Способ управления производством аммиака
Изобретение относится к управлению химическими процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и позволяет повысить производительность и срок службы оборудования за счет предупреждения аварийных режимов. Система управления содержит измерители 10 - 13 соответственно температуры газа и концентрации метана после конвектора второй ступени, концентрации инертов или метана в синтез газа и концентрации водорода или соотношения между водородом и азотом в системе циркуляции, элементы (Э) 14 - 16 сравнения, ИЛИ Э 17, регуляторы 8, 9, 19 и 24, ограничители 22, 23 и 25, задатчик 21, сумматор 27 и компенсатор 26. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР! 1-, "- (л< вр 45 !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694527/26 (22) 23,05.89 (46) 15.08.91. Бюл, M 30 (71) Черкасское производственное объединение "Азот" и Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.В.Федоров, k,È,Êîð÷àêà И.М,Кисиль, Е.А. Кото вен ко. А.Г. Шаблий, В.В.Андрианов и В.Г,Крот (53) 66,012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1432006. кл. С 01 С 1/04, 1986.
Автг. рское свидетел ьство СССР
М 1333637, кл, С 01 С 1/04, 1985. (54) СПОСОБ УПРйВ.ПЕНИЯ ПРОИЗВОДCTB0M AMMVIAKA
БЫ. „„1669862 А1
24. ограничители 22, 23 и 25, задатчик 21, сумматоо 27 и компенсатор 26. 1 ил.
1669862
Изобретение относится к управлению химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности при автоматизации производства аммиака.
Целью изобретения является повышение производительности и срока службы оборудования за счет предупреждения asaрийных режимов.
На чертеже приведена система, реализующая данный способ.
Система для управления режимом технологического обьекта (на чертеже изображены конвертер 1 первой ступени, конвертер 2 второй ступени, технологическое оборудование 3 стадий конверсии окиси углерода, очистки и метанирования, колонна 4 синтеза) содержит измеритель 5 температуры конвертированного газа, исполнительный механизм б, измеритель 7 и регулятор 8 подачи топлива, первый регулятор 9, измерители 10 и 11 температуры газа и концентрации метана после конвертера второй ступени, измеритель 12 концентрации инертов или метана на выходе стадии подготовки, формирователь 13 концентрации водорода или соотношения между водородом и азотом в системе циркуляции, первый, второй и третий элементы 14 — 16 сравнения, элемент ИЛИ 17, исполнительный механизм 18, второй регулятор 19, измеритель 20 подачи природного газа, задатчик 21, первый ограничитель 22, второй ограничитель 23, третий регулятор 24, третий ограничитель 25, компенсатор 26, сумматор 27.
Измеритель 5 предназначен для формирования величины температуры конвертированного газа после конвертера 1.
Исполнительный механизм б, измеритель 7 и регулятор „пuäа . ivëëèâà предназначены для поддержания заданного расхода топлива в конвертер 1.
Первый регулятор 9 предназначен для поддержания требуемой температуры конвертированного газа после конвертера 1.
Измерители 10, 11 предназначены для формирования величин соответственно температуры tz и концентрации х2 метана или инертов после конвертера второй ступени.
Измеритель 12 предназначен для формирования величины концентрации инертов или метана на выходе стадии
ПОДГОТОВКИ.
Измеритель 12 можно также устанавливать в магистрали подачи свежей смеси в цикл синтеза.
Формирователь 13 предназначен для формирования показателя избытка водорода — концентрации водорода или соотношения между водородом и азотом в системе циркуляции (хц), Измерители 11, 12 и формирователь 13 могут быть реализованы на базе промышленных хроматографов (газоанализаторов).
При определении соотношения между водородом и азотом может использоваться блок соотношения, формирующий эту величину по замеренным концентрациям водорода и азота.
Первый элемент 14 сравнения предназначен для сравнения температуры tz с заданным значением В по этой температуре и формирования позиционного сигнала Р1 в случае tz>Bt, Второй элемент 15 сравнения предназначен для сравнения показателя хц с заданным значением Вц и формирования позиционного сигнала Рц при хц >Вц.
Третий элемент 16 сравнения предназначен для сравнения концентрации хв с заданным значением В, и формирование сигнала Зс при x„, > В,.
Элемент ИЛИ 17 предназначен для выработки игнала Зц при поступлении сигналов на один из его входов или одновременно на оба входа.
Исполнительный механизм 18, второй регулятор 19 и измеритель 20 предназначены для поддержания требуемой подачи природного газа в конвертер 1
Задатчик 21 предназначен для хранения величины задания по температуре газа, конвертированного в конвертере 1.
Первый ограничитель 22 предназначен для контроля скорости изменения температуры конвертированного аза, Если ЛЗ> В5, то принимается Л 3 = 3, если Л 3< Н5, то принимается АЗ = Н;,,me A 3 — изменение задания по температуг е.
Второй ограничит:ль 23 предназначен для контроля направления изменения температуры конвертированного газа, Если
ЛЗ > 0 и присутствует сигнал 3ч или 3 < 0 и присутствует сигнал 3,, то принимается Л 3
= О, в остальных случаях Л 3 не изменяется.
Третий регулятор 24 предназначен для выработки управления по температуре конвертированного газа из условия регулирования концентрации х, относительно задания по этой концентрации, вводимого в камеру задания этого регулятора, Регулятор 24 может иметь ПИ- или ПИД-структуру.
Третий ограничитель 25 предназначен для ограничения задания по температуре
1r 6066)7
40 мехлнизмэ 1В, регулятора 19 и измерителя 45
55 конвертиронанно)о rasa по грлничнь)м BHBчениям Н) и В).
Если 3 - В), то принил1лется 3 В,. если
3 Компенслтор 26 преднлэнл)ен Для компенсации возл1ущения по расходу природного газа, его структура задается из условия инвлриантности регулируемой Bpличины к расходу rasa. Сумматор 27 предназначен для суммирования двух величин, поступаюгцих нэ его входы. Способ осуществляют следующим ОЬразом. Il p i1 и 0 м 0 щ и и 3 м Р р и т е л ч 5 ф 0 р м и р ) lo T ВЕЛИЧИНУ тЕМПЕРЛтУРЫ КОНВЕР; ИРОВЛННОГО газа после конвертора 1 и подаю) нл вход ;)ервого регулятора 9 С помогцыо исполнительного механизма 6, измерителя 7 il регулятора 8 поддерживают расход TOI Bi нл, равный злданию, вводимому B регулятор Я, При помощи регулятора 9 корректируется задание регулятору 8 из условия паддержл ния температуры конвертированного газа Нл УРОВНЕ ЗЭДЭНИЛ ПОДЛВЭР) )ОГО В КЭМРРУ задания регулятора 9. С помощью измериTелеи 10-12 формируются сигналы tg. х2 и х,. Сигнал t2 подают на вход первого элемента сравнения 14. Си)нал х; подают на вход Гретьего регулятог)л 24. (ilrHBB xB подл)с)т н I F3x() ), ГГ)етьf f Î элРмента 16 сравнения. При помс,ци форм.1ронателя i 3 опредс.— ЛЯКП Г)ОКаэатЕЛЬ Хц, КОтООЫИ ПОДЛЮт На ВХОД второго элемента 15 сравнения. При помо. щи элеме:)тон 14, 15 сравнения и элемента ИПИ 17 вырабатывают си. нал Зц в случае, когда темперэтурл tp и/или показатель хв выше своих заданных значений. Сигнал Зц подают нэ третий вход B) oporo ограничителя 23. С помощью элемента 16 срлвнения Выоэбэтывл)от сиГII )л 3г В случае, кОГдл концентрлция хВ больше своего заданного энач е н и я . П р и и 0 )л О щ и и .: и Î л H и т p fl b H О Г 0 20 поддерживают требуемый расход природного газа в конвертер 1. С помощью регулятора 24 вырабатывают управление из условия поддержл)1ия эллэнной концентрации хз. ВыработанHoe упр-аление подают на первый вход суммлтора 27, При помощи компенсатора 26 вырабатывают управления, компенсирующие возмущения по расходу природного газа, которые могут приводить к изменению концентрации компонентов конвертированного газа. Это управление подают на второй вход сумматора 27. С помощью сумматора 27 определяют результирующее управление по температуре конвертированного rasa, которое подают 25 нл () .. pl)l Ii) f)xeä ol рлничи)елч "3 Г!ри llnrlnщп ОГрЛНИЧИ)ЕЛя 23 упрЛНЛЕНИя КОНтрОЛИpyK)l с учетом си) нллон Зц и Зс. Зл ел1 с помо)цью ограничителя 22 проверяют упрлнл;.Ние 00 скорс):-.ти i1sraeffef)II и вводят уf)рлrlлf Hèå в за; лтчик 21. При помощи огрэн:)ч«теля 25 управление ограничивают по ) Г)лни.)лм Н) i1 В, и вводят в клмеру задания регуля)орл 9, устанавливая требуемую величи..у элдлния по температуре коннертирона lll )Io глзэ иэ условия регулирования KoHlB ))грации хз Возможно также использование упрощ н) о о нлрилнта способа, при ко ором реГУЛI1I O ВЛ Н)1Е KOI I ÖÐ Í ÒÐÝ ÖÈÈ Х ПРИ ВОДИТСЯ без коррекции по подаче природного газа. Глк ложно поступать в том случае, когда на величину расхода газа накладывается значительнля помеха. При этом аннулируется кок Реl слтор 26 и сумматор 27. а Выход регулятс)р. I 24 пОдСОЕдиняЮт к пЕрваму вхаду огрлн,;".Ителя 23. В таком варианте нескольКо снижается быстродействие при измененl111 нa рузки по лзу, Hо упрощается реллизлция способа. T,I ê им образом, регулирование кон центРлциl1 . с Учетом нели <ин т2, х, и хц llPMBO дит к предупреждению аварийных сi;Tóaöèé, возникающих при нарушении состлнл циркуляционной смеси, л также к подд-pжлнию минимально допустимой -емперлтуры конвертированного газа в каждыи момент времени, что повышает срок службы оборудовлния за счет предупреждения ОРpPãðåBà реакционных труб н конвер1 eIie Предлагэемыи способ мо.кет быть реализонлн как на базе УВМ, тэк и на основе стандарríf.fх аналоговых средств лвтоMaòèэлции Г1 редложен н ый способ обеспечивает по соавн нию с прототипом более высокое качестно управления производством аммиака, поскольку позволяет увеличить точность регулирования состава газовой смеси и ripeдупредить возникновение ряда аварийных ситуаций, возникающих при нарушении состава циркуляционной смеси и при перегреВах реакционных труб конвертера. ÝTO приводит к увеличению срока службы оборудования и повышению производительности агрегата синтеза. Формула изобретения 1. Способ управления производством аммиака путем регулирования температуры конвертированного rasa на выходе конвертора метана первой ступени изменением подачи в него топливного газа и регулирования подачи природного газа в конвертор метана первой ступени, о т л и ч э ю шийся 1669862 Составитель Г.Огаджанов Редактор M. Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор С.Черни Заказ 2711 Тираж 288 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тем, что, с целью повышения производительности и срока службы оборудования за счет предупреждения аварийных режимов, дополнительно измеряют температуру и концентрацию метана или инертов на выходе конвертора метана второй ступени, концентрацию метана или инертов в синтез-газе. концентрацию водорода или соотношение водорода и азота в системе циркуляции, осуществляют регулирование концентрации метана или инертов на выходе конвертора метана второй ступени изменением температуры конвертированного rasa на выходе конвертора метана первой ступени, сравнивают температуру на выходе конвертора метана второй ступени, концентрацию метана или инертов в синтез-газе, концентрацию водорода или соотношение водорода и азота в системе циркуляции со своими заданными значениями и при достижении температурой на выходе конвертора метана второй ступени и/или при достижении концентрацией водорода или соотношением водорода и азота в системе циркуляции своих заданных зна5 чений ограничивают увеличение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени, а при . достижении концентрацией метана или инертов в синтез-газе своего заданного зна10 чения ограничивают снижение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени, 2, Способ по и. 1. отличающийся 15 тем, что, температуру конвертированного rasa на выходе конвертора метана первой ступени дополнительно корректируют в зависимости от подачи природного газа в конвертор метана первой ступени и 20 ограничивают зту температуру по заданным нижнему и верхнему граничным значениям, 
