Способ автоматического управления процессом получения хлоридов металлов

 

Использование: автоматизация производственных процессов в цветной металлургии , в частности автоматическое управление производством хлоридов металлов путем хлорирования из руд и концентратов . Сущность изобретения: способ заключается в изменении подачи хладагента в систему конденсации в зависимости от температуры на выходе из оросительного скруббера с коррекцией по уровню пульпы в нем и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора в сторону ее устранемия, 1 табл.,1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК гОсУДАРстВеннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4901062/26 (22) 09.01.91 (46) 07.06.93. Бюл. ¹ 21 (71) Запорожский титано-магниевый комбинат (72) А.М.Отрошко, Б.Н.Шкурин, И.М,Тимченко, А.И.Кравцов. А,С.Лотиев и В.В,Талин (73) Запорожский титано-магниевый комбинат (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 564256, кл, С 01 В 7/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 516640, кл, С 01 В 9/02. С 05 D 27/00, 1976.

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,, Я2„„1820892 А3 (sI)s С 01 G 23/02, В 01 J 8/02 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДОВ МЕТАЛЛОВ (57) Использование: автоматизация производственных процессов в цветной металлургии, в частности автоматическое управление производством хлоридов металлов путем хлорирования из руд и концентратов. Сущность изобретения: способ заключается в изменении подачи хладагента в систему конденсации в зависимости от температуры на выходе из оросительного скруббера с коррекцией по уровню пульпы в нем и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора в сторону ее устранения, 1 табл.,1 ил. коррекцией пс уровню пульпы в конденсационном аппарате и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора.

Значение уровня пульпы в конденсэци- 00 онном аппарате, представляющем собой Я оросительный скруббер, задается в опреде- С) ленных пределах, обеспечивающих ста- р бильную работу оросительного скруббера. О

Отклонение уровня пульпы от заданных значений характеризует снижение производительности хлорирующвй установки (в случае, если уровень пульпы выше заданного значения) либо ухудшение качества тет- (p3 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 очистки

1820892 тетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности установки.

Разность действительной и расчетной и роизводительности 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- 10 ного скруббера точке росы тетрахлорида титана.

Расчетная суточная производительность хлоратора (Пр) определяется по формуле 15

Пр= И (т/cyT).

GCl2 .

Кс12 где Gcl2 — количество хлора, подзнного в хлоратор, т/ч;

Каг — коэффициент. определяющий ко- . личество хлора, необходимого для получения 1 т тетрахлорида титана, равный 0,812;

N — - коэффициент перевода часовой расчетной производительности в суточную, 25 равный 24.

Количество хлора в хлорвоздушной сме- . си, поданной в хлоратор, определяется по формуле

6аг= 0,2109 а е dг х

ЬР Р х х

fpQ2H.у. СОг +фЪозд.н.у. (1 Саг)) T K х Сс!2 pcl2s,ó. 10 (т/ч) 35 где а- коэффициент расхода; я — поправочный коэффициент на расширение измеряемой среды;

d — диаметр сужающего устройства, м;

Ь P — перепау давлений на сужающем 40 устройстве, кгс/м ;

Рв — абсолютное давление измеряемой среды перед сужающим устройством, кгс/м;

pcl2H.y, — плотность хлора при нормаль- 45 ных условиях, кг/м;

/Ъщ д.н.у. — плотность воздуха при нор-. мальных условиях, кг/мэ;

Сог — концентрация хлора, кг/м; з.

Т вЂ” температура ПТС, К:

К вЂ” коэффициент сжимаемости.

Действительная суточная производительность хлоратора (Пд) определяется путем измерения прироста уровня тетрахлорида титана в баке-сборнике оро- 55 сительного конденсатора за.единицу времени в пересчете на сутки по формуле

П р ° $ ° k (т/сут), ЬН

h,Н где — — изменение уровня в баке-сборниМ ке за единицу времени, м/ч;

p — плотность тетрахлорида титана, т/м, S — площадь бака-сборника, м;

2.

k — количество замеров в сутки.

Плотность тетрахлорида титана, соответствующего марке ТЧТР-1, рассчитывается по формуле р-1,762-1,590 103 t-0,98 . 10 Р, где t — 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-1.

Разность действительной и расчетной производительности Ь П- Пд-tl>, отличная от нуля, указывает на отклонение процесса хлорирования от оптимального, т.е. на воз-. никшее 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 достичьзаданной 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, На трубопроводе 9. подводящем знодный хлоргаэ к хлоратору 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.

1820892

20

30

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 t5 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 90ф,. количество хлоргаза — 1420 м /ч, в опытах з

2,5 концентрация хлора составляла 80, количество хлоргаза — 1660 м /ч, в опытах 3, 6 з концентрация хлора в хлоргазе составляла

70 (, количество хлоргаза — 1830 м3/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 (" Сапфир22Д4"), перепада давления (" Сапфир22ДД"), температуры (ТСМ гр.23) и концентрации хлора (газоанализатор на хлор "Llmas-G"), no готовому продукту от датчиков уровня (" Сапфир-22ДД") и температуры (термопара ХК) тетрахлорида титана в баке-сборнике.

Количество примесей и твердых взвесей в тетрахлориде титана определяли по изве стной методике, Точку росы тетрахлорида титана на выходе из оросительного скруббера определяли по количеству отходящих газов с помощью датчика "Сапфир-22ДД" и по расчетной часовой производительности хлоратора, рассчитанной вычислительным устройством. по следующим формулам:

tgр А-В Т, где А — коэффициент, равный 7,64433:

 — коэффициент, равный 1947,6;

1820892

Т вЂ” температура, К.

Откуда точка росы

1947,6

7.64433 — Ig p

Чад 160 где р

ЧТ!Сц + Чогходящих газов .

От с 4 Чi гдв Чт!с14 где VI — объем 1 моля газа;

M — молекулярная масса Т(С!4; бт о4 — расчетная часовая производительность, кг/ч;

Твоем — точка, росы, К, Результаты испытаний приведены в таблице.

Иэ таблицы видно, что при изменении количества анодного хлоргаза, подаваемого в хлоратор, за счет изменения состава ПГС на выходе из оросительного скруббера меняется точка росы тетрахлоридэ титана.

Корректировка подачи воды в систему конденсации по уровню пульпы в баке оросительного скруббера и по разности действительной и расчетной производительности хлоратора в сторону ее устранения (ЬППдПр* О) обеспечивает соответствие температуры ПГС на выходе иэ оросительного скруббера точке росы твтрэхлоридэ титана, что позволяет достичь заданную степень очистки тетрахлорида титана при обеспечении максимальной производительности хлораторэ (опыты 1-3), Регулирование теплообмена в системе конденсации в соответствии с техническим решением по прототипу не обеспечивает соответствие температуры ПГС на выходе иэ конденсационного аппарата точке росы тетрахлорида титана, что приводит к снижеwe производительности хлорирующей установки (опыты 4, 5) или к ухудшению

5 степени очистки тетрахлорида титана (опыт

6).

Предлагаемый способ автоматического управления 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 подачи хладагента в систему конденсации по уровню пульпы в баке оросительного скрубберэ и по разности.действительной и расчетной производительности хлоратора, 20

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения хлоридав металлов в

25 хлораторе путем регулирования теплообмена в системе конденсации в зависимости рт температуры на выходе из кондвнсационного аппарата, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки тетрах30 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.

1820892

1 !

I!

1 б

I о

I и Ol

I l» и >С !

74 х а

С Э

I О Ol

t v

В !

1 ф а э

1- В>

Э X

В- а

44 а

t

I

>

I

I !

О

Ъ l

I + l

1

I

1

I л

I l1 V l6

У v

1 Э>X

l rtl 0l

t O» ВГ

1

1

I

О

1

Ю ! б

o a

1 I к

1 CO ф б l- Z

u a

1>Z С

> Э Э

I C> l

I!

1

Ю О ! C>4

1

О О б> >

° 1

Ю о

О Ю

C>t C>!

1

I

I б О

1 4>4 !

Ю О 1

C>t C>4 I

> ° I !

I

Вб\ I

I л ю о\ б\

o o

4>б Al

Ю

4М

Z 1 lO

592

zzc о ох ссф

М мфоф з и >- >4

I

I

I О

1 О

° °

I э

1 I » Я

aRuPc

1 Э "4 Л

Вб\ л

Gl ОЪ

Ю

I

1

В I ф э а

I Э ф ! >- а

I! ф

X l" îot е а

z 9 с =-эхс

<о ф!

>о э z

Х ВГОх

u PC

L» Л 44

С CO Z

Ю

Ю

) >о Ъ

>> с

l

О

I о а с

>О >4) vC ф о

1 с ф>X Э сйх э с х л оэас уас

z х 2 о

X О Ф ффЯ

v!

I

I Ф

В

t УЯ

1- z о э

zzX о

vga

9,ф

X l X

zаэ

Э Э

ЭС;О

+ + c о

I !

I ф

z c

4) С

CZ Э 1

1 1 и э

I

1

+ + I

I !

1

1

Ю О а ВВ б>ю

V 1X З э >- а фо>

»> 1

X ф э 1- а

Ю Ю а Вб б>В -Ф

Ю

1

1

Ю Ю

Ю >В

10 ОР

1 !

1

o o

CO Л I

1 Z I e

Я о е

1 1О фф

> Ю б!

1 ! О ! C>I

i eЮ О

О C»l

>ВВ 60

Г

l

)

) О

I ОЪ

I !

O. О

ВО Л

1 !»

° с

I

Jl

i>3

>z э î tмах

РИСЧХ ОВ л о>-с

С >ZCOVII с-x9z9@

I 1 о o

l6 л l» есле еь>зэ)-асл ю-Яж

> йонас и

1 ф CO >O CO ON

44. Х Z t- C 1I 1 . I

z5>- ээк

1ЮОУВЮСХйi б

3 Г

I Z lO б а

М ВВ С ф Я )ВЫ

I Ct Z R co

1

z I

l» I 1

u x

g >X )ф хоcv

lO 4t >Х 9 асy л о >- )- э а б +

c x e t- o t COAX>-l

X t- u cZ cO > исооа!

z>z ае

) !

В

1 ф 1 +

l- . ф

C.

1 !

1 О

1 Ю

I °

1 !

1820892

Составитель А.Отрошко

Редактор Т,Никольская Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Заказ 2039 Тир.аж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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