В настоящее время рядом ученых в различных лабораториях и университетах созданы более прогрессивные принципы проектирования систем автоматического регулирования. Однако прелагаемые ими методы обычно не реализуются полностью, если в разработке систем не участвуют люди, которые должны их эксплуатировать. Проблемы, связанные с автоматическим регулированием технологических процессов, как правило, возникают на заводе, поэтому должны решаться на самом предприятии. До тех пор, пока проектировщики систем автоматического регулирования и эксплуатационники не будут связанны между собой, их общие проблемы остаются нерешенными. Несмотря на то, что решение задач автоматического регулирования возможно математическими методами, эти же задачи приближенно могут быть решены путем довольно не сложных приемов. Таким образом, уравнение высокого порядка и быстродействующие вычислительные машины целесообразно применять лишь там, где более простыми методами решить задачи не удается.

Блестяще разработанные общие положения о системах автоматического регулирования, а также математическое описание процесса регулирования сами по себе никакой ценности не представляют. Системы автоматического регулирования должны учитывать свойства технологического процесса с целью обеспечения оптимального протекания процесса.

Без глубокого знания технологического процесса, система регулирования не может быть спроектирована квалифицированно. Для автоматического регулирования необходимо максимально знать требования, предъявляемые к химико-технологическим процессам.

Организационно-технологическая часть

Описание технологического процесса.

Диаммонийфосфат - многокомпонентная система, полученная нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком и состоящая в основном из фосфатов аммония сульфатов аммония, фосфатов железа, алюминия и др.

Стандартный ДАФ имеет состав 18-46-0. Это основной «товарный» сорт. В продукте с меньшим показателем N или Р205 основным веществом являются другие соли аммония и продукт не может считаться диаммонийфосфатом

Составы чистых солей - моноаммоний фосфата (МАФ) и ДАФ предоставлены ниже в таблице 1.

Таблица 1. Содержание питательных веществ чистых фосфатов аммония

Продукт	N,%	Р205, %
Моноаммоний фосфат (МАФ)	12.17	61.71
Диаммоний фосфат (ДАФ)	21.19	53.76

Производство диаммоний фосфата основано на двух стадийной нейтрализацией экстракционной фосфорной кислоты аммиаком с последующей грануляцией и сушкой аммонизированной пульпы.

Основные реакции нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком экзотермические и протекают с выделение большого количества тепла. Взаимодействие аммиака с фосфорной кислотой на первой стадии нейтрализации идет по основной реакции:

NH₃ + H3PO4 = NH4H₂ P0₄ + Q

Для получения диаммонийфосфатной пульпы проводят вторую стадию нейтрализации кислоты:

NH4H₂ P0₄ + NH₃ = (NH4 )₂ НР0₄ + Q

Образованный двух замещенный фосфат аммония позволяет увеличить содержание азота в продукте до требуемой величины.

Степень нейтрализации фосфорной кислоты на первой стадии определяется ее концентрацией и технологической схемой производства.

Присутствующие в фосфорной кислоте растворимые примеси (Mg, Са, Fe, Al, SO4, F) образуют следующие соединения:

MgO + Н₃ Р0₄ + 2Н₂ 0 = MgHP0₄ 3H₂ 0 + Q

СаО + Н₃ Р0₄ + Н₂ 0 = СаНР0₄ 2Н₂ 0 + Q

Дикальцийфосфат и димагнийфосфат являются водонерастворимыми соединениями. Их образование приводит к снижению содержания усвояемых форм Р2О5 в продукте.

Соединения Fe и А1 образуют сложные комплексные соли с фосфорной кислотой, из которых соединения А1+3 находятся в продукте в усвояемой форме.

При нейтрализации сульфатов и фторидов образуются (NH4)2S04, (NH4 )2SiF6, которые являются основными носителями азота в удобрении.

Суммарная теплота реакций нейтрализации имеет такой же порядок, какой требуется для выпаривания воды из фосфорной кислоты.

МАФ и ДАФ обычно имеют очень хорошие физические характеристики, когда они производятся из экстракционной кислоты. Для обоих удобрений особенности хранения и особенности грануляции зависят от содержания примесей в кислоте. Гелеобразная структура некоторых примесей, способствуют грануляции, и служит в качестве кондиционера для предотвращения слеживания, даже при высоком содержании влаги в готовом продукте (примерно 3%). К этим примесям относятся в основном фосфаты алюминия. Добавление примесей, особенно соединений, содержащих алюминий, могут улучшить грануляцию и качество продукта, если в исходной кислоте их недостаточно. Добавление небольшого количества фосфоритов к фосфорной кислоте перед аммонизацией так же может улучшить грануляцию.

Одновременное влияние соединений алюминия, железа и магния имеет совокупный характер, Если одна примесь улучшает процесс, то этот эффект может компенсироваться отрицательным влиянием других примесей. На содержание лимоно-растворимых форм Р2О5 кроме содержания железа, алюминия, и магния большее влияние оказывают технологические параметры производства.

Для производства сорта 18-46-0 в качестве примеси улучшающей процесс может использоваться серная кислота в количестве примерно 50 кг/тонну. Без серной кислоты ДАФ с показателями 18.4%-18.8% N и 47.2%-47.5% усвояемого Р2О5 может быть получен, используя только очищенную фосфорную кислоту. Когда используется неочищенная кислота, полученная из некоторых низко сортных фосфоритов, то получить ДАФ сорта 18-46-0, может быть тяжело. Пример технологического режима производства ДАФ из Алжирских фосфоритов марки «В» приведен в таблице 2.

Упаривание пульпы после первой стадии является обязательной стадией производства. При упаривании пульпы теряется основная масса воды и на вторую стадию нейтрализации пульпа должна поступать с минимальной влажностью. Для предотвращения загустевания пульпы во время ее упаривания первую стадию нейтрализации следует вести до мольного отношения, при котором существует максимальная растворимость образующихся фосфатов аммония. На рис.1 показана зависимость растворимости фосфатов аммония от мольного отношения. Наибольшая растворимость фосфатов при мольном отношении 1.4, 1.5.

Оптимальная степень нейтрализации кислоты на первой стадии определяется тремя факторами: сохранение подвижности пульпы при ее упаривании, сохранение термической стабильности при ее упаривании и обеспечение минимальной влажности пульпы на выходе с выпарной установки.

При уменьшении мольного отношения в пульпе от 1.5 до 1.3 процесс упаривания пульпы при невысоких температурах протекает практически без разложения диаммонийфосфата.

Чем меньшая влажность пульпы, поступающая на грануляцию, тем ниже температура сушки.

Диаммонийфосфат термически нестойкое соединение. Наиболее интенсивно процесс разложения диаммонийфосфата протекает при его сушке впервые 15 мин. Причем, степень разложения тем больше, чем выше мольное отношение в продукте и температура сушильного агента. Одновременно происходит удаление влаги из продукта. Независимо от исходного содержания воды в продукте и его гранулометрического состава с максимальной скоростью влага удаляется в первые 15 минут сушки, а далее происходит подсушивание продукта.