Способ управления контактным аппаратом с неподвижным слоем катализатора

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3 247076

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3851525/23-26 (22) 05.02.85 (46) 30.07..86.- Бюл. 1Ф 28 (71) Уфимский нефтяной институт (72) А.И.Кобяков, И.A.Àëüìóõàìåòîâ, P.Õ.Ñóëåéìàíîâ и А.Б.Машков (53) 66,012.52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 703128, кл. В 01 J 19/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1060216, кл. В 01 J 19/00, 1982. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ KOHTAKTHbIM АППАРАТОМ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ

КАТАЛИЗАТОРА путем стабилизации температуры и подачи газа на входе контактного аппарата и измерения температурных градиентов по высоте слоя катализатора и в поперечном (D 4 В 01 J 19/ОО,,С 01 В 17/74, С 05 D 27/00 сечении контактного аппарата на выходе из слоя катализатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производптельности аппарата за счет стабилизации однородности слоя катализатора, дополнительно сравнивают температурные градиенты по высоте слоя катализатора и в поперечномсечении контактного аппарата на выходе из слоя катализатора со своими граничными значениями, и при превышении одним из измеренных температурных градиентов своего граничного значения осуществляют перемешивание катализатора псевдоожнжением слоя путем подачи газа под слой катализатора и/или наложения на слой катализатора электрического поля.

С:

Ю

4h

Ю аа, Cb

1247076

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, проводимых в химических аппаратах с неподвижным зернистым слоем катализатора в режимах пуска и нормальной эксплуатации, и может быть использовано в химической промышленности для управления контактным аппаратом в серно-кислотном производстве.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата за счет стабилизации однородности слоя катализатора.

На чертеже представлена схема автоматизации, реализующая данный способ управления контактным аппаратом с неподвижным слоем зернистого катализатора в режиме нормальной эксплуатации и пусковом режиме разогрева.

Автоматическая система содержит контактный аппарат 1 с неподвижным слоем 2 катализатора, датчики 3-5 температуры соответственно по высоте слоя катализатора, в поперечном сечении и на входе контактного аппарата, датчик 6 расхода газа, теплооб.менник 7,регуляторы 8 и 9 расхода и температуры газа на входе контактно-, го аппарата, первый логический блок

10, источник 11 высокого напряжения, регулирующие клапаны 12 и 13 подачи газа в контактный алпарат и теплоносителя в теплообменник,нормально открытые клапаны 14 и 15, нормально закрытые запорные клапаны 16 и 17, первый и второй вычислительные блоки

18 и 19, решетка 20 слоя, электрод

21, первый и второй блоки 22 и 23 сравнения, второй и третий логические .блоки 24 и 25, первый и второй мультивибраторы 26 и 27.

Способ осуществляют следующим образом.

Датчиком 4 измеряют температуру вЕ точках на выходе слоя, например, с помощью многозонных термопар, которые устанавливают в поперечном сечении аппарата. На выходе датчика 4 устанавливают сигналы Т. (j = 1,2, . ° . m).

Количество точек и ..и m в кото" рых измеряют температуру, назначают из условия определения температурных градиентов, характеризующих состояние слоя с требуемой точностью (задается из оцыта) . Температурные градиенты е Т и е Т соответственно в l1 по высоте слоя и на выходе из слоя определяют в вычислительных блоках

18 и 19 по сигналам Т, и T„" (i=1, 2,...,п,-j = 1,2,...,m) от датчиков

3 и 4, например, по формуле

vT=, (T„- т), (1) к=1 где vТ температурный градиент; к-тый сигнал датчика температуры; средняя температура; число сигhf т /N

К=1

N =(n, m) 20 налов от датчика.

Логические блоки 24 и 25 реализуют операцию "Запрет", т.е. формируют. выходные сигналы 4 и 4 в зависимости от выходных сигналов р„и о

Однородность слоя определяют по значениям температурных градиентов д Т и д Т на выходе из слоя ь .6 и по высоте слоя соответственно. Для этого градиент чТ вычисляют в

В

И блоке 18 по формуле (1) по сигналам

Т. (i = 1,2,..., n) от датчика 3.

Ь

r n

Градиент ч Т вычисляют по формуле (1) в блоке 19 по сигналам T„

1, если (= i и р=О (2)

"=О, если (= 1 и =1 (3)

4= О, если *= О и y=-1 (4) — О, если = О и =0 (5) где " =14, ; 8 = Р / .)

Газ (перерабатываемый в режиме нормальной эксплуатации, греющий в пусковом режиме разогрева) подают

35 через теплообменник 7 в слой 2 неподвижного катализатора контактного anпарата 1. Подачу газа стабилизируют регулятором 8 по сигналам от датчика 6 расхода и задания с помощью регулирующего клапана 12 на линии газа.

Температуру газа на входе в аппарат стабилизируют регулятором 9 по сигналам от датчика 5 температуры и задания изменением подачи теплоносителя в теплообменник 7 с помощьюрегулирующего клапана 13 на линии теплоносителя.

1247076

»2= О, если v T - чТ; (6) если v Т > 2Т; (7) 6 = 1, где»2 -I 8» . Ê вЂ” управление;

»2Т = "Т 7Т 1 вЂ,граничные значез> ния, Сигналы З» и 8, направляют íà 4р логический блок 10, который реализует операцию иИЛИ . Выходной сигнал блока 10 принимает значение

0 или 1. Гдиничньй сигнал (форыируют при появлении на входе блока 10 4g хотя бы одного единичного сигнала, иначе = О. С учетом (6) и (7)

1 при отклонении хотя бы одного из температурных градиентов за границы значения, что означает недопусти- р мое нарушение однородности состояния слоя.

Сигнал с выхода блока 10 направляют на первые входы логических блоков 24 и 25. Одновременно на вто- рые входы логических блоков 24 и 25 подают сигналы Р, = (0;1) и»

1 О, 1 соответственно. С помощью », (j = 1,2, ° ° °, m) от датчика 4. Чем однороднее состояние слоя, тем мень»2 и ше значения величин Т и „T

Однородность состояния слоя в режиме нормальной эксплуатации и 5 пусковом режиме разогрева не остается неизменной.

Нестационарность состояния слоя контролируют по изменению значений температурных градиентов 2Т и vT

B и

Так как при ухудшении однородности состояния слоя значения величины

rr Т и vT возрастают. Признаком в и недопустимых нарушений однородности состояния .от требуемого уровня, 15 который задается граничными значенив и ями vT, и чТ служат отклонения значений градиентов чТ и дТти в эа заданные граничные значения пТ, и ч Т соответственно. Для этого 20 п

Ь и сигналы v Т и v Т с выхода вычислительных блоков 18 и 19 подают соответственно на входы блоков 22 и 23 сравнения. На вход этих блоков в подают также и задания Т и 25 п з

q Т . В блоках 22 и 23 входные з сигналы сравнивают и формируют на выходе дискретные сигналы управления соответственно 8„ и 82 которые принимают значения О и 1. Формируют управления по следующим формулам: и » назначают способ псевдоожижения

2 слоя (подача газа под слой катализаторра или(и) наложение электрического поля на слой катализатора) для .перемешивания катализатора. Единич-. ный сигнал (при отсутствии сигналов f»,,и р на входах блоков 24 и 25 вызывает, согласно (2), срабатывание этих блоков, т.е. на выходе блоков 24 и 25 возникают единичные сигналы 1„ и соответственно.Эти

2 сигналы запускают мультивибраторы

26 и 27 с настраиваемой длительностью Y„ и выходных единичных сиг2 налов U, и Б соответственно,На выходе мультивибраторов 26 и 27 единичные сигналы U u U,сохраняются заданное время у„ и )

Единичный сигнал U, вызывает срабатывание запорных клапанов 14-17.

Нормально открытые клапаны 14 и 15 закрываются, а нормально закрытые

16 и 17 открываютсяаЭто изменяет место .ввода газа в аппарат и вывода его из аппарата. Так при U„ = 0 газ вводится в надслой (клапан 14 открыт, а клапаны 16 и 17 закрыты) и выводится из-под слоя (клапан 15 открыт). При U» = 1, наоборот, газ вводится под слой, а выводится из надслоя.

При изменении направления потока газа в слое катализатора возникает один из трех гидродинамических режимов: фильтрации, псевдоожижения, пневмотранспорта.Характер режима зависит при прочих неизменных условиях (размеры слоя и частиц катализатора, форма, и дисперсность катализатора) от нагрузки аппарата по газу и может быть установлен расчетным путем по известным формулам.

Из всех этих режимов целесообразным является режим псевдоожижения, который, как известно, обеспечивает интенсивное и равномерное перемешивание твердой фазы. Режим,пневмотранспорта недопустим и его легко исключить. Для этого достаточно установить единичное значение сигнала », на входе блока 24..Тогда при любом согласно (3) и (4), Б„ на выходе мультивибратора 26 отсутствует.

По истечении времени 7, от момента запуска мультивибратора 26 сигнал Б„сбрасывается (U„= О), запорные клапаны 14-17 устанавливаются в исходное положение и газ подается

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Н.Слободяник Техред В.Кадар Корректор В. Синицкая

Заказ 4047/9

Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12470 в надслой", т. е. перемешивание катализатора в слое завершено.

При единичном сигнале U включается источник 11 высакогo напряжения и разность потенциалов U„ c era выхода подводится к слою 2 с помощью решетки 20 и электрода 21. В слое возникает электрическое поле, под действием которого слой псевдоожижается.Перемешивание слоя длится в течение времени, после истечения которого мультивибратор 27 сбрасывает сигнал U,источник 11 отключается и электрическое поле снимается с слоя катализатора. 15

Перемешивание слоя под действием сил электрического. поля может быть использовано самостоятельно, когда подача газа под слой катализатора недопустима (в слое возникает пневмотранспорт), или в сочетании с подачей газа под слой (когда нагрузка по газу обеспечивает только режим фильтрации).

Рассмотренная часть системы уп- 25 равления осуществляет перемешивание катализатора при ухудшении однородности состояния слоя. Перемешивание разрушает образующиеся в объеме слоя горячие и холодные пятна,"кор-ЗО ку" катализатора, образующуюся, как показывает практика., на поверхности слоя из-за спекания частиц катализатора их уплотнения. Корка увеличи1! и чает гидравлическое сопротивление

76 6 слоя, что снижает производительность аппарата, повышает энергетические затраты на проведение процесса и может привести к аварийной остановке аппарата. Поэтому перемешивание слоя стабилизирует однородность состояния слоя в процессе его эксплуатации. Результатом стабилизации является выравнивание активности катализатора в объеме слоя в режиме нормальной эксплуатации и температуры катализатора по объему в пусковом режиме разогрева, что обеспечивает интенсификацию процессов химических превращений и теплообмена. Способствует интенсификации процессов тепло- и массообмена в слое, электродинамический характер псевдоожижения (перемешивания) катализатора.

Использование в данном способе управления нового регулирующего пара" метра-перемешивание слоя катализатора в режиме нормальной эксплуатации и пусковом режиме разогрева, которое осуществляют псевдоожижением слоя путем подачи газа под слой катализатора и (или) наложением на слой электрического поля, обеспечивает по сравнению с прототипом, стабилизацию однородности состояния слоя на требуемом уровне, и как следствие, интенсификацию процессов в режиме нормальной эксплуатации и пусковом режиме разогрева.