Способ автоматического управленияпроцессом двухступенчатого концентри-рования pactbopob мочевины

(72) Авторы изобретения М. Богданова, В. ф. НикитюМ. Мончарж, Г. Д. АксеноваЕ. И. Кондратьев и Г. В. Ива Т 1 Заявител 54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО,КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ МОЧЕ ВИНЫны п в пе хода лиров вой спара гули втор хоца ни с ступе раств Однако данный с необходимостью вне возмущений в технол оценки реакции обье процесса поиска, чт нню качества части увеличению энергозаЦель изобретения ва получаемой мочев гозатрат на выпарку особ характеризуется ения искусственных огический режим для кта и осуществления о приводит к укудшеготового продукта и трат.- пов6 ины и Р ышение качестснижение эне пособ автоматичесом двукступенчат Изобретение относится к автоматическому управлению технологическим процессом получения мочевины, в частности к управлению технологическим режимом концентрирования (выпаривания) ее вод ных растворов.Известен способ автоматического управлении процессом цвухступенчатого выпаривания воцнык растворов мочевины, основанный на измерении и стабилизации с помощью локальных регуляторов темпе 10 ратуры плава мочевины после паровых теплообменников обеих ступеней на уров не, выбираемом персоналом из допусти мого по техническому регламенту 5Недостатком этого способа является1 отсутствие приемов, обеспечивающих оп-тимальные условия ведения процесса в ка честве готового продукта при изменении неуправляемых переменнык процессов (состава плава, вакуума на вторОй ступени и цр.).Известен также с коефф го управления процесс оф 2ыпаривания водного раствора мочеви утем регулирования величины вакуума вой ступени выпарки изменением рас пара в эжекционную установку, регуания температурного. режимав пертупени выварки изменением расхоца в подогреватель первой ступени, ре ования температурного режима во й ступени выпарки изменением распара в подогреватель второй ступе коррекцией по давлению во второй ни выпарки и регулирования подачи ора на выпарку Г 251015 50 55 3 МПоставленная цель достигается тем, что при регулировании величины вакуума в первой ступени выпарки ввоцят коррекцию по расходу раствора нв выпарку, при регулировании температурного режима в первой ступени выпарки вводят коррекцию по скорости распространения ультразвука в растворе мочевины перед второй ступенью выпарки и давлению в этой ступени, е расход раствора нв выпарку корректируют по скорости распространения ультразвука в растворе мочевины перед первой ступенью выпарки.Для выполнениятребования ГОСТ по качеству готового продукта концентрированный раствор (плав) перед гренулированием должен содержать не менее 99,7 вес.% основного вещества, т. е, мочевины и биурета, причем последнего не более 0,6-0,9 вес.% в зависимости от мерки выпускаемого продукта. Значи тельный прирост биурете происходит в аппаратах второй ступени выпарки, поскольку в них перерабатываются растворы с высокой концентрацией мочевины и высокой температурой.Для максимального снижения температуры кипения раствора остаточпое давление нв второй ступени поддерживают не выше 40-45 мм рт. ст. В противном случае постичь показателя по влажности, т. е. получить высокую концентрацию плеве, можно только за счет ухудшения показателя по биурету. Вакуум в аппаратах второй ступениопрецеляется несколькими факторами;нагрузкой по летучим компонентам - воде и аммиаку, температурой охлаждающей воды в барометрических конденсетех пароэжекционной установки, давлением пара не эжекторы и другими переменными параметрами, Нерегулируемые изменения привоцят к нарушению режима второй ступени и, слецоватедьно, качественных показателей товарной мочевины - повьппению влажности в случае нецоупаривания раствора и повышению ее потерь на биурет, вызванных перегревом раствора до абсолютно более высоких значений температуры при низком вакууме, На практике стремятся к минимальным нарушениям показателя влажности, так как он опрецеляет, в том числе, и слеживаемость продукте. Повышение же расхода пара отражается только на себестоимости мочевины, е некондиционности по биурету можно избежать отнесением продукта к более низкой марке. 20 25 зо 35 40 45 Таким обрезом, необходимо не только поддерживать известное соответствие между температурой на второй ступени и остаточным давлением, но и управлять нагрузкой этой ступени по количеству водяных паров с тем, чтобы эжекционная установке при воэникнЬвении указанных возмущений создавала необходимое разрежение (предпочтительно 30-35 мм рт. ст, остаточных). Достичь желаемых показателей качества можно зе счет изменения режима первой ступени выпарки, изменяя количество и концентрацию мочевины раствора, поступающего во вторую ступень. Изменение количества раствора связано с общей производительностью узла по мочевине и его нельзя изменять произвольно, а концентрация мочевины раствора вполне доступна для управления изменением теплового режиме аппаратов первой ступенИ с помощью регулирования расхода греющего пара в подогреватель первой ступени,Текущие значения концентрации упвриваемых растворов обычно измеряют датчиками плотности. Однако концентрированный градиент плотности водных растворов мочевины невелик (приблизительно 0,002 г/см, вес.%). Кроме того, точ 3ные измерения эатуднены из.яв температуры (больше 125 С).Обнаружено, что прямое измерение, а затем и регулирование скорости распространения ультразвука в рвстворак мочевины на первой ступени выпарки, которое может быть осуществлено, например, с помощью двухканального анализатора типа АСД, во многом решает проблему создания эффективной системы управления узлом переработки растворов мочевины в товарные формы.Измеряя скорость распространения ультразвуке в поступающем нв выпарку растворе можно обеспечить постоянную заданную производительность узла по готовой мочевине. Периодически направленные изменения количества исходного раствора приводят к возмущениям по количеству выпариваемой на первой ступени воды, которые могут быть скомпенсированы изменением задания регулятору цавления в аппаратах первой ступени, работающему в комплекте с клапаном на подаче пара в паровой эжектор этой ступени (или с клапаном, регулирующим поцсос воздуха из атмосферы), изменяющим проиэвоцительность эжекционной установки, поскольку величина инжектируемого потока зависит от егоабсолютного давления.Оцновременно, для обеспечения показателей качества готовой мочевины при регулировании концентрации раствора, поступаюшего во вторую ступень, в величинузадания регулятору должна вноситься коррекция в зависимости от достигнутого вакуума на второй ступени с тем, чтобы избежать ее перегрузки по количеству выпариваемой во второй ступени воды.На чертеже схематически представленпрьмер реализации предлагаемого способачпоавления.Раствор мочевины нз общего сборника 1 15по трубопроводу 2 поступает в подогреватель3 и сепаратор 4,где при остаточном давлещщ250 -300 мм рт.ст. и температуре 125 о128 С упаривается до содержания мочевины 93-957 о. Расход раствора измеряется 20датчиком 5,.скорость распространенияультразвука в исходном растворе - цатчиком 6. Вычислительный блок 7 умножаетсигнал датчика 5 на сигнал датчика 6и формирует выходной сигнал, пропорциональный производительности узла выпарки по мочевине, Этот сигнал служит заданием регулятору 8, который с помощьюклапана 9 на возврате раствора стабилизирует его не заданном уровне. Сигнал 30от цатчика 5 используется также для коррекции задания регулятору 10 давления,управляющему через клапан 11 расходомпара на вакуум-эжекционную установку12. 35Величина скорости распространенияультразвука в растворе после первой ступени, измеряемая датчиком 13, являетсяпеременной для регулятора 14, воздействующего на расход пара в подогреватель 403 через регулирующий клапан 15.Упаренный на первой ступени растворпо трубопроводу 16 подается в подогреватель 17 и сепаратор 1 8 второй ступе-.ни, где достигает концентрации 99,7%, 45а затем по трубопроводу 19 направляется на переработку .в товарную форму ( гранулят),Температура раствора после подогревателя 17 измеряется датчиком 20, давление после сепаратора 1 8 - датчиком 21. Сигнал от датчика давления поступает в вычислительный блок 22, с выхоца которого снимается сигнал задания регулятору 23 температуры стабилизирующемус поМощью клапана 24 вычислительное значение температуры после подогревателя 17. Сигнал от датчика 21 используетсятакже для коррекции задания регулятору14 величины скорости распространенияультразвука в растворе после первой стуцени выпарки. Схема работает слецующим образом. При изменении, например уменьшении,концентрации карбамида в промежуточномсборнике 1 уменьшается выходной сигналдатчика 6, а затем - сигнал блока 7,, пропорциональный текущему значению производительности узла выпарки по мочевине, и регулятор 8 прикрывает клапан 9возврата, В результате увеличиваетсярасход раствора, и снова достигаетсязаданное значение производительностиузла по готовой мочевине. Соответственно увеличению нагрузки регулятор 1 0 снижает остаточное давление в аппаратах первой ступени и, таким образом, возмущение их режима в значительной степени компенсируется .повышением количества выпариваемой воды за счет снижения температуры кипения раствора от изменения давления, т. е. изменения в составе и количестве раствора после первой ступени от первоначального изменения расхода раствора окажутся существенно ослабленными.Датчик 1 3 воспринимает возникшее уменьшение величины скорости распространения ультразвука в растворе, регулятор 14 сравнивает его с заданием, которое формируется от датчика 21 давления и вырабатывает управляющий сигнал клапану 15 подачи греющего пара в подогреватель 3. Если во время прохождения возмущений от уменьшения концентрации исходного раствора остаточное давле ние в аппаратах второй ступени не меня ется, то регулятор 14 с помощью клапана 15 увеличивает расход греющего пара в подогреватель 3,Регулятор 23 сравнивает текущее значение температуры от датчика 20 с вычислительным блоком 22, в результате чего клапан 24 увеличивает расход пара в подогреватель 17, Оцновременно по корректирующей связи дополнительно увеличивают задание регулятору 14 и еще бопьше формируют режим выпаривания на первой ступени.Вследствие перечисленных воздействий второй ступени, вакуум в аппаратах повысится, и вычислительный блок 22 снова вернет температуру раствора после подогревателя второй ступени на более низкие значения обеспечивая тем самым7 82 не только экономию пара, но и уменьшение показателя по биурету.Основным преимуществом предлагаемого способа управления является возможность осуществления прямого управления технологическим процессом узла концентрирования по измеряемым параметрам, что обеспечивает более высокое быстродействие и. точность,чем управление. по косвенным расчетным показателям. При этом достигается стабильный, а значит и более экономический режим. работы узла (энергозатраты уменьшаются.в среднем на 0,1 р/т мочевины) и практически исключаются нарушения норм по содер женив биурета и влаги в готовом продукте.Формула изобретенияСпособ автоматического управления процессом двухступенчатого концетриро вания растворов мочевины путем регулирования величины вакуума в первой ступени выпарки изменением, расхода пара в эжекционную установку, регулирования температурного режима в первой ступени выпарки изменением расхода пара в подогреватель первой ступени, регулирования температурного режима во второйступени, выпарки изменением расхода пара в подогреватель второй ступени с коррекцией по давлению во второй ступенивыпарки и регулирования подачи растворана выйарку, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качестваполучаемой мочевины и снижения энергои. затрат на выпарку, при регулировании величины вакуума в первой ступени выпарки.вводят коррекцию но расходу раствора навыпарку, при регулировании температурного режима в первой ступени выпарки вводят коррекцию по скорости распространения ультразвука в растворе мочевиныперед второй ступенью выпарки и давлению в этой ступени, а расход растворана выпарку корректируют.по скорости 20 распространения ультразвука в растворемочевины перед первой ступенью выпарки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 25 1. Кучерявый В. Н. и др. Синтез и применение карбамида. Л., Химия",1970, с. 142.,2, Мончарж и др. Химическая промышленность, 1971, Ж 12, с. 142.829628 Составитель Г. Огаджановедактор М. Петрова Техред А. Савка Корректор Е. Ро каз 34 3 н ииал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 62 Тираж 44 ВНИИПИ Государствепо делам нэобретен 35, Москва, Ж-ЗЗ, Р. Подписноеого комитета СССРй и открытийшская наб., д. 4/5