Способ управления процессом десульфуризации катализатора конверсии оксида углерода при параллельно работающих производствах аммиака

 

Изобретение относится к области автоматизации химико-технологических процессов, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений, в химической промышленности при автоматизации производства аммиака и позволяет снизить удельный расход природного газа и энергоресурсов. Способ предусматривает управление процессом десульфуризации в одном из параллельно работающих производств аммиака, подачу пара и топлива в подогреватель первого агрегата природного газа на второй агрегат и подачу потока конвертированного газа после отделения вторичного риформинга второго агрегата в отделение конверсии оксида углерода первой ступени первого агрегата при измеренных значениях температуры конвертированного газа после отделения первичного риформинга второго агрегата и концентрации метана в конвертированном газе на выходе отделения вторичного риформинга второго агрегата меньше верхних граничных значений, а также подачу в подогреватель первого агрегата в заданном соотношении потоков водородсодержащего отходящего газа и азотоводородной смеси с выхода второго агрегата в противном случае. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 424621 5/23-26 (22) 19.05 ° 87 (46) 07.11.89. Бюл. Р 41 (72) А.К.Бабиченко, В.П.Василенко, С.П.Бондаренко, Б.М,Блох, А,К.Будзинский, А.Н.Шарапов, А,Я,Мартыненко и В.Е,Грицишин (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1 263624, кл . С 01 С 1 /04, 1 984.

Технологический регламент - 113 производства аммиака 1360 т/сут,— ,Северодонецк, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ

ОКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНО PASOТАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВАХ АММИАКА (57) Изобретение относится к автоматизации химико †технологическ процессов, может быть использовано в про мьппленности по производству минераль— ных удобрений, в химической промышленности при автоматизации производства аммиака и позволяет снизить

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобретний и в химической про— мышленности при автоматизации производства аммиака.

Целью изобретения является снижение удельного расхода природного га- за и энергоресурсов.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемого < способа.

„„SU„, 1520005 А 1 (д1) g С 01 С l /04, G 05 D 27/00

2 удельный расход природного газа и энергоресурсов. Способ предусматривает управление процессом десульфуризации в одном иэ параллельно работающих производств аммиака, подачу пара и топлива в подогреватель первого агрегата природного газа на второй агрегат. и подачу потока конвертированного газа после отделения вторичного риформинга второго агрегата в отделение ко нв ерсии оксида углерода первой ступени первого агрегата при измеренных значениях температуры конвертированного газа после отделения первичного риформинга второго агрегата и концентрации метана в конвертированном газе на выходе отделения вторич- @ ного риформинга второго агрегата меньше верхних граничных значений а также подачу в подогреватель перво С го агрегата в заданном соотношении потоков водородсодержащего отходящего газа и азотоводородной смеси с выхода второго агрегата в противном © случае, l ил.

Технологическая схема двух агрегатов синтеза аммиака и система управле- О ния ими содержат отделения 1 и 2 се роочистки с подогревателями 3 и 4, отделения 5 — 8 соответственно первичного и вторичного риформинга с котлами-утилизаторами 9 и 10, отделения ll и 12 и 13 и 14 соответствен- Ь но первой и второй ступени конверсии оксида углерода, стадии 15,16 и 17, 18 соответственно очистки и метанирования, стадии 1 9 и 20 конвертирования, стадии 21 и 22 синтеза аммиа1520005 ка, датчики 23 — 27 расхода соответственно природного газа на второй агрегат, пара в подогреватель 3 пер— вого агрегата, конвертированного га3R после вторичного риформинга 8 BTo

5 рого агрегата в отделение 11 первой ступени конверсии оксида углерода первого агрегата, водородсодержащего отхода производства в подогрева-. тель 3 первого агрегата, азотоводо— родной смесй с второго агрегата и водородсодержащего отхода производств уксусной кислоты и метанола в подогреватель, 3, датчик 28 температуры парогазовой смеси после подогревателя 3, датчик 29 температуры паро— газовой смеси на выходе отделения

11 первой ступени конверсии углерода первого агрегата, датчик 30 тем пературы конвертированного газа пос1 ле отделения 6 первичного риформинга второго агрегата.

Схемы также содержат датчик 31 концентрации метана в конвертированном газе на выходе отделения 8 вто— ричного риформинга второго агрегата, датчик 32 концентрации серы в парогазовой смеси после отделения 11 первой ступени конверсии оксида углерода первого агрегата, регуляторы

33 — 36 расхода соответственно природного газа на второй агрегат, пара в подогреватель 3 первого агрегата, конвертированного газа после вторичного риформинга второго агрегата в отделение 1 1 первой ступени кон— версии оксида углерода первого агрегата, азотоводородной смеси с второго агрегата в подогреватлеь 3 первого агрегата, регулятор 37 температуры газа на выходе отделения 11 первой ступени конверсии оксида углерода, регулятор 38 температуры парогазовой смеси на выходе подогре45 вателя 3, логическое устройство 39 с запоминанием, логические устройства 40 и 41.

Кроме того, схемы содержат регулирующие клапаны подачи природ— ного газа 42 на второй агрегат, по— дачи пара 43 и 44 в попогвеватель 3, подачи топливного газа 45 в подогреватель 3, подачи конвертированного газа 46 по байпасной линии мимо котла55 утилизатора 10 с конвертора метана второй ступени на выход отделения 8 вторичного риформинга второго агрегата, подачи конвертированного газа

47 и 48 11ocJlp- отделения 8 вторичного риформинга второго агрегата р, отделение 11 первой ступени конверсии оксида углерода первого агрегата, подачи водородсодержащего отхода производства 49 в подогреватель 3, пода" чи азотоводородной смеси 50 и 51 с второго агрегата в подогреватель 3, подачи управляющего воздействия 52 с регулятора 37 на регулирующий клапан 46> подачи сигнала корректирующего воздействия 53 с датчика 25 расхода конвертированного газа на регулятор 34 расхода пара, подачи сигнала корректирующего воздействия 54 с датчика 27 расхода азотоводородной смеси и водородсодержащего отхода производства на регулятор 34 расхода пара и запорные вентили 55 и 56 подачи природного газа на первый и второй агрегаты синтеза °

Способ осуществляют следующим образом.

Пусть первый агрегат не работает (запорный вентиль 55 закрыт) и в этом агрегате необходимо провести процесс десульфуризации катализатора в отделении 11 первой ступени конверсии оксида углерода, а второй агрегат работает по обычной схеме (за— порный вентиль 56 открыт), вырабатывая продукционный, аммиак.В этом случае открывают вентиль подачи пара десульфуризации, который направляется через регулирующие клапана 43 и

44 в подогреватель 3 первого агрегата, При этом клапан 44 открыт нулевь|м сигналом от логического устройства 41, так как на его вход поступают нулевые сигналы от датчика 29 и 32, свидетельствующие о том, что темпера— тура парогазовой смеси после отделения 11 первой ступени конверсии оксида углерода менее 420 С, а концентрация серц в этой же смеси более

0,5 мг/м . Расход пара в подогреватель 3 измеряется датчиком 24 расхо;. да пара. Сигнал, расхода пара поступает на регулятор 34 расхода пара., который непосредственно управляет степенью открытия клапана 43.

Одновременно сигнал расхода пара в подогреватель 3 с датчика 24 поступает на логическое устройство 39, на которое направляются и сигналы от датчиков 30 и 31, При подаче единичных сигналов наличия расхода пара в

1520005

2 подогреватель 3 от датчика 24, а также единичных сигналов от датчика

30 температуры конвертирован»»ого газа на выходе отделения 6 первич-. ного риформинга 6, свидетельствующе5 го о том, что оиа ниже 830 С и датчика 31, св»»детел» ствующего о том, что концентрация Метана в конвертированном газе после отделения вторичного риформинга 8 ниже 0,5 об., на логическое устройство 39, последнее отработает единичный выходной сигнал на открытие регулирующего клапана

47 подачи конвертированного газа с 15 второго агрегата в отделение 11 первой ступени конверсии оксида углерода первого агрегата, необходимого в смеси с паром для проведения процесса десульфуризации катализатора. 20

Расход конвертированного газа с второго агрегата на конвертор отделения первой ступени оксида углерода регулируется с помощью датчика 25 расходаi сигнал с которого поступает 25 на регулятор 35 расхода, управляющий степенью открытия клапана 48.

Одновременно с датчика 25 расхода конвертированного газа на регулятор

33 расхода природного газа поступа- 30 ет корректирующий сигнал. Регулятор

33 отработает воздействие на клапан

42, который увеличит подачу природного газа на второй агрегат. Это позволит обеспечить проведение процесса .35 десульфуриэации без снижения производительности второго агрегата, Единичный сигнал с логическогр устройства 39 откроет, кроме того, регулирующий клапан 52 подачи управляюще- 4Q го воздействия с регулятора 37 на клапан 46 и регулирующий клапан 53 подачи корректирующего воздействия с датчика 25 расхода конвертированного газа на регулятор 34 расхода пара. 45

Это обеспечит требуемые соотноше-. ния пав:газ на входе отделения I! первой ступени оксида углерода путем подачи корректирующего воздействия с датчика 25 расхода конгаза через кла- 5р пан 53 на регулятор 34 расхода пара и температуру парогазовой смеси на . выходе отделения !! первой ступени . ; конверсии углерода оксида за счет датчика 29 температуры регулятора 37, с5 управляющего степенью открытия клапана 46.

Требуемая температура пара после подогревателя 3 обеспечивается датчи

6 ком 28 температуры, регулятором 38, который изменяет степень открытия клапана 45 подачи топливного газа в подогреватель 3 первого агрегата.

Ири достижении концентрации серы в парогазовой смеси на выходе отделения II первой ступени конверсии оксида углерода менее 0,5 мг/м

S а температуры парогазовой смеси на выходе этого же отделения более 420 С, что измеряется с помощью датчиков 32 и 29 процесс десульфуриэации заканчивается. Датчики 29 и 32 выдадут в. этом случае на логическое устройство

41 единичные сигналы которое отработает так же единичный выходной сигнал на закрытие регулирующего клапана 44 подачи паря. Закрывают в этом случае и запорный вентиль подачи пара подогревателя 3 и вентиль подачи топливного газа в подогреватель (не показано).

Проведение процесса таким образом требует применения логического устройства 40, которое отработает на выходе нулевой сигнал на закрытие регулирующих клапанов 49 и 50 подачи водородсодержащего отхода производства и аэотоводоро : ой смеси и клапана 54 подачи корректирующего воздействия с датчика 27 расхода на регулятор 34 расхода пара °

В случае, если в первичном и вто" ричном риформингах катализатор недостаточло активен, что может произойти в процессе его старения (срабатывания),,увеличение нагрузки по природному газу может привести к увеличению температуры .конвертированного газа на выходе отделения 6 первичного риформинга выше 830" С или .концентрации метана в конвертированном газе после отделения 8 вторичного риформинга — выше 0,5 об., Это зафиксируют соответственно датчики 30 и 31 и выдадут нулевые сигналы на логическое устройство 39, При подаче на него хотя бы одного нулевого сигнала на выходе запоминается и отрабатывается также нулевой выходной сигнал на закрытие регулирующих клапанов 47, 52 и .53, В результате конвертированный гаэ с ..орого агрегата на первый не подас. гся. Отсутствует управление ре-. гулирующим клапаном 46 от регулятора 37, а также подача сигнала корректирующего воздействия с датчика 25

1520005 на регулятор 34 расхода пара. Однако логическое устройство 40 отработает единичный выходной сигнал, на открытие регулирующих клапанов 49 и 50 подачи водородСодержащего отМода производств и азотоводородной смеси второго агрегата, откроется и клапан

54 подачи сигнала корректирующего воздействия от датчика 27 расхода ука-20 занных потоков на регулятор 34 расхода пара. Ири этом температура парогазовой смеси на выходе подогревате— ля 3 регулируется с помощью датчика

28 температуры регулятора 38, управляющего степенью открытия клапана 45, а требуемое соотношение пар:газ на входе отделения 21 первой ступени конверсии оксида углерода обеспечивается подачей сигнала корректирующего 20 воздействия с датчика 27 расхода !водородсодержащего отхода производств и азотоводородной смеси второго агрегата. Требуемый расход азотоводородной смеси с второго агрегата зависит от количества водородсодержащего отхода производств. Поэтому регулирование азо2оводородной смеси с второго агрегата осуществляется по расходу водородсодержащего отхода произ- 30

-водств с помощью датчика 26 этого расхода, регуЛятора 36, управляющего степенью открытия клапана 52 подачи азотоводородной смеси. Регулирование расхода пара в подогреватель 3 -3

Ъ и окончание процесса десульфуризации осуществляется аналогично первому варианту.

Аналогично можно рассмотреть проведение провесса десульфуризации при- 40 менительно к второму агрегату, учиты-г

Ю вая, что понятия первый и второй агрегаты чисто условны.

Ирименение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность про- 45 цесса разогрева, десульфуризации катализатора и его восстановление, плавное регулирование температуры процесса. Его использование исключает . необходимость пуска стадий сероочист 50 ки и риформинга, что приводит к снижению затрат природного газа и энергоресурсов на пуск производства аммиака. Он позволяет провести эти операции параллельно с ежегодным остановочным капитаЛьным ремонтом агрегата, что в конечном итоге позволяет увеличить производительность установки на 5000 т/г.

Ф и р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ управления процессом десульфуризации катализатора конверсии окснда угЛерода при параллельно работающих производствах аммиака, . включающий регулирование расхода природного газа на второй агрегат, расхода конвертированного газа по байпасной линии мимо котла-утилизатора, отделения вторичного риформинга второго агрегата и измерение температуры парогазовой смеси на выходе отделения конверсии оксида углерода первой ступени первого агрегата и концентрации серы в этой парогазовой смеси, температуры конвертированного газа после отделения первичного риформинга второго агрегата и концентрации метан» в конвертированном газе на выходе отдепения вторичного риформинга второго агрегата, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения удельного расхода природного газа и энергоресурсов, подают пар в подогреватель первого агрегата, измеряют и регулируют температуру этого пара на выходе подогревателя первого агрегата изменением подачи топливного rasa в этот подогреватель, сравнивают измеренные значения температуры конвертированного газа после отделения первичного риформинга второго агрегата и концентрации метана в конвертированном газе на выходе отделения вторичного риформинга второго агрегата с верхними граничными значениями и при значениях измерения температуры и концентрации метана меньше верхних граничных значений подают поток конвертированного rasa после отделения вторичного риформинга второго агрегата в отделение конверсии оксида углерода первой ступени первого агрегата, регулируют расходы природного газа на второй агрегат и пара в подогреватель первого агрегата прямо пропорционально расходу этого потока и регулируют температуру парогазаовой смеси на выходе отделения конверсии оксида углерода перчой ступени первого агрегата изменением подачи конвертированного

rasa по байпасной линии мимо котлаутилизатора отделения BTopH÷íîãо риформинга второго агрегата, прн измеренньм значениях температуры конвертированного газа после отделения пер!

520005

l0 вичного риформинга второго агрегата или концентрации метана в конвертированном газе на выходе отделения вторичного риформинга второго аг рег а5 та больше верхних граничных значений подают в подогреватель первого агрегата в заданном соотношении потоки водородсодержащего отходящего газа и азотоводородной смеси с выхода второ- О

ro агрегата и корректируют подачу пара в подогреватель первого агрегата в зависимости от суммарного расхода этих водородсодержащих потоков, сравнивают измеренные значения температуры паро†f5 газовой смеси на выходе отделения конверсии оксида углерода первой ступени первого агрегата с верхним граничным значением и концентрации серы в этой пярогазовой смеси с нижним граиичным значением и по достижении измеренных значений температуры парогазовой смеси на выходе отделения конверсии оксида углерода первой ступени пер вого агрегата верхнего граничного значения и концентрации серы в этой парогазовой смеси нижнего граничного значения прекращают подачу паря и топливого газа в подогреватель первого агрегата.