SU1668354A1

SU1668354A1 - Способ управлени процессом переработки газов дистилл ции в производстве карбамида

Info

Publication number: SU1668354A1
Application number: SU894684146A
Authority: SU
Inventors: Людмила Павловна Ляшенко; Валентин Николаевич Игнатов; Алексей Сергеевич Виноградов; Владимир Яковлевич Головин
Original assignee: Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1991-08-07

Abstract

Изобретение относитс к области автоматического управлени химико-технологическими процессами, может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида и позвол ет повысить производительность процесса. Способ заключаетс в регулировании температуры раствора углеаммонийных солей (УАС) на выходе из промывной колонны изменением расхода жидкого аммиака. Алгоритм управлени заключаетс в следующем: измер ют расходы воздуха, диоксида углерода на входе в колонну синтеза, расход жидкого аммиака на входе в эжектор, температуру плава на выходе дистилл ционной колонны низкого давлени , давление дистилл ции второй ступени, задают степень отгона аммиака, разложени карбамата аммони в колонне дистилл ции среднего давлени , рассчитывают неизмер емые параметры: покомпонентный расход газового потока, покомпонентный и общий расходы потока плава на входе в колонну, дистилл ции среднего давлени , расход газовой фазы на выходе из колонны дистилл ции среднего давлени , степень отгонки аммиака и диоксида углерода в колонне дистилл ции низкого давлени , покомпонентный расход газожидкостной смеси на входе в промывную колонну, по этим значени м определ ют требуемую температуру раствора УАС на выходе промывной колонны в зависимости от заданного соотношени концентраций аммиака и воды в растворе УАС и в соответствии с рассчитанной требуемой температурой раствора УАС измен ют расход жидкого аммиака. 1 ил.

Description

1

(21)4684146/26 (22) 26.04,89 (46)07.08.91. Бюл.№ 29

(71)Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации

(72)Л.П.Л шенко, В.Н.Игнатов, А.С.Виноградов и В.Я.Головин

(53)66.012-52 (088.8)

(56)Синева К.Н. и др. Производство карбамида .-М.:Хими , 1970, с.287.

Авторское свидетельство СССР № 452558, кл.С 07 С 127/04, 1974.

(54)СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ ДИСТИЛЛЯЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАРБАМИДА

(57)Изобретение относитс к автоматическому управлению химико-технологическими процессами, может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида и позвол ет повысить производительность процесса. Способ заключаетс в регулировании температуры раствора углеаммоний- ных солей (У А С) на выходе из промывной колонны изменением расхода жидкого аммиака . Алгоритм управлени заключаетс в

следующем: измер ют расходы воздухе, диоксида-углерода на входе в колонну синтеза , расход жидкого аммиака на входе в эжектор, температуру плава на выходе ди- стилл ционной колонны низкого давлени , давление дистилл ции второй ступени, задают степень отгона аммиака, разложени карбамата аммони в колонне дистилл ции среднего давлени , рассчитывают неизмер емые параметры: покомпонентный расход газового потока, покомпонентный и общий расход потока плава на входе в колонну , дистилл ции среднего давлени , расход газовой фазы на выходе из колонны дистилл ции среднего давлени , степень отгонки аммиака и диоксида углерода в колонне дистилл ции низкого давлени , покомпонентный расход газо-жидкостной смеси на входе в промывную колонну, по этим значени м определ ют требуемую температуру раствора УАС на выходе промывной колонны в зависимости от заданного соотношени концентраций аммиака и воды в растворе УАС и в соответствии с рассчитанной требуемой температурой раствора УАС измен ют расход жидкого аммиака . 1 ил.

г

fe

О Os 00 GJ СЛ

Изобретение относитс к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации производства карбамида.

Цель изобретени вл етс повышение производительности процесса.

На чертеже представлена схема, по сн юща предлагаемый способ.

Газообразна двуокись углерода по трубопроводу 1 и небольшое количество воздуха по трубопроводу 2, смешива сь, поступают по трубопроводу 3 в колонну 4, синтеза в которую из эжектора 5 по трубопроводу 6 поступает жидкий аммиак с раствором карбамата аммони . Плав из отделени синтеза, содержащий карбамид, карбамат аммони , воду, непрореагировавший аммиак, двуокись углерода, пройд р д аппаратов, дросселируетс и по трубопроводу 7, а также неконденсированные газы из отделени синтеза по трубопроводу 8 поступают в колону 9 дистилл ции среднего давлени . Здесь происходит разложение карбамата аммони на аммиак и двуокись углерода за счет тепла, подводимого конденсатором высокого давлени . Плав карбамида собираетс в нижней части колонны 9 и по трубопроводу 10 направл етс в колонну 11 дистилл ции низкого давлени , где как и в колонне 9 поддейст- 1 вием подводимого тепла осуществл етс разложение остаточного карбамата аммони на аммиак и двуокись углерода, Газы дистилл ции низкого давлени по трубопроводу 12 поступают в конденсатор 13, предназначенный дл абсорбции газов. Жидка фаза с концентрацией карбамида 72-75% по трубопроводу 14 направл етс в отделение выпарки. В конденсатор 15 по трубопроводу 16 подаютс газы дистилл ции среднего давлени , где осуществл етс частична абсорбци -конденсаци газов дистилл ции потоком раствора углеаммо- нийных солей со ступени дистилл ции низкого давлени . Газожидкостную смесь из межтрубного пространства конденсатора 15 по трубопроводу 17 направл ют в промывную колонну 18, в которой получают ре- циркулируемый в реактор синтеза карбамида раствор углеаммонийных солей, поступающих по трубопроводу 19. Промывна колонна 16 оро шаетс жидким аммиаком из трубопровода 20. t , Система управлени процессом состоит из датчика 21 расхода воздуха на входе в колонну 4 синтеза, датчика 22 расхода двуокиси углерода на входе в колонну 4 синтеза, датчика 23 расхода жидкого аммиака на входе в эжектор 5, датчика 24 давлени газовой фазы на выходе из колонны 11 дистилл ции низкого давлени , датчика 25 температуры плава карбамида на выходе из колонны 11 дистилл ции низкого давлени , датчика 26 температуры раствора угле- аммонийных солей на выходе из промывной колонны 18, воздействующего на клапан 27 расхода жидкого аммиака через вычислительное устройство 28 и регул тор 29.

Случайные изменени нагрузки, колебани технологического режима отделени синтеза карбамида, количество и состав газов дистилл ции среднего давлени , а также состав раствора углеаммонийных солей низкого давлени измен ютс , что влечет за собой изменение количества и состава газожидкостной смеси, подаваемой в колонну 18, а также температуры раствора углеаммонийных солей на выходе из колонны 18, вследствие чего мен етс состав углеаммонийных солей, что непосредственно

вли ет на процесс синтеза карбамида.

Способ управлени процессом переработки газов дистилл ции осуществл етс следующим образом.

По сигналам от датчиков 21-23 соответственно расхода воздуха G воз. расхода дву- окиси углерода в колонну А синтеза G д.у, расхода жидкого аммиака в эжектор 5 G ж.а, а также на основании уравнений материального баланса и математических

моде лей аппаратов определ ют покомпонентный расход газового потока Ge, поступающего по трубопроводу 8 в колонну 9. Газовый поток Ge содержит три компонента: аммиак (G|),двуокись углерода (& инерты (бИ

(G|) (0,00856-1-0,0171) .z+0.0338(GA.y- GBo3.)-13,286GaT.A:

) 0,0027 z a (1-xB)+ GrS y-X);

GЈM) 1,1-Своз где L - мол рное соотношение МНз:С02 на входе в колонну 4 синтеза;

а -степень разложени карбамата ам- мони в колонне дистилл ции среднего давлени ;

хв-степень конверсии двуокиси углерода в карбамид в колонне 4 синтеза;

Z-некотора переменна , определ е- ма по сигналу от датчиков 21 и 22.

, 1,976 (Сд.у. - Своз.) + 0,9974 С(§ У 21-а(1-Хь) 0,9974

По сигналу от датчиков 22 и 23 опреде- л ют покомпонентный расход аммиака, двуокиси углерода, воды в потоке углеаммонийных солей, выход щих из промывной колонны 18 по трубопроводу 19 в отделение синтеза:

(и о пл о . j.n ic

5

G i8 -2.01 -105-6,21-Сд.у. +9,26-105 хв

+ 7,65 . Сд.у. Сж.а.-5,3-105.х|-2,99 103-xB Сж.а

0 Gv9-y-) 4,64402+2,41 -105хв-1.9 036ж.а.- -9,38СД.«. хв+7,77-102Сд.у.-Сж.а.

G(& -1.51 -105-4,75 Сд.у.+6.97.105.

v2

ч5.„2

хв+5,85Сд.у. Сж.а..95 10а-х|-2.29.10 -хв.

Сж.а.

50 По сигналам от датчиков 21 - 23 и покомпонентному расходу углеаммонийных солей определ ют покомпонентный и общий расходы потока плава, поступающего по трубопроводу 7 в колонну 9:

Ст3) 6146жА+ G № 0,034 (Сд.у. -С ( 0,00851-0,017+0,774 Хв): Gra y )z(1-xB)(1-«); G7k) 1,364-XB-z;

GЈB) 0,409-XB-z+1.505 Сж.а.+ Gv§);

G7 G(a) + 6Й-У ) + GT) + G;8)

где G7k относитс к карбамиду, содержащемус в этом потоке.

По данным расходам плава и газа на входе в колонну 9 определ ют расход газовой фазы, выход щей по трубопроводу 16 из колонны 9;

G .19 G;a)+(G7-0. 19G73)) (1 G k))«9+Gg

G7-0,19.G7B03- где ад -обща степень отгонки летучих компонентов в колонне 9.

По сигналам от датчиков 24 и 25 соот- ветственнотемпературы плава т.пл. карбамида на выходе из колонны 11 дистилл ции низкого давлени и давлени дистилл ции второй ступени Рд определ ют степень от

гонки аммиака ofi и двуокиси углерода в колонне 11:

ofi -0,051 - + 0,586:

ГД

о(т-у-) 0,017 Ј- f0586:

ГД

где Р°-равновесное давление пара над жидкостью в колонне 11 дистилл ции низ- хого давлени .

Р°-ехр{2.,135- -0,317пАZ . 16 -г tn/i

1.507nk-1,S08nB }.

где пд, nk, г в мол рна концентраци аммиака , карбамида и воды в плаве, выход щем из колонны 11.

Мол рные концентрации пд, пх, и п8 определ ют из уравнений материального баланса и математических моделей аппаратов:

,-n .i 3iKi i ir f oV f «4«-n;)ir,v G; ; , .... , t.

f О 198 ci ™

G$

nk

3H

Г,|-С„-(,; 0(,V 0. °6 i ci 07T 019B1/;

n

з)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Mflfk-A-)где «9 7 и степень отгона аммиака и разложени карбзмата аммони в колонне 9.

Поданным величинам покомпонентных расходов аммиака, двуокиси угларода, поступающих в потоке плааа в колонну 9,покомпонентных расходов аммиака, двуокиси углерода в потоке газа, поступающих по трубопроводу 8 в колонну 9, а также степеней отгона летучих компонентов определ ют покомпонентный расход газожидкостной смеси, поступающей по трубопроводу 17 в промывную колонну 18:

GA7 G7x-0,19-f Gfy-0,77 + G$ 0,81 6 -Gfy-.0,77 fl +{G7X-0.81 (1-cЈ) +

GA + Gfyv 0,77 («Ј - 1д ,

Gff - 0,998 Gfy. og A + (67-0,998- ад.А. Gf у. + Gg.y. -) y.

Затем осуществл ют расчет температуры раствора углеаммонийных солей внизу колонны 18 (119,р) дл заданного отношени концентраций аммиака к воде в растворе углеаммонийных солей (В):

ti9..9-1.1 Ы . - GfV-7,85 Ю. Gff-+9,990 10 4.GA78.

Рассчитанное, в вычислительном устройстве значение температуры раствора углеаммонийных солей на выходе из колонны 18 сравнивают с сигналом от датчика 26 и в зависимости от величины их разности воздействием на клапан 27 измен ют расход жидкого аммиака в промывную колонну 18.

Все расчеты по приведенным формулам выполн ютс с помощью вычислительной машины 28 , в которую вводитс вс необходима информаци от датчиков 21 -23 расходов , датчиков 25 и 26 температуры и датчика 24 давлени (штрих-пунктир).

Использование предлагаемого способа позвол ет улучшить качество получаемого карбамида за счет обеспечени заданного отношени концентраций компонентов в растворе углеаммонийных солей по сравнению с известным.

Преимущество предлагаемого способа заключаетс в увеличении на 0,11% объема выпуска продукции(или на 528 т в год), что приводит к снижению себестоимости 1 т карбамида.

,выходе промывной колонны вычисл ют покомпонентный и общий расходы потока пла- лерурд-.за, поступающего в колонну дистилл ции эодствесреднего давлени , по заданному значе- сн-аниеь нию общей степени отгонки летучих компотных со-ментов э колонке дистилл ции среднего -Клмснз-дернени , вычисленным значени м расхо- :, й п - гдоз аммиака, карбамида и общего расхода IPпотока плава, поступающего в колонну ди- ;пг ни-10 стил цУЖ среднего давлени , -л вычислен- .ускй-лому значению расхода инертов а газовом -п .--потоке, поступающем s колонну дистилл - зктооации среднего давлени , аычисл ют расход на вы-гйзоврй фазы на выходе колонны дистилл - давпе-15 ими среднзго давлени , по заданным значе- де изHMRM степени отгона аммиака и л . з-разложени карбаматз аммони в колонне а мке-дистилл ции среднего давлени , вычислен- дне оным значени м покомпонентного расхода :-п/гпе-VIС потека плава и газового потока, поступаю- ;, ere-u;wx s колонну дистилл ции среднего давле- ке;-1И;.им , i i расхода газовой фззы на выходе ;-колонны дистилл ции среднего давлени с--вычисл ют мол рные концентрации амми-. гг. дк-.слеии , по25 зка, карбамида и воды в плаве на выходе -:- : ;acx ua .r.:ivo a-;Ci :холочны дистилл ции низкого давлени , по .ч :-;-;.-;ы си -ггеза, расхэ-гмзмеренны; значени м давлени в колонне .,. йходе эжелтопз дистилл ции низкого давлени , температу- / x :Srn.: хог-г еггс ; дну-ры плава на выходе колонны дистилл ции и мид в колонне Oii-iTC-30 низкого давлени и вычисленным значени- j;vifiO - snTHb 7i pacxo.i.f, мол рных конце( аммиака, icap- iviL- x с one 7; ни аыход.::0:э1.-1ида и гзоды в ллзое -;« выходе колонны п.:..рон;- ыЬ : ЈHO-:I :-дистилл ции аы у сл ют степень отгонки i i дву;: кисм углерод.ймми-зка и двуокиси углерода в колонне ди- :Г :. расхода жкцкс: Ь стилл ции ,н via ко го давлени , по заданным ;.::;(: ,, г-.с дпннь:,-;3;-; з ч (i ;-; г.; степени отгони аммизкз и раз- (r ; :.;:K чзооамат. :ложену Я каобгмата в колонне дис- дмстмлл ции Сгзед - еготи л ции среднего давлени , вычисленным онварсии двуокиси у г-значени м расхода зммиакз и двуокиси уг- з копоннг.; синтеза v- (j лерода в потоке плаза и р газовом потоке, нм:о pacxo/ifi .поступающих в колонну дистилл ции сред- |--;й .;он Гч:ц- х давлени . :i степени отгон ха аммиака , 3 : Ч лслл:от ;io- : двуокиси уг/;орода з колонне дистилл ции ...;: - .оаою : ото;:й, по-м- З-огг; давлени оь:чис;: ю расходы аммиP: ,;i.y :..CT -iAi;;lli, :|П ДВуОКИСИ V ;ерОДа Л ГЯЗОЖИДКОСТНОЙ

i;o ior- ;..-nsi-v-;)№; он;- -смес , послупаюи-и; п г.ромызчую колонку,

.: .: углеродав зависимости от кг торых вычисл ют : дл

in re-:; J, рзсу.одо ж. - дко-пзданного отношени концентраций амми 5 -;/сг:кто;.;;, изданным-з: а к еоде в р стпоре углс;;м.Юг;;,-йных со:; .(i: :oepc iH даускиси уг-эО лзй значение тсмперктурь; раствора

| :: п;м:е синтеза, сте-углеоммочийн. сол-.чй Г5ь ходе промыв-ллрОам тэ г.:ммони ной колсм ны и стлбч нзчруют это вычис- .; соедн го д:ла лон /: ; ленное 3 -;ачание температуры изменением

и:;;..ю покол- понегГ: ,югоподачи жидкого аммиака в промывную i - i f.-KJ п I. bvX НгГ: . У OlirA .

&

Claims

выходе промывной колонны вычисляют покомпонентный и. общий расходы потока плаза, поступающего в колонну дистилляции среднего давления, по заданному значению общей степени отгонки летучих компонентов э колонке дистилляции среднего давления, вычисленным значениям расходов аммиака, карбамида и общего расхода потока плаза, поступающего в колонну дистилляции среднего давления, и вычисленному значению расхода инертов в газовом потоке, поступающем з колонну дистилляции среднего давления, вычисляют расход газовой фазы на выходе колонны дистилляции среднего давления, по заданным значен и як степени отгона аммиака и разложения карбамата аммония в колонне дистилляции среднего давления, вычисленным значениям покомпонентного расхода потека плава и газового потока, поступающих в колонну дистилляции среднего давления, и расхода газовой фазы на выходе колонны дистилляции среднего давления •зычисляют молярные концентрации амми-. ака, карбамида и воды в плаве на выходе колонны дистилляции низкого давления, по измеренным значениям давления в колонне · дистилляции низкого давления, температуры плава на выходе колонны дистилляции низкого давления и вычисленным значениям молярных концентраций аммиака, карбамида и воды в плаве на выходе колонны · дистилляции вычисляют степень отгонки йммизка и двуокиси углерода в колонне дистилляции низкого давления, по заданным значениям степени отгона аммиака и раз- ложения карбамата аммония в колонне дистилляции среднего давления, вычисленным значениям расхода аммиака и двуокиси углерода а потоке плава и в газовом потоке, поступающих в колонну дистилляции среднего давления, и степени отгонка аммиака и дзуокиси углерода з колонне дистилляции гюзкоте давления вычисляют расходы аммиака и двуокиси углерода я газожидкостной смеси, поступагох-ей в промывную колонну, в зависимости от ксеорых вычисляют : для заданного отношения концентраций аммиака к воде в растворе углеаммокейных сол эй ' з в ε ч е н и е тсм пе ръту ры раствора углеаличонийных солей на выходе промызной колонны и стабилизируют это вычисл е н к се з нача н ие тем л а к .а т у р ы изменением подачи жидкого аммиака в промызную колонну.

1668354