Способ управления процессом синтеза аммиака

 

Изобретение касается управления химическими процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве аммиака и позволяет увеличить производительность процесса за счет повышения точности регулирования состава циркуляционной смеси. Способ управления основан на регулировании состава циркуляционной смеси на входе колонны синтеза аммиака изменением подачи воздуха в конвертор метана второй ступени с учетом ограничений, накладываемых на максимальное значение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана второй ступени и на максимальное и минимальное значения воздуха. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 527156!

".ИМЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ разом, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 436311 5/23-26 (22) 11,01,88 (46) 07.12.89. Бюл. У 45 (71) Черкасское производственное объединение "Азот" и Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической рев олюции (72) Г.А, Статюха, А.В. Федоров, И.M. Кисиль, Н,И. Корчака, А,Г. Шаблий, А. Ф. Подлипняк, В.В. Андрианов, В.Г. Крот и Э,В. Гольдштейн (53) 66. 012-52 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1020373, кл. С 01 С 1/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N9 1437352, кл. С 01 С 1/04, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

СИ1ТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к области. управления химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промьпппеннос ти в произв одств е аммиака.

Цель изобретения — увеличение производительности процесса за счет повьппения точности регулирования состава циркуляционной смеси.

На чертеже приведена система, реализующая предлагаемый способ.

Система управления и технологическая схема содержат конвертор 1 первой ступени, конвертор 2 второй ступени, колонну 3 синтеза, измеритель 4 расхода природного газа, вентиль 5 пода(51)4 С 01 С 1/04 G 05 D 27/00

2 (57) Изобретение касается управления химическими процессами, может быть . использовано в промышленности по про-, изводству минеральных удобрений и в химической промьппленности в производстве аммиака и позволяет увеличить производительность процесса за счет повьппения точности регулирования сос" тава циркуляционной смеси. Способ уп-. равления основан на регулировании состава циркуляционной смеси на входе колонны синтеза аммиака измененисм подачи воздуха в конвертор метана второй ступени с учетом ограничений, накладываемых на максимальное значение температуры конвертированного о а газа на выходе конвертора метана второй ступени и на максимальное и минимальное значения расхода воздуха.

С:

1 ил. чи газа, первый регулятор 6, первый задатчик 7, измеритель 8 подачи возцуха, второй регулятор 9, вентиль 10 подачи воздуха, измеритель 11 температуры газа после конвертора второй ступени, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой пороговые элементы 12-17, первый и второй элементы 18 и 19 совпадения, делитель

20, первый и второй ограничители 21 и 22, третий регулятор 23, второй эадатчик 24, функциональный блок 25 и измеритель 26 соотношения между водородом и азотом.

Способ осуществляют следующим об15271

Измеритель 4 предназначен для измерения подачи природного газа. Первьп» регулятор 6 предназначен для поддержания задаваемого расхода газа и может иметь ПИД-структуру. Первый задатчик 7 предназначен для запоминания задания ЗГ по расходу газа и газа, вводимого в регулятор 6. Измеритель 8 предназначен для формирования величины F расхода воздуха, Второй регулятор 9 предназначен для поддержания требуемого расхода воздуха и может иметь ПИД-структуру, Вентиль 10 предназначен для изменения подачи воздуха, Измеритель 11 предназначен для определения температуры t газа после конвертора второй ступени и может быть реализован на базе датчика с термопарой. 20

Первый и второй пороговые элементы

12 и 13 предназначены для осуществле ния проверок Р)Н«и F(II«, где H F u

В « — первое и второе заданные значения по расходу воздуха. При выполнении 25 этих условий поступают сигналы на два входа элемента 18 совпадения.

Третий пороговый элемент 14 предназначен для осуществления проверки tiB> где  — второе граничное значение

t по температуре после конвертора второй ступени. При выполнении этого услов ия и ос тупа е т сигнал на трет ий вход элемента 18.

Четвертый, пятый и шестой порого35 вые элементы 15-17 предназначены для осуществления проверок Г)Н«, F(B«, t 3» соответственно, где Н и В „ ограничения по допустимому расходу воздуха (Н Н, В )В «),  — первое 40 рУ граничное значение по температуре

I после конвертора второй ступени (B

)Вс) °

При выполнении условия F)H элеF мент 15 выдает сигнал Ь на первые 45 входы ограничителей 21 и 22. При выполнении условий, проверяемых элементами, 16 и 17 поступают сигналы на входы второго элемента 19 совпадения.

Первый элемент 18 совпадения предназначен для выработки выходного сигнала ф при поступлении сигналов на все его три входа.

Второй элемент 19 совпадения предназначен для выработки выходного сиг55 нала С при поступлении сигналов на все его два входа.

Делитель 20 предназначен для определения задания 3 F регулятору 9

Ж

Д делением величины задания газа ÇF на величину р. При этом изменение величины р приводит к изменению

ЗГ подачи воздуха, так как ДЗГ - — dp

/3 7

Первый ограничитель 21 предназначен для коррекции задания регулятора 9 в зависимости от сигналов и G. Если на вход ограничителя 21 поступает сигнал на уменьшение расхода воздуха (ДЗГсО), а сигнала L нет, то принимается д ЗР=О, если поступает сигнал на увеличение расхода воздухам (b3WO), а сигнала G нет, то принимается d3F=O, В остальных случаях сигнал по заданию регулятору

9 не меняется.

Второй ограничитель 22 предназначен для корректировки управления по

Если gp (О и нет сигнала С, то принимается dp=O. Если д 3)0 и нет сигнала L, то принимается ь у=О. В остальных случаях управление по j3 не меняется.

Третий регулятор 23 предназначен для формирования управления по величине р из условия регулирования соотношения между водородом и азотом относительно задания вводимого в этот регулятор. Параметры регулятора могут изменяться в соответствии с изменением задания по расходу газа, например, по линейной зависимости. Второй задатчик 24 предназначен для хранения заданного значения р и уточнения у по величине соответствующего управления.

Функциональный блок предназначен для определения скорректированного значения величины Лp умножением Л(3 на коэффициент К и последующего изменения 1 на величину компенсации р.

При этом 1 =- (К-P) d p где К=2-6, при наличии сигнала ф, 0

Изменения величины др соответствуют изменениям задания расхода воэЗГ духа, так как йЗР= — - - йР

l3

Поскольку скорректированное изме" кение расхода воздуха равно

Зà — †.К йв, то скорректированное изб менение расхода составит К.QÇF. Таким образом, определение скорректироваи5 1527! ного значения величины д р адекватно умножению требуемого изменения расхода воздуха на заданный коэффициент К.

Одним из вариантов реализации блока 25 может быть параллельное включе- 5 ние двух цепочек в первой из которых находится реальное дифференцирующее звено, выход которого подключен к ограничителю сигнала, а во второй це-

10 почке — усилительное звено.

Работу блока 25 можно несколько улучшить, если ограничивать величину изменения расхода воздуха на цикле управления по заданным максимальным и минимальным изменениям расхоца.

I в, Например: -Н =В;-В, В О, К 4 ь5Р1 наличии сигнала ф, в остальных слуВ> чаях К=мин 1;

20 163Fl при этом 0<Р 1 при К l, P=K при К 1, ! I где Н и  — заданные допустимые изменения, 25

Измеритель 26 предназначен для определения величины соотношения между водородом и азотом в цикле синтеза и может быть реализован на базе промышленного хроматографа 30 (газоанализатора ).

При помощи измерителя 26 формируют текущее значение соотношения между водородом и азотом, которое подают на вход третьего регулятора

23. При помощи измерителя 11 форми" руют величину температуры после конвертора второй ступени, которую подают на входы третьего и шестого пороговых элементов 14 и 17 ° При помощи измерителя 8 определяют величину F расхода воздуха, которую подают на вход второго регулятора.9, на входы первого, второго четвертого и пятого пороговых элементов 12, 13, 15 и 16, С помощью измерителя 4, первого регулятора 6 и вентиля 5 подачи газа поддерживают подачу газа, равной заданию, вводимому с первого задатчика 7, При помощи первого, второго и третьего пороговых элементов 12-14 и первого элемента 18 совпадения вырабатывают сигнал ф и подают на второй вход функционального блока 25. При помощи пятого и шестого пороговых элементов 16 и 17 второго элемента

19 совпадения вырабатывают сигнал С и подают на вторые входы ограничителей 21 и 22. При помощи четвертого

56 6 порогового элемента 15 вырабатывают сигнал L и подают на первые входы ограничителей 21 и 22. С помощью третьего регулятора 23 формируют управление по величине р-отношению заданий по расходам газа и воздуха. Изменения величины е соответствуют изменениям расхода воздуха иэ условия регулирования состава смеси. С помощью второго ограничителя 22 управление по р кор-. ректируют в зависиМости от сигналов и G, С помощью функционального блока 25 вначале выдают скорректированное-значение управления по р, соответствующее скорректированному изменению расхода воздуха (КЛЭР), затем изменяют в соответствии с характеристикой функционального блока др на величину компенсации т, что вызывает соответствующее изменение расхода воздуха /- (К-P) . Л ÇF /.

При наличии в составе функционального блока ограничителя величина управления в ряде случаев после выдачи скорректированного управления может на протяжении некоторого времени быть неизменной. С помощью второго задатчика 24 запоминают уточненное значение величины р . При помощи делителя 20 определяют задание per;; †.ëтору 9, которое ограничивают при помощи первого ограничителя 21 и выдают в камеру задания регулятора 9, С помощью регулятора 9 и вентиля 10 поддерживают расход воздуха, равный заданию ÇF.

Возможны различные варианты реализации способа, В частности, возможен такой вариант, когда регулятор непосредственно изменяет расход воздуха, который также корректируется и из условия компенсации расхода газа, Тогда блоки 22, 24 и 20 аннулируются, Блок 23 подключают к блоку 25, блок 25 подключают к блоку 21, Вводят компенсатор и сумматор. Вход компенсатора подключают к выходу блока 7, а выход — к первому входу сумматора, на второй вход сумматора подают сигнал с выхода блока 21 а выход сумматора подключают к камере задания регулятора.9.

Итак, величину выдаваемого увеличения или уменьшения расхода воздуха корректируют, исходя иэ условия повышения качества регулирования и таким образом, что это не приводит к пред1527 ) 56

С ос тавитель Г. Огаджанов

Редактор Н, Яцола Техред М.Ходанич Корректор С, Черни

Заказ 7470/29 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."жгород, ул. Гагарина,!01 аварийным режимам. В случае же невозможности такой коррекции на объект выдается обычное управление.

Предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с известным более высо5 кое качество управлеиия процессом синтеза аммиака, поскольку позволяет увеличить точность регулирования состава смеси и предупредить возникновения ряда предаварийных режимов.

Это приводит к повышению стабильности процесса и увеличению его производительности.

Формул а и з о б р е т е н и я

Способ управления процессом синтеза аммиака, включающий регулирование подачи воздуха в конвертор метана второй ступени в соотношении с заданным расходом природного газа в конвертор метана первой ступени,с коррекцией по составу пиркуляпионной смеси на входе колонны с инте з а, измерение и сравнение текущего значения температуры конвертированного газа на выходе кон- 25 вертора метана второй ступени с первым граничным значением, сравнение текущего значения расхода воздуха с двумя заданными значениями, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса за счет повышения точности регулирования состава циркуляционной смеси, дополнительно сравнивают текущее значение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана второй ступени с вторым граничным значением, при текущем значении расхода воздуха больше первого и меньше второго заданного значения и текущем значении температуры конвертированного газа ниже второго граничного значения изменяют подачу воздуха, через заданный промежуток времени изменяют подачу воздуха в противоположном направлении, сравнивают текущее значение расхода воздуха с верхним и нижним граничными значениями, определяют направление изменения текущего значения расхода воздуха, при текущем значении расхода воздуха меньше нижнего граничного значения и уменьшении расхода воздуха и при текущем значении расхода воздуха больше верхнего граничного значения и увеличении расхода воздуха стабилизируют расход воздуха на текущем значении.