Способ автоматического регулирования процесса разложения плавикового шпата в печи

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к автоматизации процесса разложения плавикового шпата в трубчатых печах с внешним обогревом, может быть использовано в химической промышленности в производстве фтористого водорода и позволяет повысить степень разложения плавикового шпата и снизить содержание серной кислоты в твердом продукте реакции. Способ предусматривает вычисление оптимального температурного профиля реакционной массы в печи по измеренным значениям расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, температуре реакционного газа на выходе печи, составам жидкого потока на входе печи и твердого продукта реакции на выходе печи. Сравнение его с измеренным температурным профилем и при наличии отклонения расчет требуемого температурного профиля в зонах греющей камеры печи по измеренным значениям расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, состава жидкого потока и вычисленному оптимальному температурному профилю реакционной массы в печи и стабилизацию этого температурного профиля в зонах греющей камеры печи изменением подвода тепла в эти зоны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4416735/31-26 (22) 28.03,88 (46) 23,12.89, Бюл. М 47 (71) Отделение 11 1 Томского пол,технического института им. С.И. Кирова (72) 10.В. Трухин и S П. Пищулин (53) 660 ° 012-52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 338245, кл. В 01 1 19/OO, 1970.

Зайцев S.À. и др. Производство фтористых соединений при переработке фосфатного сырья. — И.; Химия, 1982, с, 142, (54) СПОСОБ ЮТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗ.ПОЖЕНИЯ ПЛАВИКОВОГО

ШПАТА В ПЕЧАХ (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к автоматизации процесса разложения плавикового шпата в трубчатых печах с внешним обогревом, может быть использовано в химической промышленности в производстве фториИзобретение относится к автоматиза ции технологических процессов, а именно к автоматизации процесса разложения плавикового шпата в трубчатых печах с внешним обогревом, и может быть использовано в химической промышленности в производстве фтористого водорода.

Целью изобретения является повышение степени разложения плавиковогс шпата и снижение содержания серной кислоты в твердом продукте реакции, „„80„„1530568 А 1 (51) q С 01 В 7/1 G 05 D 27/ОО

2 стого водорода и позволяет повысить степень разложения плавикового шпата и снизить содержание серной кислоты в твердом продукте реакции. Способ предусматривает вычисление оптимального температурного профиля реакцйонной массы в печи по измеренным значениям расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, температуре реакционного газа на выходе печи, составам жидкого потока на входе печи и твердого продукта реакции на выходе печи, сравнение его с измеренным температурным профилем и при наличии отклонения расчет требуемого температурного профиля в зонах греющей камеры печи по измеренным значекиям расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, состава жидкого потока и вычисленному оптимальному температурному профилю реакционной массы в печи и стабилизацию этого температурного профиля в зонах греющей камеры печи изменением подвода тепла в эти зоны. 1 ил.

На чертеже приведен один из вари" OO антов схемы реализации предлагаемого способа управления.

В печь поступают два технологических потока: плавиковый шпат, содержа- р щий 95-96 фтористого кальция, и смесь кислот, состоящая, в основном, из фтористого водорода и серной кислоты.

Подвод тепла производится с помощью электрических нагревателей, расположенных с внешней стороны вращающегося барабана.

1530568

Стабилизация расходов входных технологических потоков осуществляется регулятором 1 и доэатором 2. Температуры эон греющей камеры измеряются термопарами 3-5, термоЭДС, от которых поступают в регуляторы 6-8 и в вычислительное устройство. Регуляторы 6-8 обеспечивают посредством электронагревателей 9-11 только поддержание температур зон греющей камеры, соответствующих заданным значениям, но не обеспечивают поддержания эаданного температурного профиля реакционной массы, вследствие дестабилизирующих факторов (отложения продуктов реакции на внутренней поверхности барабана, изменения состава и расходов входных технологических потоков) .

Температуры реакционного газа и реакционной массы измеряют датчиками 12-15. Состав входных технологических потоков и от вала контролируется датчиками 16 и 17.Кроме перечисленных технологических параметров, в вычислительное устройство вводятся данные о составе пла викового шпата, Способ реализуют следующим образом.

Используя входную информа цию, вычислительное устройство производит расчет оптимального температурного профиля реакционной массы.

Для нахождения оптимальных значений температур ре:- .кционной массы решается оптимизационн, задача, например методом сканирования, с целью минимизации остаточного содержания фторида кальция и серной кислоты в твердом продукте (отвале) печи при соответствующих значениях на входные и режимные параметры.

В качестве математической модели, отображающей зависимости между регулируемыми параметрами и регулирующими воздействиями, входными и режимными параметрами используется совокупность регрессионных уравнений.

Первые три регрессионных уравнения устанавливают зависимость между температурой tp» реакционного газа, остаточным содержанием серной кислоты Хн gp и фтористого кальция Хс F

4 в отвале, и расходами плавикового шпата и смеси кислот С н, о4, температурами реакционной массы в первой зоне а, во второй зоне t и третьей зоне t и концентрациями фтористого водорода С „, и серной кислоты C greg в смеси кислот: х н у4 =5» 2+О, 3ссар -65,5с нт/с н ьо4+

+11»7(Gp gp /Ggaр )+0»03 +

+0,006(Сс„F ) -32,1(Gн M4/Gс„р ) +

+0,003t<+0,009t

/С Н 50„1» 1 МС Hq 504/С Са fq)

+0,14tq(G„ЪО GCaF Э; (1) +0,29(Сн ? 04/ (GCF, )—

+0,0003t +t. +

-0,06tgc нр/ (3) 25 Х Р =1, 1+0»02Gg+F<

/GCF )-0,01с,+0,01

-4, 7 (С И qÚO4/G cq F ) +0»0004 t +0»00t) Gg

/С pq Ъ04

Ограничениями являются: ограничение на массовые расходы входных потоков

Ос р =0,21-0,29; Go eoa =0,22-0,40; ограничение на режимные параметры печи t< =50-100; tg =140-210; t =210270, t пр 580-650 ар =570"600 эгр =

460-560, ограничение на температу" ру реакционного газа

40 tp g = 160 190» ограничение на остаточное содержание фтористого кальция и серной кислоты в отвале X F = 0,002-0,02; Хн,qo„=

= 0,005-0,15, а также характеристики состава входных потоков:

С1р=О, 068-0,089; СcaF =0,95-0,96

С„,gg =0,89-0,92.

Расчетные и фактические температуры реакционной массы сравнивают между собой. При наличии разницы между ними вычисляются поправки на температуры зон греющей камеры печи.

Для определения этих поправок мож55 но, например, использовать следующие три уравнения, которые отражают зависимость между температурами реакционной массы по зонам(с„, t<, сэ) С р =152, 1 — 169, ЗС gf /C q gp -31,5(G@ qo /G F)+0, 18tq+0,05 э+ сОГ )» (Qq 604/ сц f)

+0,07t, Сс,р, +3,7Gc.г (С Н,ЬО„/

20 /Gс r )+0,01t, Gc,r -30,3t,СНр/Сн,Я4-39,9tqc нг/с ну4+24,5t>c нр/сн, о47 9 <(G н O„/С Co F ) (2) 5

1530 и расходами плавикового шпата Gcoc и серной кислоты Сн45о4, концентрациями фтористого водорода Сд и серНОЙ КИСЛОТЫ Ск4 в4 BO вхОДНОм ПОТО ке и температурами греющих камер перBOH 3OHbl t< ZP ВтОРой 3OHbl С 4 гр И третьей зоны t qгр.

t4 =92 2 0 5GcoF< 0 28t гр-0 7tзгр

-657,6(СН,ЬО4/ССар ) +0,007С,zp—

-45, 3G

/С сарг)+0,04 гр Ссoрг -3,8 1 гр(С Иа д4/

/С са еiг ); (4) а =209,8-0, 18 t а гр-0, 07 (G С F )

-1103(Сяа 04/GCoFq ) +0,007t „pЯ

-131,6Ссар С llp/С н ц4 -51,6t грСкс/

/С „ „0 (5)

t„=236+0 002G ч, о4 /с саF -О, 7t гр+

+0,46tqzp -0 19 ыр-0 07ta zp Ссай +

+О 0002tq zpС qF/Сн о4 (6)

Вычислительное устройство вырабатывает на выходе соответствующие сигналы, изменяющие уставки регуляторов, для корректировки температур зон греющей камеры. С изменением уставок регуляторов температур греющей камеры изменяется и количество подводимого тепла . Следовательно происходит уменьшение рассогласования между оптимальным температурным профилем реакционной массы и фактическим температурным профилем реакционной массы.

Преимуществом предлагаемогo способа по сравнению с известными является то, что оптимальный температурный профиль реакционной массы определяется для каждого заданного момента времени и непрерывно сравнивается с фактическим, и коррекция осуществля" ется в зависимости от соотношения соответствующих расчетных и измеренных температур реакционной массы, интенсивность протекания процесса термического разложения плавикового шпата может быть с достаточно высокой точностью стабилизирована и поддерживается постоянной при колебаниях состава и расходов входных технологических потоков.

В производстве фтористого водорода на печах с внешним электрическим обогревом предлагаемый способ позво568

1О

55 ляет повысить степень сернокислотного разложения плавикового шпата до 97,598,5$ против 90-953 (по известному способу) при одновременном снижении содержания серной кислоты в отвальном гипсе до 4-9 против 15-20 и сокращения расходных коэффициентов по плавиковому шпату сорта ФФ95А до

2,17-2,20 т против 2,26-2,39 т, а так же серной кислоты в пересчете на моногидрат 3,0 т против 3,44 т на 1 т фтористого водорода.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса разложения плавикового шпата в печах, включающий регулирование расходов жидкого и твердого потоков в печь, температурного профиля в зонах греющей камеры печи изме" нением подвода тепла в эти зоны и измерение состава твердого продукта реакции на выходе печи, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения степени разложения плавикового шпата и снижения содержания серной кислоты в твердом продукте реакции, дополнительно измеряют температурный профиль реакционной массы в печи, температуру реакционного газа на выходе печи и состав жидкого потока, подаваемого в печь, по измеренным параметрам расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, температуре реакционного газа на выходе печи, составом жидкого потока на входе печи и твердого продукта реакции на выходе печи вычисляют оптимальный температурный профиль реакционной массы в печи, сравнивают его с измеренным значением и при отклонении вычисленного оптимального температурного профиля реакционной массы в печи от измеренного значения рассчитывают требуемый температурный профиль в зонах греющей камеры печи по измеренным значениям расходов жидкого и твердого потоков на входе печи, состава жидкого потока и вычисленному оптимальному температурному профилю реакционной массы в печи устанавливают этот рассчитанный требуемый температурный профиль в зонах греющей камеры печи изменением подвода тепла в эти зоны.

1530568

Составитель Г. Огаджанов

Техред Л.Олийнык Корректор С ° Черни

Редактор Н. Рогулич

Заказ 7858/24 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101