Способ управления производством аммофоса

 

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, в частности процесса нейтрализации, грануляции и сушки в производстве гранулированного аммофоса, может быть использовано в производстве минеральных удобрений и повышает производительность процесса. Схема управления содержит измерители (И) 3-6 соответственно плотности фосфорной кислоты, концентрации примесей в ней, температуры и расхода фосфорной кислоты в реактор 2, И 9 и 10 давления и расхода аммиака, И 14 температуры пульпы И 21 и 22 температуры топочных газов и разрежения на выходе топки 16, И 24 температуры отходящих газов из барабанного гранулятора - сушилки 13, И 26 и 27 расхода товарной и мелкой фракции продукта, трубопроводы 15 и 18 подачи вторичного воздуха и природного газа в топку 16, регуляторы 28-31, блоки (Б) 32 и 33 ввода текущих значений параметров процесса, Б 35 ввода справочной информации и вычислительный Б 34. Способ предусматривает расчет по измеренным параметрам процесса эквивалентного объема гранул готового продукта и минимизацию разности между этим рассчитанным и заданным значением эквивалентного объема гранул путем изменения соотношения расходом фосфорной кислоты и аммиака. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1511248 A t (51) 4 С 05 В 7/00, С 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4337317/?4-26 (22) 01.12.87 (46) 30.09.89. Бюл. Р 36 (71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) Т.А, Чиркина, Б.Е. Бродский, П.M. Шоболов, В.И. Рубштайн, Е.Н. Селин и М.И. Резеньков (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1284975, кл. С 05 В 7/00, 1985.

Майзель Ю.А. и др, Автоматизация производств фосфора и фосфорсодержащих продуктов. M.: Химия, 1973, с. 333. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ

АММОФОСА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению процессами получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, в частности процесса нейтрализации, грануляции и сушки в производстве гранулированного аммофоса, мо ет быть использовано в производстве минеральных удобрений и повыпает производительность процесса. Схема управления содержит измерители (И)

3-6 соответственно плотности фосфорной кислоты, концентрации примесей в ней, температуры и расхода фосфорной кислоты в реактор 2, И 9 и 10 давления и расхода аммиака, И 14 температуры пульпы, И 21 и 22 температуры топочных газов и разрежения на выходе топки 16, И 2 температуры отходящих газов из барабанного гранулятора-сушилки 13, И 26 и 27 расхода товарной и мелкой фракций продукта,трубопроводы 15 и 18 подачи вторичного воздуха и природного газа в топку 16; регуляторы 28-31, блоки (Б) 32 и 33 а ввода текущих значений параметров процесса, Б 35 ввода справочной информации и вычислительный Б 34. Способ предусматривает расчет по измеренным параметрам процесса эквивалентного объема гранул готового продукта и минимизацию разности между этим рассчитанным и заданным значением эквивалентнога. объема гранул

9и путем изменения соотношения расходом фосфорной кислоты и аммиака„ 1 ил.

151124

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами получения фосфорсодержащих минеральных удобрений, в частности процесса нейт5 рализации, грануляции и сушки н про— изнодстве гранулированного аммофоса, и может быть использовано в промьпп-. ленности по произнодстну минеральных удобрений. 10

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего данный способ. 15

Схема содержит трубопровод 1 подачи экстракционной фосфорной кислоты в трубчатый реактор 2, измерители

3-6 соответственно плотности фосфорной кислоты, концентрации примесей в 20 ней, температуры и расхода фосфорной кислоты, регулирующий клапан 7 подачи фосфорной кислоты, трубопровод 8 подачи жидкого аммиака, измерители

9 и 10 давления и расхода жидкого аммиака, регулирующий клапан 11 подачи жидкого аммиака, трубопровод 12 подачи пульпы в барабанный гранулятор-сушилку (БГС) 13, измеритель 14 температуры пульпы, трубопровод 15 подачи вторичного воздуха в топку 16, регулирующий клапан 17 подачи вторичного воздуха, трубопровод 18 и регулирующий клапан 19 подачи природного газа, трубопровод 20 подачи то- 35 почиьж газов н БГС, измерители 21 и 22 соответственно температуры топочных газов и разрежения на входе н БГС,трубопровод 23 и измеритель 24 температуры отходящих газов, трубопровод 25 вы- 40 хода продукта из БГС, измерители 26 и 27 расхода товарной и мелкой фракций продукта, регуляторы 28-31 со-. ответственно стабилизации расхода фосфорной кислоты, соотношения рас- 45 ходов фосфорной кислоты и жидкого аммиака, температуры топочных газов и стабилизации температуры отходящих газов, блок 32 текущих значений параметров состояния объекта управления

50 блок 33 ввода дополнительных текущих значений параметров состояния объекта управления (расхода мелкой и твердой фракций) для корректировки коэффициентов математической модели, вычис- 55 лительный блок 34 и блок 35 ввода справочной информации.

Способ осуществляют следующим образом.

8 4

По трубопроводу 1 н трубчатый реактор 2 поступает экстракционная фосфорная кислота, по трубопроводу 8 в трубчатый реактор 2 поступает жидкий аммиак на нейтрализацию фосфорной кислоты, по трубопроводу 15 в топку

16 поступает вторичный воздух на разбавление, по трубопроводу 18 в топку

16 поступает природный газ на горелке, по трубопроноду 20 н БГС 13 поступают образующиеся в топке 16 топочные газы, по трубопроводу 12 в БГС 13 поступает образующаяся н трубчатом реакторе 2 пульпа, по трубопроводу 23 иэ БГС 13, выходят отходящие газы, а по трубопроводу 25 готовый продукт.

Сигнал с измерителя б расхода экстракционной фосфорной кислоты поступает на вход регулятора 28, выходной сигнал с которого поступает на кла— пан 7 подачи экстракционной фосфорной кислоты в трубчатый реактор 2.

Сигналы с измерителей 6, 10 соответственно расходов экстракционной фосфорной кислоты и жидкого аммиака поступают на вход регулятора 29, выходной сигнал с которого поступает на клапан 11 подачи жидкого аммиака в трубчатый реактор 2.

Сигнал с измерителя 21 температуры топочных газов в БГС 13 поступает на вход регулятора 30, выходной сигнал с которого поступает на клапан 17 по— дачи вторичного воздуха в топку 16.

Сигнал с измерителя 24 температуры отходящих газов из БГС 13 поступает на вход регулятора 31, выходной сигнал с которого поступает на клапан 19 подачи топлива в топку 16.

Сигналы с измерителей 3,4,5,6,9, 10,14,21,22 параметров состояния объекта управления соответственно плотности, концентрации, температуры, расхода фосфорной кислоты, давления, расхода жидкого аммиака на входе в реактор 2, температуры пульпы на выходе из реактора 2, температуры топочных газов, разрежения на входе в БГС 13 поступают на вход блока 32, Блок 32 вводит текущие .значения параметров, опрашиваемых датчиками .

1 — плотность фосфорной кисло-. к ты, т/м

С „- концентрация примесей в фосфорнои кислоте, отн.ед.;

T„ - температура фосфорной кислоты, С, 1511248

g ð () +(g к р ) ллсазс с ф

О „ — расход фосфорной кислоты, мЗ/ч;"

Р„ — давление жидкого аммиака

О - расход жидкого аммиака, м /ч, ҄— температура пульпы, С;

Т вЂ” температура топочных газов, С Р вЂ” разрежение перед БГС, и значение соотношения расходов жидкого аммиака фосфорной кислоты в реактор, являющееся начальным условием при решении задачи минимизации. 5 — соотношение расходов жидкого аммиака и фосфорной кислоты.

Выходной сигнал с блока 32 поступает на вход вычислительного блока

34. Сигналы с измерителей 26, 27 соответственно. расходов товарной и мелкой фракций продукта поступают на вход Блока 33, выходной сигнал с которого поступает в вычислительный блок 34.

Блок 35 ввода справочной информации вводит следующие параметры:

1 р молекулярный вес Р О. (абс.ед.); И вЂ” молекулярный вес NH жидкого (абс.ед.) — гидродинамический коэффициент (абс.ед.) а, а — начальные коэффициенты модели;

Т вЂ” постоянная времени. и ввода значения концентрации примесей в кислоте (данные лабораторного анализа). Выходной сигнал с блока

3S поступает на вход вычислительного блока 34.

В вычислительном блоке 34 определяется оптимальное значение соотношения расходов жидкого аммиака и фосфорной кислоты в трубчатый реактор. о

1=:

Qà — (з ад ание ре гуля тору 29), Ок удовлетворяющее следующему критерию:

) .а, Ч (t-2)+ Г, (0(й-Т-1) к

/ Чм („) Ч+/ О, (й)

U(t) oÄ(t)„ в" (е) 6 (В„„) „,„,; (1)

Ч" (t) а, V ""(t-1 — 3(. где Ч вЂ” заданное значение эквива5 лентного объема гранул по

ГОСТ на готовую продукцию, величина постоянная (мм),"

U(t) =Q „(t) /Q „(t) — управляющее воздействие соотношения расходов аммиака и кислоты в трубчатый реактор; — м

V (г) — эквивалентный объем гранул готовой продукции, рассчитанной по модели в момент времени t (в блоке 34);

g„"„(t) — доля гранул мелкой фракции в момент времени t вычисленная по модели (в блоке 34);

20 (g„„)„ â€, максимальная граница значения доли гранул мелкой фракции по ГОСТ на готовую продукцию, величина постоянная (отн.ед.)

25 В (t) — доля гранул крупной фракции в момент времени, вычисленная по модели в блоке 34 (отн.ед.); (g ) — максимальная граница значек(макс

30 ния доли гранул крупной фракции по ГОСТ на готовую продукцию (отн.ед.).

Для вычисления параметров, входя35 щих в критерий (1), — среднего объема гранул продукта (VÄÄ(t), доли мелкой g„.„ крупной g "„ и товарной фракций g"„ в общем объеме продукта используется математическая модель

40 процесса нейтрализации экстракцион.ной фосфорной кислоты жидким аммиаком в трубчатом реакторе, грануляции и сушки в барабанном грануляторе-сушилке.

45 После ряда алгебраических преобразований система уравнений метематической модели процесса нейтрализации фосфорной кислоты жидким аммиаком в трубчатом реакторе и гра50 нуляции и сушки полученной пульпы, в барабанном грануляторе-сушилке приводится к виду:

„(t-T-l ) Ст(Е-Т-1) ф

Ь Р(-Т-1), Т„(Е-Т-1), (2) l Я.1 248

Выражение для расчета оптимального значен««я соотношения расходов жидкого аммиака и фосфорной кислоты в трубчатый реактор имеет вид . — =U(C)

0„(t) (Э) « "(„1q«+ т)„(t), Т„(е), Т„(е), Т (t), ЛР(t)), ) задачи оптимизации: (4) при g (1) = ехр (-b»,/)т (t) > (8к ) акс д (С) = 1-ехр(-Ь «(t)) с (g ) - м)) макс где « (t) = а V (t-1)+ а Тт (t — 2)+Е, (II(t-Т-I ) .

P (t Т l) о (t-Т вЂ” l ) С (t-Т вЂ” 1) к — (I)

С (t-Т-1) = Ь -Ь о

k ср о (к

ILP(I-т-I), т„(-т-I)) » -1

Т (t — T-l) в ческой модели процесс грануляции и су«пки.

Таким образом о 0y(t — Т-1 )

« (t-1), »т (t-2), 0 „(-Т-1) а; («) =y,(«(t), (t-т-l), p„(t-T-I), T„(t-т-l), Т (t-T-I), )

rpe i = 1 2 ст() = f. (4 (t) г, (t)) газов после барабанного грануляторасушилки изменением расхода топлива в топку, температуры топочных газов на входе в барабанный гранулятор-сушилку изменением расхода вторичного воздуха в топку и регулирование соотношения расходов фосфорной кислоты и жидкого аммиака в трубчатый реактор изменением расхода жидкого аммиака, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности процесса, дополнительно измеряют плотность и температуру фосфорной кислоты, концентрацию примесей в ней, давление жидкого аммиака, температуру пульпы на выходе реактора, разрежение на входе в барабанный гранулятор-сушилку и расходы товарной и мелкой функций продукта на вы-.

50 где Гт — нелинейная функция, описываюшая статические режимы трубчатого реактора и БГС.

3 де f. определяется методом локальой оптимизации в результате решения

Корректировка козффициентов матеатической модели осуществляется реуррентным методом наименьших квадра— ов на основании уравнений математи) ь«ходной сигнал, пропорциональный зна «ению оптимального соотношения расходов жидкого аммиака и фосфорной кис,Ьоть« и определяемый решением задачи оптимизации (4), поступает на вход регулятора 29 в качестве задания.

Использование данного способа уп )авления позволяет повысить качество отправления процессом, что приводит к снижению потерь сырья и энерго )есурсов, повьппению его качества и объема готовой продукции.

Формула изобретения

Способ управления производством, ммофоса, включающий стабилизацию расхода фосфорной кислоты в трубча гый реактор, температуры отходящих к т (t Т 1) Д (t Т I) С

1511248

Составитель Г. Огаджанов

Редактор М, Бандура Техред А.Кравчук

Корректор Т. Палий

8axas 5860/27 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 ходе барабанного гранулятора-сушилки, по измеренным значениям плотности, температуры фосфорной кислоты и концентрации примесей в ней вычисляют концентрацию фосфорной кислоты, по измеренным значениям расходов фосфорной кислоты и жидкого аммиака, давления жидкого аммиака, плотности фосфорной кислоты, разрежения на входе в барабанный гранулятор-сушилку, расходов товарной и мелкой фракций продукта на выходе барабанного гранулятора-сушилки, температур пульпы на выходе реактора и топочных газов на входе в барабанный гранулятор-сушилку и вычисленному значению концентрации Фосфорной кислоты рассчитывают текущее значение эквивалентного объема гранул готового продукта, вычисляют разницу между рассчитанным текущим и заданным значениями эквивалентного объема гранул готового продукта и минимизируют значение этой вычисленной разницы путем изменения соотношения расходов фосфорной кислоты и жидкого аммиака в трубчатый реактор.