Патент на изобретение №2209180

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СУЛЬФИД-ИОНА В АММИАЧНОМ ЦИКЛЕ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды и может найти применение в химической промышленности, в частности, при автоматизации процесса подачи в технологические аппараты сульфидсодержащих жидкостей, оказывающих ингибирующее действие на процесс коррозии аппаратуры. В способе регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y= Q^п_ф.жК_с.ф.ж-С_с.ам.рК_с.ам.р+Q^т_o.pК_с.о.р, где Y – управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Q^п_ф.ж – суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; К_с.ф.ж – коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; С_с.ам.р – концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; К_с.ам.р – коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Q^т_o.p – суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; К_с.о.р – коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола. Изобретение позволяет повысить точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и улучшить качество регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к способам регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды и может найти применение в химической промышленности, в частности при автоматизации процесса подачи в технологические аппараты сульфидсодержащих жидкостей, оказывающих ингибирующее действие на процесс коррозии аппаратуры.

Известен способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды путем подачи сульфидсодержащей жидкости в фильтровую жидкость отделения дистилляции в заданном соотношении с коррекцией по концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции /см. , например, Труды НИОХИМ. Автоматизация процессов содового производства. Л.: Химия, 1975, с.45-48/.

Недостатком известного способа является низкое качество регулирования концентрации сульфид-иона, связанное с тем, что между точкой, в которой контролируется концентрация сульфид-иона /отделение абсорбции/, и точкой ввода сульфидсодержащей жидкости (отделение фильтрации) имеется значительное транспортное запаздывание, достигающее 30 минут.

В качестве прототипа выбран способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от сумарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции. /См., например, авт. св. СССР 734144, МПК С 01 D 7/18, G 05 D 27/00, оп. 15.05.80, БИ N 18/.

В способе-прототипе достигают более высокого качества регулирования концентрации сульфид-иона, однако проблема стабилизации заданной концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле на выходе отделения абсорбции полностью не решена. Это объясняется тем, что концентрация сульфид-иона на выходе из сборника фильтровой жидкости на порядок ниже концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции. К тому же колебания концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости незначительны, т.к. отделения дистилляции работают со стабильной нагрузкой, колебания прихода фильтровой жидкости из отделения фильтрации незначительны, а возврат части потока фильтровой жидкости с более высокой концентрацией сульфид-иона в сборнике фильтровой жидкости через перелив в напорном баке равномерный, т.к. насосы, подающие фильтровую жидкость в напорный бак, работают со стабильной нагрузкой. В то же время датчики для контроля концентрации сульфид-иона удовлетворительно работают в аммонизированном рассоле и значительно хуже в фильтровой жидкости.

В основу изобретения положена задача создания способа регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды, позволяющего повысить точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и улучшить качество регулирования.

Поставленная цель решается тем, что в заявленном способе регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции, согласно изобретению подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции, управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму
Y = Q^п_ф.жK_c.ф.ж-C_c.ам.pК_c.ам.p+Q^т_o.pK_c.o.p,
где Y – управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Q^п_ф.ж – суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; К_с.ф.ж – коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; С_с.ам.р – концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; К_с.ам.р – коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Q^т_o.p– суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; К_с.о.р – коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Заявляемый способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды отличается от прототипа тем, что:
– подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции;
– управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму
Y = Q^п_ф.жK_c.ф.ж-C_c.ам.pК_c.ам.p+Q^т_o.cK_c.o.p,
где Y – управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Q^п_ф.ж– суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы;
К_с.ф.ж – коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; С_с.ам.р – концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; К_с.ам.р – коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле;
Q^т_o.p– – суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; К_с.о.р– коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Исходя из описанного уровня техники, указанные отличия являются новыми.

Очищенный рассол подают на элемент абсорбции двумя потоками. Первый поток, составляющий примерно 20%, в основном стабилен. Изменением расхода очищенного рассола второго потока поддерживают основной параметр отделения абсорбции – насыщение аммиаком очищенного рассола /прямой титр/. Далее эти потоки объединяют и подают на первый абсорбер. Даже в стабильном режиме работы отделения абсорбции колебания общего расхода на отделение абсорбции достигают /1015/%. Корректировка расхода сульфидсодержащей жидкости в зависимости от изменения очищенного рассола позволяет уменьшить влияние транспортного запаздывания, что существенно влияет на качество автоматического регулирования.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации системы автоматического регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды.

Схема содержит сборник фильтровой жидкости /СФЖ/ 1, насос 2, напорный бак 3, элементы дистилляции 4, сборник 5, расходомер фильтровой жидкости 6, регулирующий микропроцессорный контроллер 7, расходомер 8, регулирующий орган 9, датчик 10 измерения концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле, расходомер 11, элемент абсорбции 12.

Алгоритм функционирования системы можно представить в следующем виде:
Y = Q^п_ф.жK_c.ф.ж-C_c.ам.pК_c.ам.p+Q^т_o.pK_c.o.p,
где Y – управляющее воздействие на регулирующий орган 9 подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов 2; Q^п_ф.ж– суммарный расход фильтровой жидкости на параллельно работающие элементы; К_с.ф.ж – коэффициенты преобразования расходомеров фильтровой жидкости; C_с.ам.р – концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; К_с.ам.р – коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Q^т_o.p– суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; К_с.о.р – коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

Система работает следующим образом.

Фильтровую жидкость из сборника /СФЖ/ 1, куда она поступает из отделения фильтрации, насосом 2 перекачивают в напорный бак 3. Из напорного бака 3 основная часть /95-98%/ фильтровой жидкости поступает на параллельно работающие элементы дистилляции 4, а именно в трубное пространство конденсатора дистилляции /КДС/, а избыток через перелив возвращается в сборник фильтровой жидкости /СФЖ/ 1. На всас насоса 2 из сборника 5 подают сульфидсодержащую жидкость, подачу которой осуществляют в заданном соотношении с расходом фильтровой жидкости /расходомер 6/. Регулирующий микропроцессорный контроллер 7 поддерживает заданный расход регулирующим органом 9 сульфидсодержашей жидкости, измеряемый расходомером 8. При увеличении суммарного расхода фильтровой жидкости с помощью регулирующего контроллера 7, куда поступает измененный сигнал от датчиков 6, посредством регулирующего органа 9 увеличивается подача сульфидсодержащей жидкости на всас насосов 2, а при уменьшении суммарного расхода уменьшается, поддерживая в обеих случаях заданное соотношение. Это соотношение корректируется по концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и по суммарному расходу очищенного рассола на абсорбцию. С увеличением концентрации сульфид-иона расход сульфидсодержащей жидкости уменьшается, и соотношение расходов увеличивается, а с уменьшением соотношения уменьшается. С увеличением суммарного расхода очищенного рассола расход сульфидсодержащей жидкости увеличивается, и соотношение уменьшается, а с уменьшением соотношение увеличивается.

Способ поясняется следующим примером.

Пример. Установившийся режим аммиачного цикла имеет следующие параметры:
Суммарный расход фильтровой жидкости на четыре параллельно работающих элемента дистилляции, м³/час – 670,0
Суммарный расход очищенного рассола на четыре параллельно работающих элемента абсорбции, м³/час – 650,0
Расход сульфидсодержашей жидкости, л/час – 540,0
Концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле, н.д. – 0,45
Колебания значений основных параметров за четверо суток составили:
Q⁴_ф.ж=/670680/м³/час;
Q⁴_o.p=/625720/м³/час;
C_с.ам.р=/0,32-0,62/н.д.

Возможны следующие варианты отклонения параметров от установившегося режима:
1/ изменился суммарный расход фильтровой жидкости с 670 м³/час до 680 м³/час. Это приведет к весьма незначительному увеличению регулирующего воздействия “У” и увеличению расхода сульфидсодержащей жидкости с 540,0 до 550 л/час при неизменной концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости, а следовательно, и весьма незначительному изменению концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле. При этом на 100 м³/час уменьшится возврат фильтровой жидкости в сборник СФЖ, и это практически не скажется на концентрации сульфид-иона в фильтровой жидкости в этом сборнике;
2/ увеличился расход очищенного рассола с 550 л/час до 680 л/час. Это приведет к постепенному уменьшению концентрации сульфид-иона с 0,45 н.д. до 0,35 н.д. При этом также постепенно увеличится регулирующее воздействие “Y”, а расход сульфидсодержащей жидкости вырастет с 540 л/час до 800 л/час. Одновременное уменьшение концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле и увеличение подачи сульфидсодержащей жидкости приведет к увеличению концентрации сульфид-иона и возврату его к прежнему значению 0,45 н.д.;
3/ изменение концентрации сульфид-иона по другим причинам, связанным с химизмом или температурным режимом аппаратов абсорбции, приведет к изменению регулирующего воздействия “Y” аналогично описанному в п.2.

Таким образом, алгоритм управления охватывает практически все возмущения, вносимые в работу системы. Точность регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле поддерживается в пределах регламента /0,40,8/н.д. с погрешностью, не превышающей 0,1 н.д.

Технико-экономические преимущества заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом состоят в повышении точности и улучшении качества регулирования концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле.

Формула изобретения

Способ регулирования концентрации сульфид-иона в аммиачном цикле производства кальцинированной соды с помощью управляющего воздействия на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов в фильтровую жидкость отделения дистилляции в зависимости от суммарного расхода фильтровой жидкости с коррекцией сульфид-иона в аммонизированном рассоле после отделения абсорбции, отличающийся тем, что подачу сульфидсодержащей жидкости дополнительно корректируют в зависимости от суммарного расхода на элементы абсорбции, управляющее воздействие на регулирующий орган осуществляют согласно алгоритму Y=Q^п _ф.жК_с.ф.ж-С_с.ам.рК_с.ам.р+Q^т _о.рК_с.о.р, где Y – управляющее воздействие на регулирующий орган подачи сульфидсодержащей жидкости на всас насосов; Q^п _ф.ж – суммарный расход фильтровой жидкости в параллельно работающие элементы; К_с.ф.ж – коэффициент преобразования расходомеров фильтровой жидкости; С_с.ам.р – концентрация сульфид-иона в аммонизированном рассоле; К_с.ам.р – коэффициент преобразования датчика концентрации сульфид-иона в аммонизированном рассоле; Q^т _о.р – суммарный расход очищенного рассола на элементы абсорбции; К_с.о.р – коэффициент преобразования расходомеров очищенного рассола.

РИСУНКИ