Система контроля процесса приготовления магнезиальной добавки в производстве аммиачной селитры

Система контроля процесса приготовления магнезиальной добавки для производства аммиачной селитры представляет собой комплекс устройств, обеспечивающий автоматический контроль процесса нейтрализации азотной кислоты магнезиальной добавкой.

Целью настоящей разработки является создание системы непрерывного и постоянного контроля (индикации) избыточной азотной кислоты и магнезиальной добавки в технологическом растворе следующего состава:

• азотная кислота – 0-35%;
• нитрат магния – 0-45%;
• вода – остальное.

Система предназначена для контроля содержания избыточной азотной кислоты, определения точки окончания нейтрализации и образования и выпадения в осадок гидроокиси железа с целью оптимизации процесса приготовления магнезиальной добавки . Использование системы даёт возможность контролировать процесс приготовления магнезиальной добавки, наглядно представлять информацию о процессе, сохранять и просматривать историю процесса.

В 2004 г. система контроля приготовления магнезиальной добавки внедрена на ОАО «Азот» (г.Черкассы).

Принцип работы

Расчеты и лабораторные исследования показали, что при нейтрализации 35%-ной азотной кислоты магнезиальной добавкой выпадение Fe(OH)3 в осадок происходит в результате смещения pH раствора от 2 до 6.3, причем практически 100%-е выпадение Fe(OH)3 в осадок происходит при pH более 6,0 (рис.1). При этом наблюдается зависимость тока окисления-восстановления от количества избыточной азотной кислоты в растворе, а также происходит скачок потенциала при окончании нейтрализации и выпадении осадка (рис.2), что позволяет осуществлять контроль процесса.

Комплектация

Поставка системы для двух аппаратов приготовления магнезиальной добавки включает:

• комплектацию системы одноплатным промышленным компьютером с платой ввода-вывода,
• двумя двухканальными потенциостатами и четырьмя датчиками концентрации (включая резервные);
• выдачу рабочей документации на узлы ввода датчиков;
• авторский надзор за монтажом узлов ввода датчиков;
• установку датчиков для системы, наладка системы;
• передачу технической документации на систему;
• выдачу инструкции по эксплуатации;
• обучение обслуживающего персонала;
• проведение гарантийных испытаний системы и сдача в эксплуатацию.

Изготовление и монтаж узлов ввода датчиков, монтаж приборной части системы, прокладка кабельных трасс выполняется Заказчиком.

Гарантийные условия

Гарантийный срок эксплуатации системы предприятием-изготовителем 1 год с момента ввода в эксплуатацию. В течение гарантийного срока Исполнитель осуществляет бесплатный ремонт системы и поставляет новые версии программного обеспечения. Исполнитель обязуется осуществлять послегарантийное обслуживание системы. Предлагаемая система внедряется в течение 4 месяцев.

Правила эксплуатации

Процесс приготовления магнезиальной добавки:

• Заливка воды в нейтрализатор («потенциал» устанавливается порядка 50%, «концентрация кислоты» около 0%);
• Добавление кислоты в нейтрализатор («потенциал» устанавливается порядка 85- 95%, «концентрация кислоты» около 20%);
• Добавление первой добавки реагента, начало процесса нейтрализации («потенциал» остается неизменным, показания «концентрации кислоты» увеличиваются до 40- 50% вследствие повышения температуры раствора до 80оС);
• При дальнейших добавках реагента «потенциал» изменяется мало, показания «концентрации кислоты» пропорционально уменьшаются;
• При приближении «концентрации кислоты» к нулю показания «потенциала» начинают уменьшаться. При этом количество добавки следует уменьшать;
• В области стехиометрического соотношения «концентрация кислоты» стремится к нулю, а небольшая добавка (10-50 кг) приводит к резкому скачку «потенциала»;
• Вследствие того, что в области стехиометрического соотношения была добавлена слишком большая добавка (500 кг), полученный раствор нейтрализовали кислотой, при этом «потенциал» вырос с 30 до 40%.

Индикация концентрации кислоты позволяет грубо судить о ходе процесса нейтрализации, а индикация потенциала позволяет точно установить момент достижения стехиометрического равновесия. При подходе к области стехиометрического равновесия добавку реагента следует уменьшать. Так, если для проведения процесса нейтрализации в целом необходимо около 4- х тонн магнезиальной добавки, то для перехода через стехиометрическое равновесие достаточно 10 - 50 кг магнезиальной добавки, при этом рН составляет 6,5- 6,8. Изменение потенциала на 10% соответствует примерно 1 ед. рН.