На нейтрализацию подаются потоки 3-5 фосфорной кислоты, аммиака и стоков абсорбции. Из реактора выводится пульпа 6 и парогаэовая смесь 7 которая, проходя через ФАН, частично аммонизирует поступакщую на нейтрализацию кислоту и далее в виде потока 8 подается в абсорбционное отделение для дальнейшей очистки от амми ака. Из абсорбционного отделения парогазовая смесь с остатками аммиака выбрасывается в атмосферу, Иэ ФАН в РН частично аммонизированная кислота поступает в виде потока 9.(7) Система управления содержит установленные на потоке 3 фосфорной кислоты датчики 10-12 для измерения рас. хода плотности и температуры соот 95 ветстненно, клапан 13 и стабилизирующий регулятор 14, на потоке 9 частично аммонизированной кислоты - датчики 15 или 16 для измерения соответственно расхода или плотности и датчик 17 температуры, на потоке 4 аммиака - датчик 18 расхода, клапан 19 и стабилизирующий регулятор 20, на потоке 5 стоков абсорбции - датчик 21 расхода, клапан 22, стабилизирующий регулятор 23, а также содержит датчик 24 температуры пульпы в реакторе, вычислительное устройство 25 величины потока непрореагировавшего в РН аммиака по поступающим в него сигналам от датчиков 1 О, 11, 12, 17 и 24 и сигналу либо от датчика 15, либо от датчика 16, регулятор 26 с эадатчиком 27 потока непрореагировавшего в РН аммиака, регулятор 28 с эадатчиком 29 температуры пульпы в РН, блок 30 соотношения и сумматор 31, причем выход блока 25 подключен к регулируемому входу регулятора 26, выход которого подключен к задающему входу стабилизирующего регулятора 14 и первому входу сумматора 31, выход регулятора 28 подключен к второму входу сумматора 31 и к входу коррекции коэффициента соотношения блока 30, выход последнего подключен к задающему входу стабилизирующего регулятора 23. Для работы системы достаточно включения одного иэ датчиков 15 или 1 Е . Способ осуществляют следующим образом,При работе контура регулирования температуры допустим произошло повышение (уменьшение) температуры в реакторе. Это означает, что увеличилась (уменьшилась) концентрация поступающей на нейтрализацию потока 3 Фосфорной кислоты. По сигналу от датчика 24 температуры регулятор 28 увеличивает 50 (уменьшает) соотношение расходов аммиака и фосфорной кислоты для стабигдег.о - температура частично аммониэированной в ФАН кислоты; лизации мольного соотношения, При этом регулятор 28 через сумматор 31 увеличивает (уменьшает) подачу стоков абсорбции н реактор, поддерживая тем самым н пульпе постоянное влагосодержание,В результате количество подаваемой со стоками абсорбции влаги увеличивается (уменьшается), а это приводит к компенсации того количества энергии, которая введена в систему за счет изменения концентрации кислоты. В конечном итоге температура в реакторе уменьшается (увеличивается) до значения, предшествующего действию возмущенияПри работе контура регулирования потока непрореагировавшего аммиака вычислительное устройство 25 функционирует по следующему алгоритму.Вычисляют расход Ро частично амминиэированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 16 плотности и плотность о частично аммо.онизированной кислоты, если к системе управления подключен датчик 15 расхода:1 Р - 1Р = Р (1)Ф Ро = - (Р - 1) + 1, (2)огде Р ,- соответственно расход иплотность фосфорной кислоты в ФАН.Вычисляют концентрацию фосфорной кислоты до и после ФАН соответственно:1. = 1,3 (1 - в в ) 1003,Рр(4)Затем вычисляют удельную энергию конденсации пара в ФАНг мо = 2500 2 42 сн 1 (5) где г. - температура в нейтрализаторе, С,Вычисляют теплоемкость фосфорной кислоты на входе н ФАН по формулеС = 4, 19 - 0,00378. (6)Вычисляют массовый поток непрореагировавшего в нейтрализаторе аммиака по формуле С, Со - теплоемкость кислоты соответственно до и после ФАН;5 14коэффициент, учитывающий ка-кая доля парогазовой смесиотбирается иэ нейтрализатора для полного смешения спотоком фосфорной кислотыв ФАН (зависит от конкретного конструктивного исполнения ФАН, например0,35);Джа = 5790- удельная энергия обраэокгвания моноаммонийфосфатав результате реакции в ФАНкислоты с аммиаком. Допустим при неизменной нагрузкеувеличилось (уменьшилось) вычисленноеустройством 25 значение величины .Это свидетельствует о том, что изменились действующие на процесс неконтролируемые возмущения, например изменился в кислоте состав примесей, увеличилась (уменьшилась) вязкость пульпы, а значит, ухудшились (улучшились)условия реакции.Регулятор 26, сравнив. сигналы отустройства 25 и задатчика 27, вырабатывает управляющее воздействие,которое при помощи стабилизирующегорегулятора 14 (уменьшает) увеличиваетподачу на нейтрализацию фосфорнойкислоты. При этом сигнал от устройства 26 через сумматор 31 при помощистабилизирующего регулятора 23 одновременно уменьшает (увеличивает) подачу стоков абсорбции в требуемойпропорции с изменением подачи фосфорной кислоты, чем обеспечивается сохранение на прежнем уровне заданнойвлажности пульпы. Изменение расходафосфорной кислоты вызывает изменениезадания стабилизирующему регулятору20 расхода аммиака через блок 30 соотношения. Регулятор 20 уменьшает(увеличивает) расход аммиака, сохраняя тем самым в пульпе мольное отношение аммиака и пятиокиси фосфора,Уменьшение (увеличение) подачи реагентов на нейтрализацию увеличивает(уменьшает) время их пребывания вреакторе, что приводит к уменьшению(увеличению) выделения аммиака с па-.рогазовой смесью,Таким образом, регулятор 26 воздействует на расходы фосфорной кислоты и стоков абсорбции, а через расход фосфорной кислоты и на подачуаммиака до тех пор, пока поток проре 91864агированшего аммиака иэ реактора невосстановится на уровне того прежнего значения, которое определяетсязадатчиком 27.5В результате функционирования реализующей предлагаемый способ системыуправления на абсорбцию с потоком 8поступает то количество аммиака, которое устанавливает человек-оператор.При обеспечении максимальной производительности реактора сепараторустанавливает такое предельно допустимое задание регулятору 26, котороесоответствует допустимым санитарнымнормам выбросов аммиака в атмосферулибо допустимой нагрузке абсорбционного отделения. Эта величина легкоустанавливается экспериментальным путем для каждого конкретного оборудования цеха.Таким образом, обеспечение возможности контроля выбросов аммиака изреактора и управление их интенсивно 25 стью позволяет в предлагаемом способеуверенно работать на повышенных иблизких к критическим нагрузкам реактора,Предлагаемый способ позволяет повысить также качество пульпы, поскольку стабилизация выбросов аммиака из реактора автоматически влечетза собой стабилизацию их содержанияв пульпе. Так, например, уменьшение35содержания аммиака в пульпе как пра)вило, сопровождается его увеличениемв парогазовой смеси. На данное возмущение описанная система оперативноотреагирует не увеличением подачи аммиака в реактор, а уменьшением подачи фосфорной кислоты, Реакция системы оказывается высокой из-за незначительного запаздывания в парогазовоймагистрали и небольшой по сравнениюс реактором инерционностью ФАН.Дополнительное повышение качествапульпы достигается также благодаряналичию в системе управления компенсирующей связи на поток стоков аб 50сорбции при изменениях подачи фосфорной кислоты, которые вызываются регулированием потока непрореагировавшего аммиака,Предлагаемый способ эксперимен 55тально проверен на промышленном агрегате, При этом измерялись как расход,так и плотность частично аммонизированной кислоты. Это позволяет экспериментально проверить справедливость491864 формула изобретения ство непрореагировавшего в реакторенейтрализаторе аммиака и стабилизируют его иэменением подачи фосфорнойкислоты в форабсорбер-нейтрализатори стоков абсорбции в реактор-нейтралиэатор,Составитель Г.ОгаджановТехред Л.Олийнык Корректор Т.Малец Редактор Н.Гунько Заказ 3825/26 Тираж 391 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 формул (1) и (2), Среднеквадратичная погрешность оценки Р ипо данным формулам составляет не более 27.Для экспериментальной проверки формулы (7) при различных нагрузках измеряют расход абсорбционных стоков и содержание в иих аммиака, зная потери аммиака с выхлопными газами оп. ределявт его фактический массовый расход из нейтрализатора. Среднеквадратичная погрешность оценки по формуле (7) данного расхода составляет не более 2,7 Х.Опытная проверка системы регулирования позволяет снизить потребление воды абсорбционной системой на 153, выбросы аммиака в атмосферу уменьшить на 153, улучшить качество пульпы, уменьшить дисперсию колебания ее влажности и мольного отношения в 1,5 раза.При заданных санитарных нормах выбросов аммиака внедрение предлагаемого способа позволяет повысить про изводительность производства диаммофоса на 10-15 Х. 30Способ автоматического регулирования процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком, осуществляемого в последовательно установленных форабсорбере-нейтрализаторе и реакторенейтрализаторе, включающий регулирование подачи фосфорной кислоты вфорабсорбер-нейтрализатор, соотношения расходов фосфорной кислоты в форабсорбере-нейтрализаторе и аммиакав реакторе-нейтрализаторе с коррекцией по температуре продукта в реакторе-нейтрализаторе и регулированиеподачи стоков абсорбции в реакторнейтралиэатор в зависимости от температуры в реакторе-нейтралиэаторе,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения производительностипроцесса и качества пульпы, дополнительно измеряют плотность и температуру фосфорной кислоты, температуру,а также расход или плотность частично аммониэированной фосфорной кислотына выходе форабсорбера-нейтрализатора, по измеренным значениям расхода,плотности и температуры фосфорнойкислоты, температур продукта в реакторе и частично аммониэированной фосфорной кислоты на выходе форабсорбера-нейтрализатора, расхода или плотности этой кислоты вычисляют колнче