RU2002127737A - Способ управления процессом получения диоксида хлора - Google Patents

Claims (29)

1. Непрерывный способ получения диоксида хлора с заданной производительностью, включающий следующие действия: восстановление ионов хлората, предпочтительно хлората натрия, в кислой водной реакционной среде в реакционной зоне с использованием восстанавливающего агента, предпочтительно метанола, и серной кислоты при температуре кипения реакционной среды при давлении ниже атмосферного, удаление газовой смеси, содержащей пары воды и диоксид хлора, из реакционной среды, поглощение указанной газовой смеси охлажденной водой в зоне абсорбции, с обеспечением получения продукта - водного раствора диоксида хлора, удаление суспензии отработанной реакционной среды и побочного продукта - кристаллического сульфата натрия из реакционной зоны, выделение кристаллического сульфата натрия в качестве побочного продукта из отработанной реакционной среды, добавление свежих порций ионов хлората, восстанавливающего агента и серной кислоты в отработанную реакционную среду с получением свежего сырья, выпаривание воды, введенной в этот процесс из всех источников, с использованием пара, подаваемого в кипятильник, рециркуляция свежего сырья в реакционную зону, отличающийся тем, что осуществляют компьютерное регулирование указанного процесса на основе требуемой производительности по целевому диоксиду хлора в качестве единственного параметра, вводимого оператором в компьютерную программу при осуществлении такого компьютерного регулирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное компьютерное регулирование включает следующие действия: непрерывное отслеживание изменений целевой производительности по водному раствору диоксида хлора, непрерывный мониторинг скорости технологических потоков хлората натрия, восстанавливающего агента, серной кислоты, пара в кипятильник и охлажденной воды, и модифицирование начальных контрольных точек всех указанных потоков в соответствии с измененной целевой производительностью.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанное компьютерное регулирование включает непрерывный мониторинг производительности по водному раствору диоксида хлора для определения отклонений от целевой производительности и модифицирование скорости потока восстанавливающего агента для поддержания заданного значения производительности.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывный мониторинг технических условий всех материальных потоков и модифицирование соответствующих контрольных точек скорости потоков указанного сырья в реакционную зону на основе целевой производительности и в ответ на изменение технических условий материалов.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывный мониторинг физических свойств раствора хлората натрия, температуры и плотности, и на этой основе создание виртуального непрерывного анализатора раствора хлората, который определяет объемную концентрацию раствора хлората натрия.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что с использованием виртуального непрерывного анализатора раствора хлората обеспечивают точность анализа ±0,3% в интервале концентраций хлората натрия от 450 до 750 г/л.

7. Способ по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывный мониторинг массы хлората натрия, поступающего в реакционную среду, непрерывный мониторинг массового расхода хлората натрия в результате процесса, и модифицирование потока хлората натрия в реакционную среду для обеспечения соответствия расходу массы хлората натрия и поддержания практически постоянной концентрации хлората натрия в реакционной среде.

8. Способ по любому из пп.3-7, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает обоснование контрольной точки температуры кипения реакционной среды на основе ожидаемого состава реакционной среды, непрерывный мониторинг температуры кислой водной реакционной среды, непрерывный контроль температуры реакционной среды, для того чтобы поддерживать постоянную нормальность кислоты в реакционной среде и непрерывный прогноз нормальности кислой водной реакционной среды в зависимости от температуры водного раствора и молярности водного раствора хлората.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывное определение отклонения температуры водной реакционной среды от температуры контрольной точки и корректирование этого отклонения с помощью подходящего изменения скорости потока кислоты в водную реакционную среду.

10. Способ по любому из пп.3-9, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывный контроль молярности хлората натрия в водной реакционной среде на основе непрерывно определяемого материального баланса системы и поддержание режима приемлемого выхода.

11. Способ по любому из пп.3-10, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает периодические лабораторные анализы концентрации хлората натрия в реакционной среде и мониторинг результатов такого лабораторного анализа с определением тенденции изменения концентрации хлората натрия в реакционной среде, определение того, изменяется ли концентрация хлората натрия в реакционной среде в одном и том же направлении в заданном числе таких периодических лабораторных анализов, в случае, когда такое изменение имеет место, и при условии, что оператор выбрал рабочий режим “адаптивный выход”, активируется расчет выхода с использованием ряда лабораторных анализов, для определения соответствующего приемлемого выхода.

12. Способ по любому из пп.3-10, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает периодические лабораторные анализы концентрации хлората натрия в реакционной среде, определение того, отклоняется ли концентрация хлората натрия в реакционной среде от заданного значения и в случае, когда такое изменение имеет место, и при условии, что оператор выбрал рабочий режим “лабораторный анализ”, применяется одноразовое смещение скорости потока хлората натрия в реакционную среду в течение заданного времени для установки концентрации хлората натрия в реакционной среде на заданном значении.

13. Способ по любому из пп.3-12, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает поддержание практически постоянного уровня реакционной среды в реакционной зоне путем непрерывного установления баланса между объемом воды, поступающей в установку, и объемом воды, выпариваемой из реакционной среды.

14. Способ по любому из пп.3-13, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывное определение и отображение на экране нормальности кислоты в реакционной среде и/или непрерывное определение и отображение на экране концентрации хлората натрия в реакционной среде.

15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что сообщают значения максимально допустимой концентрации диоксида хлора в растворе продукта и максимально допустимой температуры.

16. Способ по любому одному из пп.1-15, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает непрерывный мониторинг производительности по водному раствору диоксида хлора и модифицирование скорости потока метанола в реакционную среду в ответ на флуктуации в предварительно заданном интервале на основе исходной контрольной точки потока метанола.

17. Способ по любому одному из пп.1-16, отличающийся тем, что ионы хлората обеспечивают хлоратом натрия, в качестве восстанавливающего агента используют метанол и в качестве побочного продукта получают сульфат натрия и осуществляют компьютерное регулирование указанного процесса с целью получения диоксида хлора из реагентов при оптимальном потреблении этих реагентов, на основе требуемой производительности по целевому диоксиду хлора в качестве единственного параметра, вводимого оператором в компьютерную программу, для осуществления такого компьютерного регулирования.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанная компьютерная программа осуществляет контроль параметров процесса, включающих производительность по водному раствору диоксида хлора, давление в реакционной зоне, температуру, уровень жидкости и концентрацию хлората натрия в реакционной среде, скорость потока охлажденной воды на стадию абсорбции диоксида хлора, скорость потока водного раствора хлората натрия, серной кислоты и водного метанола в реакционную среду, скорость потока пара в кипятильник, скорость потока свежей воды в установку, плотность и температуру подаваемого водного раствора хлората натрия, плотность подаваемого водного метанола, и указанная компьютерная программа дополнительно вызывает изменение сигнала регуляторов потоков, контролирующих скорости потоков: охлажденной воды на стадию абсорбции диоксида хлора, водного раствора хлората натрия, серной кислоты и водного метанола в реакционную среду, пара в кипятильник.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что компьютерная программа осуществляет непрерывный контроль производительности по водному раствору диоксида хлора и сопоставление найденной производительности с заданной производительностью, пока не обнаружит отклонение в результате флуктуаций процесса, после чего компьютерная программа инициирует изменение скорости потока метанола для обеспечения возвращения производительности к заданному значению.

20. Способ по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что контрольную точку потока кислоты определяют путем определения текущего потребления серной кислоты, концентрации серной кислоты и производительности по целевому диоксиду хлора, расчета новой контрольной точки потока кислоты.

21. Способ по любому одному из пп.17-20, отличающийся тем, что контрольную точку потока воды для разбавления метанола определяют путем определения текущего потребления метанола, плотности метанола и производительности по целевому диоксиду хлора, расчета новой контрольной точки потока метанола, расчета новой контрольной точки потока воды для разбавления метанола (SP40).

22. Способ по любому из пп.17-21, отличающийся тем, что контрольную точку потока охлажденной воды на стадию абсорбции диоксида хлора определяют путем определения контрольной точки текущей концентрации раствора диоксида хлора, потока пара в кипятильник, потока охлажденной воды в вентиляционный скруббер складского резервуара диоксида хлора и производительности по целевому диоксиду хлора, расчета требующегося суммарного потока воды при целевой производительности диоксида хлора, расчета потока конденсата из холодильника косвенного контакта для указанной газовой смеси в абсорбционную колонну, расчета новой контрольной точки (SP70) потока охлажденной воды в абсорбционную колонну, расчета минимального потока охлажденной воды, требующегося для абсорбционной колонны (SPMN), определения, является ли SP70 больше, чем SPMN, если SP70 не превышает SPMN, тогда новой контрольной точкой (SP70) потока охлажденной воды является SPMN, если SP70 превышает SPMN, тогда новой контрольной точкой (SP70) потока охлажденной воды является SP70.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что компьютерное регулирование дополнительно включает определение, изменились ли контрольные точки концентрации раствора диоксида хлора или потока в скруббер, выполнение регулирования концентрации раствора диоксида хлора, если эти контрольные точки не изменились.

24. Способ по любому из пп.17-23, отличающийся тем, что регулирование подачи водного раствора хлората натрия в реакционную среду осуществляют путем определения текущего значения потока раствора хлората натрия, плотности и температуры, скорости потока диоксида хлора в складской резервуар и концентрации раствора диоксида хлора, расчета средней производительности по диоксиду хлора, расчета потребления хлората натрия на основе фактической производительности по диоксиду хлора и выхода, расчета концентрации хлората натрия в подаваемом растворе хлората натрия, расчета требующейся скорости потока раствора хлората натрия, определения текущей молярности раствора хлората натрия и заданного процента твердых веществ, уровня реакционной среды и данных лабораторного анализа в отношении молярности раствора хлората натрия и процента твердых веществ в реакционной среде, определения, изменились ли данные лабораторного анализа, в случае изменения данных лабораторного анализа, определяют выбор режима работы: “адаптивный выход” или “лабораторный анализ”, (А) в случае выбора режима “лабораторный анализ” рассчитывают объем реакционной среды при фактических эксплуатационных условиях, расчета наличного количества водного хлората натрия в реакционной среде при фактических эксплуатационных условиях, расчета стандартного объема жидкости в реакционной среде при стандартных условиях, расчета стандартного наличного количества водного хлората натрия в стандартных условиях, расчета разности между наличными количествами хлората натрия, расчета смещения регулировки потока водного раствора хлората натрия и применения этого смещения к расчетной скорости потока водного раствора хлората натрия в течение заданного времени, расчета контрольной точки потока водного раствора хлората натрия, включая смещение в течение заданного времени, (В) в случае выбора режима “адаптивный выход” и в случае соответствия критерию числа лабораторных анализов, рассчитывается обобщенный массовый выход диоксида хлора, начиная с первого достоверного лабораторного анализа, в указанном числе лабораторных анализов, расчета значения обобщенной массы входящего хлората натрия, начиная с первого достоверного лабораторного анализа, расчета значения исправленного потребления хлората с использованием последнего достоверного лабораторного анализа, в указанном числе лабораторных анализов, относящихся к прогнозируемой концентрации хлората натрия в реакционной среде, расчета коэффициента коррекции приемлемого выхода по хлорату, расчета контрольной точки потока водного хлората натрия, включая коэффициент коррекции приемлемого выхода.

25. Способ по любому из пп.17-24, отличающийся тем, что регулирование кислотности водной реакционной среды осуществляют путем определения текущего значения потока серной кислоты, температуры водной реакционной среды, заданной нормальности кислоты и молярности хлората натрия в реакционной среде и давления в реакционной зоне, расчета из приведенной выше информации новой контрольной точки (SP20) потока серной кислоты и пределов контрольных точек указанного регулятора потока, расчета контрольной точки (Т20) регулятора температуры реакционной среды, расчета отклонения температуры реакционной среды от контрольной точки, в случае, если это отклонение больше заданной величины, осуществляют контроль отклонения, и в момент подхода температуры реакционной среды к контрольной точке текущая контрольная точка потока кислоты возвращается к предварительно рассчитанной контрольной точке (SP20).

26. Способ по любому из пп.17-25, отличающийся тем, что регулирование с обратной связью производительности по диоксиду хлора осуществляют путем определения отклонения (DEV) величины производительности по диоксиду хлора от заданной производительности, если это отклонение превышает заданное значение, рассчитывают согласованную контрольную точку (SP4) потока воды для разбавления метанола по отклонению (DEV) и начальной контрольной точке (SP40) для разбавления метанола, определение отношения (SP4-SP40)/SP4, если оно меньше, чем заданная величина, то в этом случае используют согласованную контрольную точку (SP4) воды для разбавления метанола, если нет, то возрастание контрольной точки (SP4) воды для разбавления метанола ограничивают заданным процентом от контрольной точки (SP40) исходного потока воды для разбавления метанола.

27. Способ по любому из пп.17-26, отличающийся тем, что определение контрольной точки потока пара в кипятильник осуществляют путем определения производительности по целевому диоксиду хлора, скорости потока метанола, потребления метанола и плотности серной кислоты, расчета количества воды, поданной с хлоратом натрия, серной кислотой и водой для разбавления метанола, расчета количества воды из узла фильтрации солевого осадка, используемого для осуществления выделения кристаллического сульфата натрия из отработанной реакционной среды, расчета количества воды, образовавшейся в химической реакции, учета количества воды, поступающей при промывке насосов и уплотнений, расчета контрольной точки (SP50) потока пара в кипятильник для суммарного количества воды, попадающей из всех источников, расчета минимального потока пара в кипятильник (FMIN), определения, является ли SP50<FMIN, если да, то SP50 равно FMIN, если неравенство SP50<FMIN не выполняется, то рассчитывается отклонение контрольной точки потока пара в кипятильник, и если это отклонение превышает заданную величину, тогда SP50=SP50.

28. Способ по любому из пп.17-27, отличающийся тем, что регулирование уровня жидкой реакционной среды осуществляют путем определения текущего уровня жидкой реакционной среды, скорости потока метанола, расхода метанола, положения клапана подачи свежей воды и контрольной точки его положения, расчета ожидаемой производительности по диоксиду хлора, расчета минимального (FMIN) и максимального (FMAX) значения скорости потока пара в кипятильник, определения того, открыт ли клапан свежей воды, если клапан закрыт, то рассчитывают смещение подачи пара на основе отклонения уровня жидкой реакционной среды, если клапан открыт, то определяют положение клапана свежей воды: открыт ли он больше, чем в заданной контрольной точке положения клапана свежей воды, и в случае положительного ответа рассчитывают смещение подачи пара на основе отклонения положения клапана свежей воды, расчета контрольной точки (SP5) для подачи пара в кипятильник, включая регулировку смещения, расчета изменения смещения, расчета среднего изменения смещения (AVD), определения, является ли AVD меньше заданного значения, и если да, то рассчитывают среднее смещение подачи пара в кипятильник, расчета новой контрольной точки (SP50) подачи пара, включающей среднее смещение подачи пара, определения, является ли SP5>FMIN, и если нет, то SP5 равно FMIN, если SP5>FMIN, то определяют, является ли SP5 меньше, чем FMAX, и если да, то SP5=SP5, а если нет, тогда SP5=FMAX.

29. Способ по любому из пп.17-28, отличающийся тем, что максимально допустимую концентрацию диоксида хлора и блокировку максимальной температуры определяют путем определения текущего давления в реакционной зоне, температуры раствора диоксида хлора, контрольной точки концентрации диоксида хлора, предполагаемого положения клапана технологического воздуха и максимально допустимой концентрации раствора диоксида хлора по расчету резервуара-хранилища (MS), определения положения клапана технологического воздуха, если он открыт, тогда контрольная точка максимальной концентрации раствора диоксида хлора и контрольная точка блокировки температуры принимают свои заданные значения, если клапан технологического воздуха закрыт, тогда значение температуры раствора диоксида хлора переводят в Кельвины, рассчитывают давление паров воды над раствором диоксида хлора, рассчитывают парциальное давление диоксида хлора над раствором, которое корректируют с учетом утечки воздуха, рассчитывают константу Генри для диоксида хлора при рабочей температуре раствора, рассчитывают новую максимальную концентрацию раствора диоксида хлора (SPM) при его парциальном давлении и температуре, определяют, является ли SPM меньше MS, и если нет, тогда SPM=MS, и если да, отображают и вводят новую контрольную точку блокировки максимально высокой концентрации раствора диоксида хлора и SPM=SPM, рассчитывают константу Генри раствора диоксида хлора по контрольной точке его концентрации и парциальному давлению диоксида хлора, значение температуры раствора диоксида хлора переводят из Кельвинов, отображают и вводят контрольную точку блокировки максимально допустимой температуры раствора (РТМ).