Способ автоматического управленияпроцессом получения мочевины

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик. ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ а 806678 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл, С 07 С 126/02 ,С 05 Э 27/00 22)Заявле 8628/23-26 0 9(2 соединением за рстееннвМ комитетСССРам изобретенийеткрытий ГееуДата опубликов РАВЛЕНИЯЧЕВИНЫ ОМАТИЧЕСКОГОМ ПОЛУЧЕНИ СО РО 4 ленка засистемпечивае иа-эа краствора Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности процессом получения мочевины иэ аммиака и двуокиси уг лероаа и может быть использовано в хи мической промышленности.Известен способ автоматического уцравления процессом получения мочевины из аммиака и двуокиси углерода, основанный на регулировании как измеряемых параметров, так и расчетных показателей процесса с помощью средств КИПиА в комплекте с УВМ и включающий регулирование расхода воды в узлы абсорбции конденсации в зависимости от соотноше ния Н О: СО на входе в колонну син теза РЗ.Однако положительный эффект от ис пользования этого способа возможен только при обеспечении отгона иэ реакционного плава на 1-ой ступени дистилляции значительной части воды и обеспечении рецикла избыточного аммиака, необходимого для протекания процесса синтеза.02.81 Бюллетень М 7 иия описания 25.02.81 с предварительным выделением и выведением его из системы аппаратов узла дистилляции, что существенно снижает энергетические показатели процесса и увеличивает его металлоемкость.з Известен также способ автоматического управления процессом получения мочевины с рециркуляцией углеаммонийных солей в колонну синтеза, включаю щий стабилизацию расходов исходных реа- О гентов в колонну синтеза, стабилизациюдавления, уровня и температуры продук-та в аппаратах, регулирование расхода свежей двуокиси углерода в колонну ректификации первой ступени дистилляции и регулирование расхода воды в аппараты абсорбции-конденсации газов дистилляции 2.Недос таток известного способа управключается в низкой надежностирегулирования, что он не обеснормальных условий работысталлиэации или вскипанияуглеаммонийных солей.806678 Цель изобретения - повышение надежности системы регулирования эа .счетпредотврашения кристаллизации или вскипания раствора углеаммонийных солей.Поставленная цель достигается тем,что расхоц свежей двуокиси углерода вколонну ректификации первой ступеницистилляции регулируют в зависимостиот концентрации двуокиси углерода в углеаммонийных солях, рециркулируемых вколонну синтеза и от содержания аммиака, несвязанного в карбонат аммония, вплаве после колонны ректификации первойступени дистилляции, а регулированиерасхода. воцы в аппараты абсорбции-конденсации осушествляют в зависимости отсодержания аммиака в углеаммонийныхсолях,При реализации данного способа регулирования целесообразно поддерживать.максимально высокое значение концентрации СО в углеаммонийных солях, чтобы избежать вскипания солей содержащих большое количество ЙН(52-56%)необходимого цля обеспечения молярногосоотношения реагентов навхоце в колонну синтеза Ь-ИН. СО =3,2 3,6. Одна-ко слецует иметь в вйду многообразныевзаимосвязи параметров рассматриваемого процесса, осложненного развитойсистемой газовых ижидкостных рециклов.В частности, при увеличении стриппингового числа Ч особенно в области низких значений соотношения Н О : СО(0,6 - 0,7), как наиболее интересных сточки зрения условий протекания реакциисинтеза мочевины, увеличивается содержание в плаве после колонны ректификации первой ступени свободного аммиака,который. должен быть выделен и выведениз системы на последующих стадиях. Этов свою очередь вызывает уменьшение содержания МН в аппаратахфпервой ступени дистилляции и колонне синтеза, а следовательно, снижение степени конверсииСО, накапливающееся изменение рецикловых потоков и затем нарушение баланса своего узла. Поэтому при измененииподачи, свежей СО, в эту колонну необходимо вводить коррекцию по содержаниюне связанного ЙНв плаве после нее,Также установлено, что наиболее эффективное управление концентрацией аммиака в углеаммонийных солях может бытьосуществлено, если в качестве регулируюшего воздействия использовать расходвнешней воды в аппараты абсорбции-конденсации газов дистилляции, Такой кон.тур регулирования обладает достаточно 4большим быстродействием и чувствительностью (0,5 - 17 о)т в зависимости отрежима) .Состав солей и сопержание свободного МН можно вычислять известным способом с помощью УВМ при расчете материального баланса процесса синтеза-дистилляции по его математической моделина основании ноступаюшей в УВМ информации от датчиков технологических параметров (расхода , температуры, давления) или измерять непосредственно.Проведенные исследования показаливозможность непрерывного автоматического контроля содержания МН и СО вводных растворах И растворах мочевиныс помощью двухкомпонентного титромет- .ра непрерывного действия в комплекте сблоком 20-30-кратного разбавления про-.бы конденсатом.На чертеже представлен пример реалиэации способа.В колонну 1 синтеза подают аммиак,двуокись углерода и раствор углеаммонийных солей 1-й ступени. Плав из колонны синтеза, сопержаший мочевину,воду, непрореагировавшие аммиак и цвуоксиь углерода, поступает в ректификационную колонну 2 с подогревателем, в ЗОкоторую также подается часть свежейСО, для интенсификации процесса разложения карбамата и отгонки ЙН и СО .Газы дистилляции проходят еще пва аппа рата 1-й ступени цистилляции - последовательно работающие конденсаторы 3 и Зф 4, где смешиваются с углеаммонийнымисолями 2-й ступени. Образуюшийся приэтом раствор углеаммонийных солей насосами высокого давления 5 возвращаетсяв колонну 1 синтеза.40 Плав мочевины иэ колонны 2 ректификации поступает в систему аппаратов второй ступени дистилляции: ректификационную колонну 6, подогреватель 7 и 45сепаратор 8. Плав после цистилляции направляют на переработку, а газы дистилляции - в аппараты 9, 10 узла абсорбции-конценсации. Пары аммиака из конденсатора второй ступени 9 проходят абсорбер 10, где поглошаются конденсатом. Полученный раствор аммиачной воды идет на ороШение конденсатора 9, в который также подают сдувки из конденсатора 1 ступени 3 и свежий аммиак в количестве 13-157 о от его обшего расхоца. Аммиак используется для разбавления образующего в конценсаторе 9 раствора углеаммонийных солей второй стуобщим содержанием ЙН и содержаниемсвязанного в карбамат аммония ЙНЗ,т. е. сигнал, пропорциональный количеству аммиака, не связанного в плаве после колонной ректификации первой ступени.Различные возмущения случайного исезонного характера изменяют заданныережимы аппаратов, вследствие чего меняется состав и количество газов аистил 1 О ляции, а слецовательно, и углеаммонийных солей Изменения в составе солей,с одной стороны, непосреаственно влияютна процесс синтеза мочевины, изменяяего общие показатели, а с цругой, привоцят к перебоям в работе карбонатных насосов и даже их остановке или поломке,Способ осуществляют слецующим образом,Например, анализатор 29 зафиксироО вал уменьшение содержания в углеаммонийных солях, рециркулируемых в колонну синтеза,Н и СО Изменившийсяпервый выходной сигнал анализатора 29,пропорциональный содержанию ЙН, постуд пит вэлемент введения коррекции блокасравнения регулятора 27, в результатечего уменьшится выходной сигнал регулятора 27, и клапан 28 снизит подачу НО .в абсорбер 10. Одновременно второй вы 30 ходкой сигнал анализатора 29, пропорциональный соцержанию СО поступает вблок сравнения регулятора 30, в которомсигнал измеряемой переменной сравнивается с заданием в зависимости от выходного сигнала блока 32, пропорциональ 35ного содержанию аммиака, не связанногов карбамат аммония, в плаве после колонны 2. Если начальное возмущение не привопит одновременно к изменению содержания аммиака не связанного в карбамат40аммония, сигнал раэбаланса от блока.сравнения регулятора 30 после необходимого усиления и сдвига по фазе будетвыдан на клапан 31, соответственно изменится проходное сечение его регули 45рующего органа и увеличится подачаСО. в колонну 2.Достигнутое в результате воздействиярегулятора 27 и 30 снижение расхода внешней воды и увеличение подачи 50 55 пени, содержащий иэ- за отсутствия в га-.зах больших количеств избыточного ЙНопасное с точки зрения кристаллизациисолей количество С 0,2,Раствор углеаммонийных солей второйступени насосом 1 1 передают на первуюступень и далее на синтез,Давление в колонне синтеза(250 кгс/см) и по ступеням давления(90 кгс/см и 2,5 кгс/см ) поддержи., Рвают регуляторами 12,13 и 14, соответственно путем цросселирования выходных потоков. Уровень жидкой фазы в аппаратах 2, 4, 8 и 9 также стабилизируютрегуляторами 15 - 17 и 18 соответст,венно путем изменения выдачи растворовиз этих аппаратов. Температуру в аппаратах 2, 3, 4, 7, 9 поддерживают на за-. данном уровне изменением расхода теплоносителя во встроенные теплообмвнники спомощью регуляторов 19 - 23 соответственно.Нагрузку узла синтеза-дистилляциипо СО устанавливают в соответствии сйплановым заданием и измеряют расходомером 24. Расход аммиака измеряютрасходомером 25 и регулируют с помощью .регулятора 26 соотношения с целью под-.держания постоянного стехиометрическогосоотношения свежих реагентов, Количество внешней воцы, поступающей на синтезчерез абсорбер 10 и конденсатор 9, регулируют регулятором 27, воздействующим на клапан 28. В качестве корректирующего.сигнала используют первый выходной. сигнал двухкомпонентного анализатора 29, пропорциональный содержанию8 Н в углеаммонийных солях, рециркулируемых в колонны синтеза. Второй выходной сигнал этого анализатора, пропорциональчый содержанию рециркулируемых вугдеаммонийных солях СО, подают в качестве переменной регулируемой величинына вход регулятора 30, изменяющего спомощью клапана 31 количество свежейСО в колонну, ректификации первой сту. пени. Работу регулятора 30 корректируют блоком 32 алгебраического суммирования. Первый выходной сигнал анализатора 33, измеряющего содержание аммиака в плаве после колонны 2, суммируется в блоке 32 с сигналом от блока 34умножения на постоянный коэффициент,равный отношению молекулярных массЙН СО второго выходного сигнаЪ ъ фла анализатора 33, пропорциональногосодержанию СО в пдаве после колонны2. На выходе блока 32 формируется сигнал пропорциональный разности между СО на первую ступень дистилляции скомпенсирует возникшие отклонения в составе рециркулируемых углеаммонийных солей.Если по каким либо причинам, например из- м существенного снижения расхода внешней воды в систему, увеличится концентрация аммиака в углеаммонийных солях и при атом увеличится соцержание свободного аммиака в плаве после колонны 2, .то регулятор 27 восстановит требуемый расход воды и снизит концентрацию 5 Н, С помощью регулятора 30 под действием выходного сигнала блока 32 на элемент ввецения коррекции блока сравнения регулятора 30, в течение некоторого периода будет уменьшена наг-, рузка колонны 2 по свежей СО что предотвратит выход значительных количеств избыточного аммиака из системы аппаратов первой ступени и сохранит общий баланс рецикловых потоков рассматриваемого узла.Данный способ позволяет стабилизировать состав раствора рециркулируемых углеаммонийных солей на уровне, выбранном иэ соображений экондмичности процесса синтеза-цистилляции, существенно снизить возможность нарушения норм технологического регламента и уменьшить затраты на эксплуатацию насосов высокого давленияФормула изобретенияСпособ автоматического управления процессом получения мочевины с рециркуляцией углеаммонийных солей в колон ну синтеза, включающий стабилизацию . расходов исходных реагентов, подаваемых в колонну синтеза, стабилизациюдавления, уровня и температуры продукта в аппаратах, регулирование расходасвежей. двуокиси углерода в колонну ректификации первой степени цистилляции ирегулирование расхода воды в аппаратеабсорбции-конденсации газов дистилляции,, отличающийся тем, что, сцелью. повышения надежности системы ре 1 О гулирования эа счет прецотвращениякристаллизации или вскипания растворауглеаммонийных солей, расход свежейцвуокиси углерода в колонну ректификации первой ступени цистилляции регули 15 руют в зависимости,от концентрации двуокиси углерода в углеаммонийных солях,рециркулируемых в колонну синтеза и отсодержания аммиака, несвязанного в карбомат аммония, в плаве после колонны20 ректификации первой ступени цистилляции,а регулирование расхода воцы.в аппаратыабсорбции-конденсации, осуществляют взависимости от соцержания аммиака вуглеаммонийных солях.25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 527419, кл. С 07 С 126/00,03.05. 75.зо 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2415813/04,кл. С 10 (3 9/20, 1976./40 Тираж 454ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж 35, Раушская наб., и Заказ ПодпиСР Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Г, ОгаджановРедактор С. Патрушева Техред А,Коштура Корректор О. Била