Способ автоматического управления процессом осушки сернистого газа

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сернокислотного производства ,в частности, процесса осушки сернистого газа, и может быть использовано в химической пром. Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат. Способ предусматривает регулирование влажности газа на выходе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение сушильной башни, при достижении расхода которой граничных значений, изменяют подачу моногидрата в емкость кислоты сушильной башни. При достижении концентрации кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, граничных значений регулируют температуру газа на входе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение промывной колонны, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу воды в оросительный холодильник промывной башни. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АBTÎPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4296756/31-26 (22) 10.08.87 (46) 23.05 ° 89. Бюл. P- 19 (71) Уфимский нефтяной институт (/2) А.И.Кобяков, P.Ò.Óñìàíîà и И.Х.Валеев (53) 66.012.52 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1085932, кл. С 01 В 17/76, 1982, Технический проект производства серной кислоты. Ч.IV.

Технологическая часть. Раздел Б.

Автоматизация технологических процессов. Кн. 1.-M.: Гипрохим, 1976. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВПЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОСУШКИ СЕРНИСТОГО ГАЗА (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сернокислотного производства, в частности процесса осушки сернистого raИзобретение относится к автоматизации технологических процессов. сернокислотного производства, в частности процесса осушки сернистого газа, и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат, На фиг. 1 приведена схема системы автоматического управления, реализующая данный способ; на фиг. 2 — графи ки изменения основных параметров ,процесса, поясняющих работу системы управления, „„Sl)„„148 26() ц 4 С О1 В 17/74 4 05 D 27/00

2 за, и может быть использовано в химической промышленности. Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат. Способ предусматривает регулирование влажности газа на выходе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение сушильной башни, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу моногидрата в емкость кислоты сушильной башни. При достижении концентрации кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, граничных значений регулируют температуру газа на входе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение промывной колонны, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу воды в оросительный холодильник промывной оашни. 2 ил.

Система управления (фиг. 1) содержит сушильную 1 и промывную 2 башни, воздушный 3 и оросительный 4 холодильники, емкости 5 и 6 кислоты, насосы 7 и 8 подачи кислоты в башни, термодатчик 9, датчик 10 влажности газа, датчик 11 концентрации кислоты, датчики 12 и 13 расхода, регулирующие органы 14-17, блоки 18 и 19 сравнения, регуляторы 20-24, блоки

25-27 ограничения, логические блоки

28-30 и коммутаторы 31-33.

Способ осуществляют следующим .образом.

1481200 Ip «(«) «(к-«) Сн(к)

k = 0,1..., (2) где t« í t« < — моменты времени формирования управления;

k « ) 0 — коэффициент настройки.

Сигнал У с выхода регулятора 20 подается на вход блока 26 ограничения, на выходе которого получают сигнал У, равный

1 если У< (к ) Y «<«<ах « если (Y<) У«,«„„)Л(у< а У, „„а„); (4) У< (" к ) — «, m<««

У, (t, )=Y, (<-к), у (с „)= ...

1 где Y „и Y „— граничные значения, 25

<

Сигнал (((направляют ня коммута,тор 31. Сюда же подают и (<С, Комму- 45 тятор предназначен для подключения регулятора 21 концентрации к выходу блока 18 при достижении расходом орошения сушильной башни граничных значений. Для этого выходной сигнал коммутатора формируют по формулам < = 6(; если (u, =О, (8)

О, если ((<2 =1. (9) "2 (ск) =У2,«<а«ec H Yg (к) Уг м<«х, (11)

Y2 (t ) =У2 (t«) если (Y ("к) ут, „lh (Y< (tк) Ya«««x «() Датчиком 1О измеряют влажность газа HR выходе сушильной башни 1.

Сигнал С с выхода датчика подают иа вход блока 18 срявнения, Ня другой вход блока подают заданное значение, «

С влажности гала. На выходе блока формируют сигнал Ь С их разности (< (: = С вЂ” С, (1)

Этот сигнал направляют на нходы регулятора 20 подачи кислоты на орошение сушильной башни, регулято;. ра 21 подачи моногидрата н емкость

5 для укрепления кислоты и регулято ра 22 температуры газа на входе су шильной башни через коммутаторы 31 и 32 соотнетстненно, В зависимости от значения этого сигнала управляют

Граничные значения Y „и У«,«< õ расхода орошения устанавливают из условия обеспечения нормальной работы сушильной башни исключения режимон захлебывания и дефицита орошения. процессом осушки сернистого газа.

Воздействуют на управления следующим образом.

В регуляторе 20 в зависимости от величины отклонения ЬС н нлажности от задания формируют управление У« по формуле

При достижении расходом орошения сушильной башни граничных значений и сохранении отклонения влажности газа от задания изменяют подачу моногидрата в емкость 5 орошающей кислоты. С этой целью измеряют датчиком

12 расход орошающей кислоты, которую подают насосом 7 через холодильник

3. Сигнал (:« с выхода датчика подают на логический блок 28. На других входах блока действуют граничные значения G„ ;„ G«,„, соответствующие величинам Y ; Ó«

На выходе блока 28 формируют величину (((< по формулам

На выходе регулятора 21 по величине 4< формируют управление

У (t„) = У, (, )+1 ° О, (t Ä), (10) где k2) 0 — коэффициент настройки регулятора, Этот сигнал направляют в блок 21 ограничения, куда подают также граничные значения У2в.„и У2, ау Но ним формируют выходной сйгнал Ъ .

81200 устраняют это отклонение изменением температуры газа, подаваемого в сушильную башню с выхода промывной баш ни, Изменение температуры газа воз5 мож: î ",оздействием либо на расход охлаждаемой в оросительном холодильнике 4 кислоты. орошения промывной башни 2, либо на подачу воды в оросительный холодильник, Данную часть способа реализуют следующим образом.

Измеряют датчиком 11 концентрацию кислоты орошения сушильной башни, Сигнал С с выхода концентратомера подают на вход логического блока 29 куда также подают граничные значения

С„,„ и С, „по концентрации орошающей кислоты. В блоке 29 формируют сигнал р по формулам р, =о, ill% =1, если (Сх>Сх „„,„) Ч (С С,;,„, „); (14) (15) Сигнал ц с выхода логического блока 29 направляют на вход коммута25 тора 32, другой, вход которого подклю" чают к выходу блока 18. При единичном значении величины ф коммутатор соединяет блок 18 сравнения с регулятором 22, выходной сигнал коммутатора определяют по формулам = ЬС, если Pg =0; (16)

1 =О, если р =1 . (1 7)

Регулятор по значению сигнала коРРектиРУет задание Тг по темпеРатУ- 35

3 ре газа на входе башни 1. Коррекцию осуществляют по формуле

Т,(с„)=Т (ск- )-ke 4э (к) (18) где k 0 — коэффициент настройки

3 регулятора. 40

Сигнан Т подают. на вход блока э

19 сравнения, на другом входе которого действует сигнал Т« с выхода тер-" модатчика 9, измеряющего температуру газа на входе сушильной башни. В бло- 45

Уь (ск) Уз(к) э если Y (t„) > Уз, л п ) 1 (Y> (t„) (Yý,тнал ) е (22)

I бб где У и Y> „ — граничные значе- . задания, регулятором 24 изменяют по3 &ill,тих ния, которые ус- дачу воды на оросительный холодильтанавливают из ник 4, Для этого датчиком 13 измеряусловия нормаль- ют расход кислоты, подаваемой из ем-ного режима про- «5 1кости 6 насосом 8 через оросительный мывной башни. холодильник 4 ня орошение промывной

Если предельные значения расхода башни, Сигнал Сп с выхода датчика кислоты на орошение башни 2 не исклю 13 направляют ка логический блок 30. чают отклонения температуры газа от На другие входы блока 30 подают rpa5 14 который направляют на регулирующий орган подачи моногидрата в емкость

5 орошающей кислоты сушильной башни и тем самым воздействуют на концентрацию орошения.

Осушка газа в башне 1 тем эффективнее, чем выше концентрация орошающей кислоты, Однако поддержание концентрации орошающей кислоты на предельном значении экономически не выгодно, что и объясняет регулирование подачи моногидрата в некотором диапазоне, ограниченным значениями

У2,ll in Ya,та л °

В том случае, когда при достижении предельной концентрации орошающей кислоты сохраняется отклонение влажности Сь газа от задания, тогда ке 19 их сравнивают и формируют по ним величину отклонения 6 Т

ЬТ, = т,— Т„ ; - (19) которую подают ка регулятор 23 подачи кислоты орошения промывной башни

2 и через коммутатор 33 на регулятор

24 подачи воды на оросительный холодильник 4.

В регуляторе 23 пропорционально отклонению температуры от скорректированного задания Т„ формируют сигнал Уз.

Y3(tK)=Ye(tK )-k4 тг(ек)У (20) где k4 ) 0 — коэффициент настройки регулятора.

Этим сигналом через блок 25 сравнения и регулирующий орган 16 управляют подачей кислоты на орошение промывкой башни 2, Ограничивают сигнал У> в блоке 25 так, что (tg)=Y ec>H -Yq (t ) Уз»л

3 Э,max (21)

1481200 G„, è ); (24) Сг,д,. и ) е (25) 55 ничные значения С„ „и С, „„,„, соответствующие величинам У,,„è У>,Ä

P =O, если (GÄ G„„„„.,„s) Ч (C (0> =1, если (Gtt< G„„, ) h (G„

)I ,который подают на коммутатор 33. Сю-: да же с выхода блока 19 подают dT,. -На выходе коммутатора 33 действует .;сигнал, равный

1О

1, = Т„, если Р =О, (26) — О, если /И =1. (27)

В зависимости от величины 9 ре3, .гулятором 24, который соединен с вы. ходом коммутатора 33, воздействуют на регулируемый орган 17 и тем самым изменяют подачу воды в оросительный холодильник 4, управление У на выходе блока 24 формируют по следую,щему закону:

Уа(к )=Уз(" к-q ) kg 4g(tк) где 1 Π— коэффициент настройки ,регулятора.

Пример. Пусть в начальный момент времени на процесс подейство25 вало возмущение, в результате которого имеет место превышение влажностью задания (фиг.2). Тогда, согласно (1) и (2) регулятор 20 увеличивает подачу кислоты на орошение сушильной ! башни 1. К моменту времени tt расход

G „ достигает предельного значения G . Блок 26 стабилизирует в сок. иак ответствии с (3) подачу кислоты, В момент времени tt значение сигнала на выходе блока 28 согласно (6) и (7) становится нулевым, что посредством коммутатора 31 согласно (8) и (9) включает в работу регулятор 21.

Последний увеличивает по закону (10) 40 подачу моногидрата для укрепления кислоты орошения сушильной башни.

Это увеличение происходит до тех пор, пока либо dÑ не станет равным нулю,. либо до достижения предельной концентрации орошения, В данном примере последнее имеет место в момент времени t . Это означает, что ресурсов управления первого уровня системы, воздействующего на режим работы сушильной башни, оказалось недостаточным для компенсации возмущения на процесс. Поэтому система вводит в действие контуры управления второго иерархического уровня системы для изменения режима работы промывной башни.

При достижении величиной С к предельного значения С, а„логический

В этом блоке формируют сигнал JR> по формулам блок 28 согласно (14) и (15) устанавливает сигнал р нулевым. В ре зультате коммутатор 32 согласно (16) подключает регулятор 22 к блоку 18.

Регулятор по закону (18) уменьшает задание Т„ по температуре газа по

Ъ контурам второго уровня управления.

Вначале включается в работу контур управления подачей кислоты на орошение промывной башни, так как, начиная с момента времени,величина

dT становится отрицательной соглас-. но (19) и регулятор 23 согласно (20) увеличивает подачу кислоты на орошение промывной башни. В этот период регулятор 24 бездействует, ибо величина 4 в соответствии с (25) и (27) имеет нулевое значение.

Однако в момент времени t расход

С„достигает предельного значения

G „,что вызывает обнуление соглас- а, чаК но (24) сигнала /йз и подключение в соответствии с (26) регулятора 24 к блоку 19, Начиная с момента времени t» регулятор 24 в соответствии с (28) увеличивает подачу. воды на оросительный холодильник до тех пор, пока значение 5С> не станет равным нулю. Как видно из фиг, 2, это имеет место в момент времени t< после чего всякие изменения управлений в системе прекратятся.

В момент времени t на процесс подействовало возмущейие, которое вызывало отклонение влажности газа ниже задания. Начиная с этого момента„ система. изменяет управление процессом обработки rasa в той же последовательности, как и в рассмотренном случае, только в обратном направлении (фиг,2).

Использование предлагаемого способа управления позволяет повысить качество осушки rasa и уменьшить расходы орошения сушильной и промывной башен, моногидрата и воды при отклонении влажности осушенного rasa ниже заданного значения.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом осушки сернистого газа в

1481200

Осушенньа газ

Вода последонательно соединенных промывной и сушильной башнях, включаюг ий измерсние температуры газа на входе сушильной башни, регулирование пода чи кислоты на орошение башен, моногидрата в емкость кислоты сушильной башни и воды в оросительный холодильник промывной башни, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества осушки rasa и снижения материальных и энергетических затрат, дополнительно измеряют влажность газа на выходе сушильной башни и концентрацию кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, вычисляют отклонение измеренногo значения влажности газа на выходе сушильной башни от заданного значения, регулируют подачу кислоты на орошение сушильной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения влажности rasa от заданного значения, сравнивают измеренное значение расхода кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измеренного значения расхода кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни этих граничных значений, регурируют подачу моногидрата в емкость кислоты сушильной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения влажности газа от

5 заданного значения сравнивают измеренное значение <онцентрации кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измеренного значения концентрации кислоты этих граничных значений вычисляют отклонение измеренного значения температуры газа на входе сушильной башни от заданно15 го значения, регулируют подачу кислоты на орошение промывной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения температуры газа от заданного значения, сравнивают измеренное значение расхода кислоты, подаваемой на орошение промывной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измерен25 ного значения расхода кислоты, подаваемой »а орошение промывной башни, этих граничных значений регулируют подачу воды в оросительный холодильник промывной башни пропорционально вычисленной величине отклонения измеренного значения температуры газа от заданного значения, 1481200 ê,map

Сн,в я

1 а

Составитель Г,Огаджанов

Техред Л.Кравчук Корректор Л.Патай;

Редактор Н.Рогулич

Заказ 2634/22 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101