• Готовые работы
• Схемы автоматизации
• Реакторы

Реактор (колонна) синтеза карбамида. Функциональная схема автоматизации

Управлению и контролю подлежит следующий фрагмент технологической схемы производства карбамида.

Жидкий аммиак NH₃ при температуре 5 °С поступает в колонну синтеза карбамида вместе с двуокисью углерода СO₂. В пространство между реакционным стаканом и корпусом аппарата подается аммиак для выравнивания давлений и защиты корпуса аппарата от соприкосновения с карбамидом. Из верха колонны отбирается плав карбамида, температура потока 175 °С.

Давление в колонне 20 МПа, температура 190 °С.

В качестве объекта управления при автоматизации процесса синтеза карбамида примем колонну синтеза, состоящую из собственно колонны и теплообменника для подогрева жидкого аммиака.

Расход реагентов подбирают таким образом, чтобы в реакторе отношение CO₂ : NH₃ составляло 2,8-3,1.

Показателем эффективности данного процесса является выход карбамида. Степень превращения исходных компонентов в карбамид зависит от температуры в колонне.

Задача управления процессом синтеза карбамида заключается в поддержании постоянной температуры в колонне (контроль осуществляется по температуре плава карбамида, отбираемого из колонны). Управление осуществляется температурой жидкого аммиака, подаваемого в колонну синтеза за счет регулирования расхода пара, направляемого в теплообменник (см. прибор 3-5).

В числе прочих, возмущающими воздействиями для колонны является изменение температуры двуокиси углерода CO₂ и температуры аммиака.

Принимаем по аналогии с существующим промышленным объектом пневматическую систему передачи сигнала на расстояние, так как производство карбамида относится к пожаровзрывоопасным, что не позволяет использовать электрическую схему. Схема автоматизации реализована с помощью приборов пневматической ветви государственной системы, которые обеспечивают необходимую точность и достаточную дальность передачи сигнала.

При нормальном протекании процесса синтеза необходимо поддерживать постоянной температуру плава карбамида (175 °С), этого можно достигнуть, контролируя расход пара на входе в теплообменник для изменения температуры жидкого аммиака, поступающего в колонну (регулирование прибором 3-5).

Также параметром контроля и регулирования является расход двуокиси углерода CO₂.  Давление в реакторе (Р = 20 МПа) контролируется и при выходе за допустимые пределы в целях безопасности осуществляется сигнализация.

Температура и расход плава карбамида фиксируются приборами для последующего анализа в случае возникновения сбоев в работе установки.

Выход плава карбамида определяет задачу для блока регулировки расхода жидкого аммиака, направляемого в колонну синтеза. Цель регулирования – поддержание концентрации плава карбамида на выходе из реактора в заданных пределах. В соответствии с расходом жидкого аммиака изменяется расход двуокиси углерода для сохранения соотношения между реагентами.