Способ автоматического управления процессом карбонизации в производстве соды

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 606815

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Лополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено030576 (21) 2377714/26 с присоединением заявки йю— (23) Приоритет (43) Опубликовано 1505.78.Бтоллетень М 18

2 (51) М. KJt.

С 01 1) 7/18

6 05 Р 27/00

Гюю1дююютеюююкб ююаютют юююютю ИюююютЮОВ ВВВР юю дюююв ю964фютююю1 а ютюЮктюФ (58) УЛК 66.012.52 (088.8) (45) Лата опублнкования описания.220478 (2) втоРьт В. н. сазонов, В.A. êîöàðåíêo, В.м. Охрименко, "аобРетении Г.п.смертин, е,м.мальцев и р.Б.золотухин (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КАРБОНИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОДЫ

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом карбонизацни и может найти применение в химической промышленности, например в производстве соды по аммиачному способу.

Известен способ автоматического улравления процессом карбонизации в производстве соды путем изменения отбора суспензии в зависимости от суммарного тп расхода углекислоты, подаваемой в колонну и температуры отходящего газа (1) . При этзм температура отходящего газового потока как корректирующий параметр не обеспечивает заданную 15 точность регулирования процесса, особенно в период переключения карбонизационных колонн на работу в режиме предварительной карбониэации.

Известен также спосбб автоматическо-ЯО го управления процессом карбонизации в производстве соды путем изменения отбора суспенэии из карбоколонны в зависимости от расхода углекислоты, подаваемой в колонну, с коррекцией зада- >5 ния регулятору отбора суспензии по температуре гаэожидкостной среды верхней абсорбционной зоны и давлению газожид» костной среды в нижней части холодильной зоны колонны f2) . Этот способ as3 ляется наиболее близким по технической сущности к предлагаемому.

Недостатком известного способа является то, что корректирующие параметры, а именно температура гаэожидкостной среды верхней абсорбционной эбны колонны и давление газожидкостной среды нижней холодильной зоны колонны, неполно характеризует процесс абсорбции углекислоты в карбоколонне,так как эти параметры определяют степень прогаэованности колонны,но не дают.информации о количестве углекислоты,вступившей в реакцию. Коррекция по температуре только верха колонны не восполняет недостаток, так как в этой части колонны осуществляют ввод рассола с предыдущей стадии процесса и измеряемая температура характеризует не количество тепла, выделившегося в результате реакции и .пропорциональное количеству углекислоты,а общее количество тепла,в том числе и поступившее с рассолом с предыдущей стадии технологи,ческого процесса. Этот недостаток приводит к . тому, что в переходных режимах, например, при переключении оборудования на предыдущих стадиях технологического процесса, отбор суспенэии осуществляют практически

606815 только по количеству углекислоты, поступающей в карбоколонну, т .е. неравноМерно. Неравномерность отбора сУспенэии из карбоколонны сказывается на последующей стадии технологического процесса - стадии кальцинации в том, 5 что приводит к неравномерному поступлению бикарбоната натрия на кальцинацию. Это вызывает неравномерное выделение на стадии кальцинации углекислоты„ подлежащей возврату на стадию кар- )О бонизации, а неравномерное поступление углекислоты на карбониэацию приводит к еще большей неустойчивости технологического процесса.

Таким образом, автоматическое управ- 5 ление процессом карбонизации по известным параметрам не,обеспечивает устойчивости технологического процесса в переходных режимах.

Целью изобретения является повыше- 20 ние устойчивости технологического процесса в переходных режимах.

Эта цель достигается тем, что изменение отбора суспензии бикарбоната натрия из карбоколоннв осуществляют в эа- 5 висимости от распределения температуры газожидкостной среды в абсорбционной части колонны.

Распределение температуры в абсорбционной части колонны может быть определено различными путями: по отношению температуры верха абсорбционной части колонны к температуре зоны реакции или по среднему значению температуры по высоте абсорбционной части колонны, 35

В случае коррекции отбора суспензии по отношению. температуры верха абсорбционной части колонны к температуре зэны реакции целесообразно температуру верха абсорбционной части колонны до- 40 ,полнительно корректировать по температуре входящей жидкости.

Корректирование отбора суспензии бикарбоната натрия не по температуре верха абсорбционной части колонны, а 45 по распределению температуры в этой части карбоколонны позволяет исключить шумы (случайные отклонения температуры, например, в связи с изменением температуры входящей жидкости), кото- 50 рйе могли бы накладываться на корректирующий сигнал.

На фиг.1 представлена схема реализации способа при корректировке отбора суспензии по распределению температур, определяемому,пО отношению температуры верха абсорбционной части колон.— ны к температуре зоны реакции; фиг.2 — то же по среднему значению температурЫ по высоте абсорбционной час-ти колонны.

Способ осуществляется следующим образом.

Углекислый газ распределяют по карбониэационным колоннам 1 (на фигурах показана одна колонна) частными систе-, мами стабилизации расходов газа в коллекторах 2 и 3 первого и второго вводов соответственно. Газовую нагрузку по первому и второму вводу устанавливают с помощью задатчиков. Давление газа в коллекторах 2 и 3 первого и второго вводов поддерживают отдельными системами регулирования.

Отбор суспензии из карбоколонны осуществляют в зависимости от выходного сигнала вычислительного устройства 4 пропорционального количеству углекислоты, подаваемой в колонну. Выходной сигнал вычислительного устройства 4 в качестве задания подают в регулятор 5 отбора суспензии из карбоколонны, куда в качестве корректирующего сигнала подают сигнал, пропорциональный распределению температур в абсорбционной части колонны. Корректирующий сигнал формируют в частном случае с помощью устройства 6 соотношения как отношение температуры верха абсорбционной части колонны, измеряемой датчиком 7, к температуре зОны реакции, измеряемой датчиком 8. При этом целесообразно температуру верха абсорбционной части колонны дополнительно корректировать по. температуре входящей жидкости, которую измеряют с помощью датчика 9 температуры. Сигналы от датчиков 7 и 9 поступают на блок 10, который отрабатывает сигнал рассогласования между текущим и заданным значениями температуры входящей жидкости. Выходной сигнал блока 10 и сигнал от датчика температуры в зоне реакции поступают на вход устройства 6 соотношения, которое отрабатывает сигнал, характеризующий распределение температур в абсорбционной части колонны.

Распределение температуры в абсорбционной части колоны может быть определено и другим путем, например, с по мощью датчиков температуры 11, установленных через одну точку по всей высоте абсорбционной части колонны (см.фиг.2)

Сигналы от датчиков 11, пропорциональные температуре в соответствующей точке абсорбционной части колонны,поступают в вычислительное устройство, состоящее из сумматора 12 и делителя

13, Вычислительное устройство отрабатывает сигнал, пропорциональный средней температуре в абсорбционной части, характеризующий распределение температур.

Сигнал, отработанный вычислительным устройством, поступает в регулятор 14, где сравнивается с заданным.

Сигнал, отработанный регулятором 14, является в этом частном случае коррек" тирующим сигналом для регулятора 5 отбора суспенэии.

Отбор суспензии осуществляют либо с помощью системы 15 стабилизации расхода, куда в качестве программного задания подают сигнал, сформированный регулятором 5, либо сигнал от регулято606815

85 ра 5 подают непосредственно на исполнительный механизм 16 (эта возможная линия связи показана пунктиром).

Пример ° Ha станции кальцинации произошло переключение аппаратов (кальцинаторов, содовых печей), что привело к изменению количества углекислоты, поступающей на карбониэацию, и соответственно вызвало переходные процессы на станции карбониэации, пока вновь включенный аппарат не войдет в режим.

Допустим, количество углекислоты уменьшилось. Переходные процессы, а следовательно и возмущения, поступаю" )8 щие на станцию карбонизации по расходу углекислоты, длятся до тех пор, пока системы регулирования станций компремирования газа не,восполнят недостаток углекислоты на карбонизаЦию за 20 счет дополнительной подачи газа на смешение из отделения известковых печей.

Эти возмущения воспринимает система стабилизации расхода газа первого ввода в коллекторе 2 и соответственно устройство 4 (см.фиг.1), определяющее количество углекислоты, подаваемой в колонну.

Система стабилизации расхода газа первого ввода изменяет положение регулирующего органа таким образом, чтобы привести количество подаваемой углекислоты в колонну в соответствие с заданйем, поступающим от задатчика, а устройство 4 уменьшает командный сигнал регулятору 5 отбора суспензии, который либо поступает в качестве прог раммного задания регулятору 5, либо воздействует непосредственно на исполнительный механизм 16, уменьшая отбор 40 суспензии.

За время переходного процесса, в течение которого система стабилизаций расхода газа в коллек-,оре 2 приводит количество .углекислоты, подаваемой в колонну, в соответствии с заданием, в карбоииэационную колонну поступает уменьшенное количество углекислоты.Это приводит к тому,что прогазованность жидкости уменьшается, зарождающиеся и образовавшиеся кристаллы бикарбоната . натрия в зоне реакции опускаются в нижнюю часть колонны,что в свою очередь приводит к изменению распределения температуры по высоте абсорбционной части колонны.

Изменение распределения температур в верхней абсорбционной части колонны воспринимают датчики / и .8.

Сигнал от датчика 7 поступает на блок 10, который отрабатывает, сигнал рассогласования между текущим и заданным значениями температуры. Выходной сигнал блока 10 поступает на регулятор 6 соотношения температур, куда также поступил сигнал от датчика 8 температуры в зоне реакции.

Регулятор 6 отрабатывает сигнал, пропорциональный распределению температур в абсорбционной части колонны, который поступает, на регулятор 5 отбора и дополнительно корректирует отбор суспензии . таким образом, чтобы сохранить заданное соотношение температур.

Поддержание заданного соотношения температур путем воздействия на отбор суспенэии иэ колонны приводит к тому, что регулируется угол наклона кривой распределения температур по высоте колонны.

При возмущении по температуре поступающей жидкости (колебание температуры поступающей жидкости обусловлено переключением колонн иэ режима промывки в режим карбониэации) количество тепла, вносимого жидкостью, изменяется, что приводит к изменению температуры верхней абсорбционной части колонны и соответственно к изменению угла наклона кривой распределения темпе( ратур.

Сигнал от датчика 9 температуры поступающей жидкости поступает в блок

10 и изменяет задание по температуре верхней абсорбционной части колонны.

Таким образом температура верхней абсорбционной части колонны и задание изменяются эквидистантно, а так как выходной сигнал блока 10 изменяется в зависимости от рассогласования сигналов, пропорциональных текущему и заданному значениям температуры, то изменения этого выходного сигнала не происход;-т, и отбор суспензии остается неизменным, а система устанавливает новое распределение температур с учетом тепла, вносимого поступающей жидкостью.

Если температура верхней абсорбционной части колонны изменяется не в зависимости от тепла, внесенного жидкостью, а в зависимости от тепла, выделившегося в результате реакции,тогда выходной сигнал блока 10, пропорциональный величине рассогласования между новым текущим и заданным значениями температуры верха абсорбционной части колонны, воздействуя через устройство 6 и регулятор .5, дополнительно изменяет отбор суспензии из колонны таким образом, что угол наклона кривой распределения температур по высоте колонны (а, следовательно, и распределение температур) остается неизменным..

Такой обобщенный параметр регулирования, как распределение температур в абсорбционной части колонны, наиболее достовернс отображает процесс карбонизации, так как согласно теории на отдельных стадиях процесса образования кристаллов бикарбоната натрия

606815 формула изобретения

Тираж 655 Подписное акаэ 2520 1

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 выделяется разлнчнсе количество тепла, которое обусловлено составом и количеством жидкости и газа, проходящих через карбонизационную колонну, а также степенью абсорбции углекислоты.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа, заключается в том, что, корректируя отбор суспензии по распределению температур в абсорбционной части колонны, обеспечивают более 10 равномерный отбор суспензии из карбоколонны, чем по известному способу и повышают устойчивость технологического процесса в переходных режимах (при пе-, реключении колонн или кальцинаторов), l5

Это приводит к созданию более благоприятных условий роста кристаллов бикарбоната натрия, приводящих в конечном счете к снижению влажности кристаллов, уменьшению доли мелких кристал-20 лов и связанному с этим уменьшению потерь продукта на фильтрах

1. Способ автоматического управления процессом карбониэации в производстве соды путем изменения отбора суспензии бикарбоната натрия из карбоко.лонны в зависимости от количества углекислоты, подаваемой в карбоколонну с коррекцией по температуре гаэожидкостной среды в абсорбционной части колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости технологического процесса в переходных режимах, изменение отбора суспенэии бикарбоната натрия из карбоколонны осуществляют в зависимости от распределения температуры газожидкостной среды в абсорбционной части колонны.

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что распределение температуры газожидкостной среды в абсорбционной части колонны определяют по среднему значению температуры газожидкостной среды по высоте абсорбционной части колонны.

3. Способ по п.1, о т л.и ч а ю шийся тем, что распределение температуры гаэожидкостной среды в абсорбционной части колонны определяют по отношению температуры верха абсорбционной части колонны к температуре эоны реакции.

4. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю шийся тем, что температуру верха абсорбционной части колонны дополнительно корректируют по температу-. ре входящей жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

9 224444330033,кл. С 01 Э 7/18, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 454173,кл. С 01 D 7/18, 1973.