Способ управления процессом переработки газов дистилляции в производстве карбамида

(19 273/04, 6 05 я)з С ПИСАНИЕ 3 ЙЙ Я 1 НМБХБЛ 1 ЗОБ Т ИЯ К АВТО Газообр бопроводу 1 ха по труб поступают синтеза в ко роводу 6 по твором ка отделения с карбамат ам азная двуокись у и небольшое коопроводу 2.по трубопроводу торую иэ эжекто ступает жидкий рбамата аммо интеза, содержа мония, воду. не ерода по тручество воэдумешиваясь, в колонну 4, а 5 по трубопммиак с расия, Плав иэ ий карбамид.ореагировавпоясГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ ДИСТИЛЛЯЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАРБАМИДА(57) Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами, может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида и позволяет повысить производительность процесса, Способ заключается в регулировании температуры раствора углеаммонийных солей (УАС) на выходе из промывной колонны изменением расхода жидкого аммиака. Алгоритм управления заключается в Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида.Цель изобретения является повышение производительности процесса.На чертеже представлена схема, няющая предлагаемый способ. следующем; измеряют расходы воздуха, диоксида углерода на входе в колонну синтеза, расход жидкого аммиака на входе в эжектор, температуру плава на выходе дистилляционной колонны низкого давления, давление дистилляции второй ступени, задают степень отгона аммиака, разложения карбамата аммония в колонне дистилляции среднего давления, рассчитывают.неиэмеряемые параметры: покомпонентный расход газового потока, покомпонентный общии расход потока плава на входе в колонну, дистилляции среднего давления, расход газовой фазы на выходе иэ колонныдистилляции среднего давления, степеньотгонки аммиака и диоксида углерода в колонне дистилляции низкого давления, по- щкомпонентный расход газо-жидкостнойсмеси на входе в промывную колонну, поэтим значениям определяют требуемуютемпературу раствора УАС на выходе промывной колонны в зависимости от заданно- Яго соотношения концентраций аммиака иводы в растворе УАС и в соответствии срассчитанной требуемой температурой рраствора УАС изменяют расход жидкого аммиака. 1 ил, 1668354ший аммиак, двуокись углерода, пройдя ряд аппаратов, дросселируется и по трубопроводу .7,а также Неконденсированные газы из отделения синтеза по трубопроводу 8 поступают в колону 9 дистилляции сред него давления. Здесь происходит разложение карбамата аммония на аммиак и двуокись углерода за счет тепла, подводи- мого конденсатором высокого давления, Плав карбамида собирается в нижней части 10 колонны 9 и по трубопроводу 10 направля, ется в колонну 11 дистилляции низкого , давления, где как и в колонне 9 под дейст вием подводимого тепла осуществляется разложение остаточного карбамата аммо ния на аммиак и двуокись углерода. Газы дистилляции йиэкого давления по трубопроводу 12 поступают в конденсатор 13, предназначенный для абсорбции газов.Жидкая фаза с концентрацией карбамида 20 72-75 Оь по трубопроводу 14 направляется в отделение выпарки, В конденсатор 15 по трубопроводу 16 подаются газы дистилляции среднего давления, где осуществляется частичная абсорбция - конденсация газов 25 дистилляции потоком раствора углеаммонийных солей со ступени дистилляции низкого давления. Гаэожидкостную смесь из межтрубного пространства конденсатора 15 потрубопроводу 17 направляют в про мывную колонну 18, в которой получают рециркулируемый в реактор синтеза карбамида раствор углеаммонийных солей, поступающих по трубопроводу 19, Промывная колонна 16 орошается жидким аммиа ком из трубопровода 20.Система управления процессом состоиг из датчика 21 расхода воздуха на входе ,в колонну 4 синтеза, датчика 22 расхода двуокиси углерода на входе в колонну 4 40 синтеза, датчика 23 расхода жидкого аммиака на входе в эжектор 5, датчика 24 давления газовой фазына выходе из колонны 11 ,дистилляции низкого давления, датчика 25 температуры плава карбамида на выходе 45 из колонны 11 дистилляции низкого давле"ния, датчика 26 температурц раствора углеаммонийных солей на выходе из промывной колонны 18, воздействующего . на клапан 27 расхода жидкого аммиака че реэ вычислительное устройство 28 и регулятор 29.Случайные изменения нагрузки, колебания технологического режима отделения синтеза карбамида, количество и состав газов дистилляции среднего давления, а также состав раствора углеаммонийных солей низкого давления изменяются, что влечет за собой изменение количества и состава газожидкостной смеси, подаваемой в колонну 18, а также температуры раствора углеаммонийных солей на выходе из колонны 18, вследствие чего меняется состав углеаммонийных солей; что непосредственно влияет на процесс синтеза карбамида.Способ управления процессом переработки газов дистилляции осуществляется следующим образом.По сигналам от датчиков 21-23 соответственно расхода воздуха О воз. расхода двуокиси углерода в колонну 4 синтеза О д.у, расхода жидкого аммиака в эжектор 5 О ж,а, а также на основании уравнений материального баланса и математических моделей аппаратов определяют покомпонентнцй расход газового потока Оз, поступающего по трубопроводу 8 в колонну 9,Газовый поток Ов содержит три компонента: аммиак (Ов),двуокись углерода (ОУед 4), ииерты (О"(ОЙ) = (0,008563 -0,0171) 2+0,0338(Од,уОвоа )-13,286 Оат,д;Овд У) =0,0027а.(1-хв)+ ОЬУ).): ,О 1) =1,1 О,где- малярное соотношение ИНз:С 02 на входе в колонну 4 синтеза;а -степень разложения карбамата аммония в колонне дистилляции среднего давления;хв-степень конверсии двуокиси углерода в карбамид в колонне 4 синтеза;2 - некоторая переменная, определяемая по сигналу от датчиков 21 и 22. 6 10хв е 5-2,2910 хвэ По сигналу от датчиков 22 и 23 определяют покомпонентный расход аммиака, двуокиси углерода, воды О 19 в потоке углеаммонийных солей, выходящих из промывной колонны 18 по трубопроводу 19 в отделение синтеза;О 15 = -2.01 10 -6,21 Од,у, +9,2у 1 5-2 5 2 Ож,а.О+у) = 4,64 10 +2,41 10 хв,9 10 Ож,а.- -9,30 Оду, ив+У,77 10 Оду Ои.в.2О 3 =-1,51 10 -4,75 Од,у д.хв+5 85 Од.у. Ож.а 10 3,95 10 хвО ж.а.По сигналам от датчиков 21 - 23 и по- компонентному расходу углеаммонийных солей определяют покомпонентный и общий расходы потока плава, поступающего по трубопроводу 7 в колонну 9;.(а) (д.у.) 6(4) (в)где 6-,относится к карбамиду, содержа 6щемуся в этом потоке.Го данным расходам плава и газа на 10входе в колонну 9 определяют расход газовой фазы, выходящей потрубппроводу 16 изколонны 9;616=0,19 6 у)+(67-0, 1967 (1=(4) 15воз67 - 0,19,6 возгде ав -общая степень отгонки летучихкомпонентов в колонне 9.По сигналам от датчиков 24 и 25 соответственнотемпературы плава Ьл карбамида на выходе из колонны 11 дистилляциинизкого давления и давления дистилляциивторой ступени Рд определяют степень отгонки аммиака а 1 и двуокиси углеродаа 9) в колонне 11:а 11 -=0,051 - + 0,586:Ро.л РРо 30а 19 у ) =0,017 - -+0586:Рдгде Г-равновесное давление пара наджидкостью в колонне 11 дистилляции низ-;ого давления,Р схр(2,3036,135 0,31 тти273 + толт1,507 и -1,608 п),где и , и, и -малярная концентрация аммиА 44 Вака, карбамида и воды в илаве, выходящемиз лолонны 11,Молярные концентрации и, и, и ив определялот из уравнений материального баланса и математических моделей аппаратов:45 Оа С,О Ы,;ГЧТ Озг(Ы.лл.Ы.л 4 лСьл оОО Г лЫЬ 4,"Г "ТТ 4 Ы, а 41 Сь Г 14 444994 ЬК)лГЧ ф4 44 ООс .Гл с", 99 Г, Отл ы," ГТ оа 4 лл,-слт олт ы,"лслль Очьь 4 Г слГл ОлчГ Отт к Г 1 064 ылс 1 Отт ы" лсчч ОЧЧОыь(д) (к д 1где аль и ав- степень оггона аммиака и разложения карбамата аммония в колонне 9. По данным величинам г 1 окомпонелнтных расходов аммиака, двуокиси углерода, поступающих в потоке плава в колонну 9,по- компонентных расходов аммиака, двуокиси углерода в потоке газа, поступающих по трубопроводу 8 в колонну 9, а также стег 4 еней отгона летучих компонентов определяют покомпонентный расход газожидкостной смеси, поступающей по трубопроводу 17 в промывную колонну 18: 65 =6 0,19+69 у 0,77 а" +60,81 а 6-Юу 0,77 сй+61 0,81(1-а)+6+69 у.0,77(ад) а 11 д 6 Фу = 0,998 6 Р г 4 + (67 - 0,998 ко" Юу + 6 Р ) аФ 1 уЗатем осуществляют расчет температуры раствора углеаммонийных солей внизу колонны 18 (й 19,р) для заданного олношения концентраций аммиака к воде в растворе углеаммонийных солей (В):т 19,р=65,9-1,11 10 . 61 г,8510 4.69 Р+9,9901 0 617 В.Рассчитанное в вычислительном устройстве значение температуры раствора углеаммонийных солей на выходе из колонны 18 сравнивают с сигналом от датчика 26 и в зависимости от величины их разности воздействием на клапан 27 изменяют расход жидкого аммиака в промывную колонну 18.Все расчеты по приведенныл 1 формулам выполняются с помощью вычислительной машины 28, и которую вводится вся необходимая информация от датчиков 21-23 расходов, датчиков 25 и 26 температуры и датчика 24 давления (штрих-пунктир).Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаемого карбамида за счет обеспечения заданного отношения концентраций компонентов в растворе углеамл 1 онийных солей по сравнению с известным. Преимущество предлагаемого способа заключается в увеличении на 0,11(т объема выпуска продукции(или на 528 т в год), что приводит к снижению себестоимости 1 т карбамида..: ,.ь1Г . - ; (. ;; УОЛ п ь.,ходс цромьзной колонны Вычисляют поко: ПонестныЙ и общиЙ оасходы потока пладй, )Остуцуз(01)1 10 Б КОЛОННУ ДИСТИЛЛЯЦИИ ( реднего давле 1 И(5. По заданному значению ОбщеЙ стегени ОТГОнки летучих компо нентов в колонне дистилляции среднегоЕ;" и ЕНИЯ. ВЫЧИ(СЛЕН НЫМ ЗНЛЧЕНИЯМ РВСХО, .:В ьМь 1 ака, карбамида и общего расхода цо уука и(Вва Гч тупа(ощеГО В кОлонну д(и- Г(И(15(ЦИИ СРЕп. ЕУО Дав( ЕИЯ, И ВЫЧИСЛЕН- п)д"у ЗНВЧСНИЮ раСХО(а ИНЕрТОВ ВВЗОВОМ ПоОКЕ Псс(УЦВ 0ЕМ В Ко(ЗОНН ДИСТИЛЛЯ:.(Ии :,реднего давления вычисляют расход азовОЙ аЗы на "ыходе ХОлОнны дистилля(.(Ии соеднего,у;авления, по заданным значени 5 м степени от Она аммиака и Оазлохке 1 ия (аооаматз аммочия В колонне дистилляции среднеГО давления, вычислен -(ЬМ 3 НВЧЕНИЯМ ПОКОМГ(ОНСНТНОГО РВСХОДа югска плана и Газового потока, поступаю(,"(Х В КОЛОННУ Д 1 1 С.(.ИЛ,( Я Ц(ЛИ СРЕДНЕГО ДВВЛЕ- ция. и расхода азовой фазь на выходе колоннь дистилляции среднего давления :.ьЧ( сляют(:10 лярнье сНценту)аии амми-. ака, карбамида и Воу(ы в плаве на вьуходе ;(:;лц;ны дистилляции низког давления, по из( еоенны,. значеуИЯ ДзвлениЯ В колонне п,стИЛЛЯРИИ НИЗКОГ(3 1 В 1)(ЕНИЯ, ТЕМЦЕРатУ Ы ПЯ Р а Н В Ы х ц л у-;," ц ( 0 (1 ; ( Ь л ,;," И, я ц И И И 3 КОГО давЕНИ 5 И Г ,1;ЛЕ(1 (ЫМ 311 ВЧЕНИ;:. Л МУ)Л 5(ОНЬХ КОН Е 1 "( "; )ММ;1 а 1(а, КВР 3 (Кда и воды (1 цла(е Яц Вьходе колонны (СТЛЛ(ЯЦИИ В .СляО С:ОУ)СНЬ СТГО 1 КИ ; М М И а К а И Д Б(О К ", У. И ,(Г Л : "., 0. а В К ОЛ 0 Н Н Е ДИ" С 5 ( (Л Я Ц И (Г3 1 У О У 0 Д а Ь Л С НЯ, Ц 0 3 3 Д а Н Н Ь М ;а"(3ЛЬ( С (ЕПЕНИ От ОН, аьМ(у 5(ка И раз и Зх(е 1;(т(5 каб(3.к(а -. Ву:01(я 8 кОЛОнне д ст(:Л(5(О(11 (;РепНЕГР паВЛЕЦИЯ ВЫЧИСЛЕННЬМ 3" ачениям ра ход л";М 1(3 и двОкисиуУРода В ГОКЕ Г(ЛЬ(:И Ра ОВОМ ГОТОКЕ, Ц,: Ст" ,Ь 10 Ц(Х Х В Л 011, и И С ) ИЛ 1 Я Ц И И С 1) Сд;(3 О Дая(РНИЯ, ( ЕЦ .; Цтговка аммиака"ЯУО С 1 7(,ЕГ)СДа . . 1:1Е ДИСТ ИЛЛЯ ЦИИ, 101 ул.Га инат "Патент", г,Производственно-издательский Заказ 2624 Тираж 245 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5