Способ автоматического управления процессом получения хлоридов металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 820 ПИСА ЗОБ ИЯ К ПАТЕН ГО УПРНИЯ ХЛ гОсУДАРстВеннОе пАтентнОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 564256, кл, С 01 В 7/02, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 516640, кл, С 01 В 9/02. С 05 О 27/00,Изобретение относится к автоматизации производственных процессов в цветной металлургии, в частности к способам автоматического управления производством хлоридов металлов путем хлорирования из руд и концентратов. и может быть использовано в химической промышленности,Целью изобретения является повышение степени очистки твтрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности установки.Цель достигается тем, что по способу автоматического управления процессом получения хлоридов металлов в хлораторе путем регулирования теплообмена в системе конденсации в зависимости от температуры на выходе из конденсационного аппарата регулирование теплообмена, осуществляемое изменением подачи хладагента в систему конденсации, проводят с(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКО ЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕ РИДОВ МЕТАЛЛОВ(57) Использование: автоматиз водственных процессов в цвет лургии, в частности автом управление производством хлор лов путем хлорирования из руд ратов. Сущность изобретен заключается в изменении подач та в систему конденсации в зав температуры на выходе из ор скруббера с коррекцией по уро в нем и по разности действител четной производительности х сторону ее устранения, 1 табл 1 ация произной металатическое идов метали концент 1 я: способ и хладагенисимости от осительного вню пульпы ьной и раслоратора в коррекцией пс уровню пульпы в конденсационном аппарате и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора,Значение уровня пульпы в конденсэци онном аппарате, представляющем собой Я оросительный скруббер, задается в опреде- С) ленных пределах, обеспечивающих ста- р бильную работу оросительного скруббера.Отклонение уровня пульпы от заданных значений характеризует снижение производительности хлорирующвй установки (в случае, если уровень пульпы выше заданного значения) либо ухудшение качества тет- (ф 3 рахлорида титана (в случае, если уровень пульпы ниже заданного значения).Таким образом, коррекция подачи хладагента в систему конденсации по уровню пульпы в баке оросительного скруббера способствует повышению степени очисткитетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности установки.Разность действительной и расчетной производительности хлоратора является критерием оптимального ведения техноло-. 5 гического процесса, так как характеризует равновесие материального и теплового баланса при заданной степени очистки тетрахлорида титана, т,е. отражает соответствие температуры ОГС на выходе из ороситель ного скруббера точке росы тетрахлорида титана.Расчетная суточная производительность хлоратора (Пр) определяется по формуле 15Пр= И (т/сут),Осг,Коггде Ос 12 - количество хлора, подзнного вхлоратор, т/ч;20Кс 12 - коэффициент. определяющий ко- .личество хлора, необходимого для получения 1 т тетрахлорида титана, равный 0,812;й - коэффициент перевода часовой расчетной производительности в суточную, 25равный 24.Количество хлора в хлорвоздушной сме- .си, поданной в хлоратор, определяется поформуле6 с 1 г= 0,2109 а ебг х30ЬР Рх х6 с 12 н.у,СО 2 +фЪозд.н,у, (1 - Сс 12) Т Кх Сс 2 рс 12 н,у,10 (т/ч), 35где а- коэффициент расхода;я - поправочный коэффициент на расширение измеряемой среды;б - диаметр сужающего устройства, м;Ь Р - перепау давлений на сужающем 40устройстве, кгс/м ;Рв - абсолютное давление измеряемойсреды перед сужающим устройством,кгс/м;рс 12 н,у, - плотность хлора при нормальных условиях, кг/м;рсмд,н.у, - плотность воздуха при нор-.мальных условиях, кг/мэ;Сс 12 - концентрация хлора, кг/м;з,Т - температура ПТС, К; 50К - коэффициент сжимаемости.Действительная суточная производительность хлоратора (Пд) определяется путем . измерения прироста уровнятетрахлорида титана в баке-сборнике оросительного конденсатора за,единицу времени в пересчете на сутки по формулеи Ь р 8 1 т/сут),ЬНЬ ЬНгде -- изменение уровня в баке-сборниЖке за единицу времени, м/ч;р - плотность тетрахлорида титана, т/м,8 - площадь бака-сборника, м;М - количество замеров в сутки.Плотность тетрахлорида титана, соответствующего марке ТЧТР, рассчитывается по формулер 1,762-1,590 10 з т,98 10 Р, где 1 - температура тетрзхлорида титана в баке-сборнике, С.Таким образом,. при расчете действительной производительности учитывается качество полученного тетрахлорида титана, т.е, устанавливается его заданная степень очистки, согласно марке ТЧТР.Разность действительной и расчетной производительности Ь П" Пд-Пр, отличная от нуля, указывает на отклонение процесса хлорирования от оптимального, т,е, на возникшее несоответствие температуры ПГС на выходе иэ оросительного скруббера точке росы тетрахлорида титана, что влечет за собой снижение производительности (Ь П О) или ухудшение качества тетрахлорида титана (Ь П О).Корректировка подачи хладагента в систему конденсации по уровню пульпы в баке оросительного скруббера и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора в сторону ее устранения обеспечивает поддержание оптимального. материального и теплового баланса хлорирующей установки, т.е, позволяет достичь заданной степени очистки тетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности установки,На чертеже представлена схема установки, реализующей предложенный способ.Установка содержит регулятор 1. управляющий клапаном 2 подачи хладагента в теплообменники 3, к входу которого подсоединены датчик 4 температуры на вьаоде из оросительного скруббера 5. датчик 6 уровня пульпы в баке оросительного скруббера 5, датчик 7 расхода хлвдзгента и вычислительное устройство 8, Нз трубопроводе 9. подводящем знодный хлоргаэ к хлоращру 10, соединенному с пылевой камерой 11, установлены датчики 12, 13, 14 и 15 давления, перепада. давления, температуры и концентрации хлора, соединенные с входом вычислительного устройства 8, Датчики 16 и 17 температуры и уровня тетрахлорида титана в баке-сборнике оросительного конденсатора 18 также подсоединены к входу вычислительного устройства 8, 18208925 10 15 20 25 30 35 40 45 5055 Способ осуществляется следующим образом,В хлоратор 10 загружают шихту и по трубопроводу 9 подают анодный хлоргаз. Образующаяся ПГС проходит пылевую камеру 11, где отделяются твердые хлориды, и поступает в оросительный скруббер 5 для совместной конденсации твердых и жидких хлоридов. Орошение ПГС в оросительном скруббере 5 производят циркулирующей пульпой. охлаждаемой в теплообменниках 3, Избыток, образующийся при конденсации хлоридов иэ ПГС, возвращают в верхнюю часть хлоратора 10 на разбрызгивание для снижения температуры ПГС на выходе из хлоратора. Окончательное доулавливание тетрахлорида титана осуществляют в оросительном конденсаторе 18, орошаемом захоложенным жидким тетрахлоридом титана.Регулятор 1, осуществляя воздействие на клапан 2, изменяет подачу воды в теплообменнике 3 в зависимости от температуры на выходе из оросительного скруббера 5. измеряемой датчиком 4. Управляющее воздействие регулятора 1 корректируется по уровню пульпы в баке оросительного скруббера 5, измеряемомудатчиком 6. Значение уровня пульпы задается в определенных пределах, обеспечивающих стабильную работу оросительного скруббера 5, Расход воды измеряется датчиком 7, сигнал от которого поступает на вход регулятора 1. Управляющее воздействие регулятора 1 корректируется также по разности действительной и расчетной производительности хлоратора 10 в сторону.ее устранения. рассчитанной вычислительным устройством 8, на вход которого поступают исходные данные по хлору от датчиков 12, 13, 14 и 15 давления, перепада давления, температуры и концентрации хлора, установленных на трубопроводе 9: по готовому продукту от датчиков 16 и 17 температуры и уровня тетрахлорида титана в баке-сборнике оросительного конденсатора 18.Корректировка управляющего воздействия регулятора 1 на клапан 2 подачи воды в теплообменники 3 по уровню пульпы в баке оросительного скруббера 5 и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора 10 в сторону ее устранения обеспечивает поддержание температуры на выходе из оросительного скруббера 5 на уровне, соответствующем точке росы тетрахлорида титана, что позволяет достичь заданной степени очистки тетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности хлорирующей установки. Испытания заявляемого способа автоматического управления процессом получения хлоридов металлов проводили на промышленной установке хлорирования титансодержащего сырья. При испытаниях в хлоратор подавали 4060 кг/ч хлора, однако изменяли количество анодного хлоргаза, так как в нем менялась концентрация хлора, что соответствует реальным условиям процесса хлорирования. В опытах 1, 4 (см, таблицу) концентрация хлора составляла 90 количество хлоргаза - 1420 м /ч, в опытахз2,5 концентрация хлора составляла 80, количество хлоргаза - 1660 м /ч, в опытах 3, 6зконцентрация хлора в хлоргазе составляла 70;, количество хлоргаза - 1830 м 3/ч. При этом изменяли условия регулирования теплообмена в системе конденсации: в опытах 1-3 регулирование проводили по заявляемому способу, т.е. изменяли подачу воды в теплообменники в зависимости от температуры на выходе из оросительного скруббера с коррекцией по уровню пульпы в баке оросительного скруббера и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора; в опытах 4-6 - по.прототипу, т.е,перераспределяли потоки жидкого и перегретого тетрахлорида титана в зависимости от температуры на выходе из конденсационного аппарата для поддержания заданной температуры ПГС на входе в него. В процессе испытаний измеряли температуру ПГС на выходе из оросительного скруббера с помощью термопары ХК, действительную и расчетную производительность хлоратора и их разность определяли с помощью вычислительного устройства, на вход которого поступали исходные данные по хлору от датчиков давления (" Сапфир 22 Д 4"), перепада давления (" Сапфир 22 ДД"), температуры (ТСМ гр.23) и концентрации хлора (газоанализатор на хлор "Бааз"), по готовому продукту от датчиков уровня (" СапфирДД") и температуры (термопара ХК) тетрахлорида титанав баке-сборнике.Количество примесей и твердых взвесейв тетрахлориде титана определяли по известной методике,Точку росы тетрахлорида титана на выходе из оросительного скруббера определяли по количеству отходящих газов спомощью датчика "СапфирДД" и по расчетной часовой производительности хлоратора, рассчитанной вычислительнымустройством, по следующим формулам:А-В Т,где А - коэффициент, равный 7,64433;В - коэффициент, равный 1947,6;Т - температура, К,Откуда точка росы1947,6Р 0 7,64433 - 19 рЧткм 160где р9Чтсц + Чотходящих газов .Отс 4 Чгдв Чтс)4где Ч 1 - объем 1 моля газа;М - молекулярная масса Т С 4;бто 4 - расчетная часовая производительность, кг/ч;Тросм - точка. росы, К,Результаты испытаний приведены втаблице,Иэ таблицы видно, что при измененииколичества анодного хлоргаза, подаваемогов хлоратор, за счет изменения состава ПГСна выходе из оросительного скруббера меняется точка росы тетрахлорида титана.Корректировка подачи воды в системуконденсации по уровню пульпы в баке оросительного скруббера и по разности действительной и расчетной производительностихлоратора в сторону ее устранения (ЬП ПдПр О) обеспечивает соответствие температуры ПГС на выходе из оросительногоскруббера точке росы твтрэхлоридэ титана,что позволяет достичь заданную степеньочистки тетрэхлорида титана при обеспечении максимальной производительностихлораторэ (опыты 1-3),Регулирование теплообмена в системеконденсации в соответствии с техническимрешением по прототипу не обеспечиваетсоответствие температуры ПГС на выходе иэ конденсационного аппарата точке росы тетрахлорида титана, что приводит к снижению производительности хлорирующей установки (опыты 4, 5) или к ухудшению 5 степени очистки тетрахлорида титана (опыт6).Предлагаемый способ автоматическогоуправления процессом получения хлоридов металлов имеет технико-экономические 10 преимущества по сравнению с существующими способами, так как позволяет повысить степень очистки тетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности хлорирующей установки за счет 15 нового действия - корректировки подачихладагента в систему конденсации по уровню пульпы в баке оросительного скрубберэ и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора,20Формула изобретения Способ автоматического управленияпроцессом получения хлоридбв металлов в 25 хлораторе путем регулирования теплообмена в системе конденсации в зависимости рт температуры на выходе из кондвнсационного аппарата, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки тетрах лорида титана прй обеспечении максимальной производительности установки, регулирование теплообмена, осуществляемое изменением подачи хладагента в систему конденсации, проводят с коррекцией по 35 уровню пульпы в кондвнсационном аппарате и по разности действительной и расчетной производительностей хлораторэ.10 1820892 111 1о 1 й фц Гг цз а С ЭО й Х)- 31 ф ай - 44.а Ч а11о о Ъ+ 1 1 1 1 1 1 1 11 41- 1 Ц Ф9 ц 1 фф Э3. ц 1 Г 1 1 1 11о 1 1 1о Чо о 1 1ю к 1 Ф ф) Хц Ф а СЭ ЭЦ 1 1 11о 1 )Чт 1о о3-юл .ф01 01 о о 1 1 1еэ а 1э е1- а 1ф й " мое еа цф эдас ЦОЕо о О Ъ с й 1 О О а с О О ф о1а сфц йСМзейсх мО Эа СуасххяОц Ффее 8ц1- хО ЭажОц: х9,фХ)-Ззайй Эфффо о а а Ч о о 11 1 о о о вл 0 ф11 о о ю л11 1у аф т4 О еф1 О1 1 1 1оЧ 1 1 о ооЧ ф Г 11) оО 1 (. 4 3 11ф1ф 11.- охц ФЯ фо о ф л 3 13 1 с 1 о11 1 Ф 11 ф д 1 Ф1820892 Составитель А,ОтрошкоРедактор Т,Никольская Техред М.Моргентал Корректор А.Козори а Производ енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 2039 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5