Способ автоматического управления производством азотной кислоты

 

НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1i i157I05I

Со1ое Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (á1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.08.75 (21) 2168483/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35 (45) Дата опубликования описания 23.09.82 (51) М. К„.

С 01В 21/38

G 05D 27/00

Государственный комитет (53) УДК 66.012 — 52 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. 3, Вильдавский, А. Д. Дорфман, В. Л. Зельманзон и В. И. Свешников (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВОМ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к области автоматизации химических производств, а именно к производству слабой азотной кислоты, и может быть использовано в химической отрасли промышленности.

Известна система управления установкой для производства азотной кислоты, основанная на автоматическом регулировании подачи воздуха, отношения расходов аммиака к воздуху и температуры катализа (1).

Известен также способ автоматического регулирования процессом производства слабой азотной кислоты, включающий регулирование соотношения расходов аммиака и воздуха с коррекцией по температуре нитрозных газов на выходе контактного аппарата (21.

Недостатком известных способов является то, что онн пе учитывают ряд технологических ограничений процесса, а это не позволяет более полно использовать технологическое оборудование.

Так, то обстоятельство, что не учитывают ограничений по температурам перегретого пара и нитрозных газов после газового холодильника-промывателя, на которые оказывают влияние такие параметры, как соотношение аммиака и воздуха, температура катализатора и другие, сказывается на количестве и энергосодержании пара.

Температура перегретого пара ограничена сверху надежными характеристиками котла-утилизатора, а температура катализатора (также сверху) — величиной потерь

5 платины и степенью превращения аммиака в окислы азота.

Повышение температуры нитрозных газов после газового холодильника-промывателя или температуры аммиачно-воздуш10 ной смеси, поступающей на катализатор, приводит к снижению газовой нагрузки или уменьшению подачи аммиака. Все это ведет к снижению производительности установки.

15 Цель изобретения — повышение производительности агрегата, Это достигается тем, что регулируют температуру аммиачно-воздушной смеси на

20 входе контактного аппарата в зависимости от температуры и давления перегретого пара, соотношения расходов питательной воды и перегретого пара, температуры нитрозных газов после газового холодильникапромыватсля, температуры катализатора соотношения расходов аммиака и воздуха путем изменения, например, расхода аммиачно-воздушной смеси через байпас подогревателя, а изменение подачи питательной воды осуществляют в зависимости от соот571051 а

I,.=х= ь! — аа.Ь.с., 1а=t ; п.п. ! 7 : g!!.б. : 1 вод е — н.г., мин

i макс i мин

5О

55 ношения расходов питательной воды и перегретого пара.

На чертеже дана схема реализации предлагаемого способа.

Потоки аммиака и воздуха смешиваются в смесителе 1 и подаются в подогреватель 2 аммиачно-воздушной смеси, где подогреваются нитрозными газами, поступающими из котла-утилизатора 3, совмещенного с контактным аппаратом 4. Нитрозные газы после подогревателя 2 поступают в холодильник-промыватель 5. Аммиачновоздушная смесь из подогревателя 2 поступает в контактный аппарат 4, где происходит реакция каталитического окисления аммиака.

Система управления содержит датчики 6 и 7 расходов аммиака (6,) и воздуха (6,), датчик 8 температуры катализатора (4), регулирующее устройство 9, исполнительный механизм 10, датчики 11 и 12 расходов пара (6„) и воды (6, ), регулирующее устройство 13, исполнительный механизм

14, дат:!ики 15 — 18 соответственно давления перегретого пара (Р„„), температуры перегретого пара (t, ), температуры нитрозных газов после холодильника-промывателя (tн„), температуры аммиачно-воздушной смеси (4, с ), регулирующее вычислительное устройство 19, исполнительный механизм 20.

Агрегат слабой азотной кислоты работает в условиях ограничений на параметры процесса, задаваемых технологическим регламентом в виде диапазона допустимых значений. Если обозначить допустимые границы параметров Ii как 11„„,„ Ii i где то текущие значения параметров 1! в относительном виде можно определить как

В таком виде текущие значения параметров будут изменяться от 0 до 1, если параметр не выходит за границы установленного диапазона. При этом часть параметров закреплена (1, и д, б), поскольку они стабилизируются устройствами 9 и 13. Другие параметры могут находиться в любой точке разрешенного диапазона значений в зависимости от конкретных условий проведения процесса.

Работа регулирующего вычислительного устройства 19 по максимизации производительности агрегата начинается с определения ситуации, т. е. проверки положения

1О

3О

4О

55 текущих значений параметров относительно ограничений. Если ни один из параметров не находится на ограничении, то устройство 19 в зависимости от разности между граничными и текущими значениями параметров рассчитывает величину изменения управляющего воздействия на исполнительный механизм 20, например, по выражению:

6 — Ki (макс Ii) + K7 (6 мин) °

i 1

При этом устройство 19 деласт шаг на снижение 1а,в,с путем увеличсния потока аммиачно-воздушной смеси по байпасу.

Снижение 4в,, приводит к снижению 4 и тогда вступает в работу устройство 9, которое увеличивает 6, до 4 = t!,"ii, т. е. путем снижения 1а. с достигается увеличение нагрузки агрегата по аммиаку и, следовательно, выработки азотной кислоты.

Указанное изменение расхода аммиачновоздушной смеси по байпасу вызывает также изменение всех вышеперечисленных параметров (I — I7) . .Устройство 19 контролирует эти параметры и, если после завершения переходного процесса ни один из параметров не вышел на ограничение, то делается следующий шаг по изменению 4,в,с

F> случае выхода какого-либо из контролируемых параметров на ограничение, дальнейшего снижения ta .. не производится, а в зависимости от разности граничного и текущего значений устройство 19 рассчитывает и отрабатывает управляющий сигнал на исполнительный механизм 20 для увеличения tà.в.с.

Алгоритмом функционирования регулирующих устройств 9 и 13 предусмотрено прекращение изменения выходного сигнала на исполнительный механизм по достижении величинами соотношений аммиак: воздух и пар: вода значений, близких к срабатыванию защиты (предмаксимум) .

В этом случае устройство 19 устанавливает t„= t, путем расчета и реализации сигнала на исполнительный механизм 20 по увеличени:о t,, „а оператор получает сигнал об отсутствии возможностей оптимизации.

Предлагаемый способ управления позволяет более полно использовать технологическое оборудование путем поддержания параметров процесса близкими к технологическим ограничениям и повысить производительность агрегата по кислоте и пару.

Формула изобретения

Способ автоматического управления производством азотной кислоты, основанпыч на регулировании соотношения расходов аммиака и воздуха на входе контактного аппарата с коррекцией по температуре нитрозных газов на выходе контактного аппарата путем изменения расхода аммиака

571051

Редактор Л. Письман

Техред А. Камышиикова Корректор Е. Михеева

Заказ 1440/16 Изд. № 221 Тирана 514 Подписное

НГ10 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 и стабилизации подачи питательной воды в котел-утилизатор, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности агрегата, регулируют температур;«аммиачно-воздушной смеси на входе контактного аппарата в зависимости от температуры и давления перегретого пара, соотношения расходов питательной воды и перегретого пара, температуры нитрозных газов после газового холодильника-промывателя, температуры катализатора и соотношения расходов аммиака и воздуха путем изменения, например, расхода аммиачновоздушной смеси через байпас подогревателя, а изменение подачи питательной воды осуществляют в зависимости от соотношения расходов питательной воды и перегретого пара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1р 1. Патент США № 30б7014, кл. 23 — 253, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 430053, кл. С 01Â 21/38, 1972.