Способ управления технологическим комплексом переработки серосодержащих газов в параллельно-работающих многослойных контактных аппаратах

 

АТЕЙ Л1чЧ ЬУ"

Союз Советских

Социалистичаскик

Республик

О ИИ

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ (1 7322О6 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.03.76 (21) 2335987/23-26 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень И 17

Дата опубликования описания 08.05.80 (51)M. Кл.

С 01 В 17/72

Q 05 9 27/00

Веуднрственный квинтет

СССР йо аннам нзебретеиий н открытий (53) УДК 66.012

52(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Ашимов, И. А. Буровой, А. A. джусупов и В. П. Морозов

Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина, Проектно-конструкторское бюро автоматизированных систем управления и Московский институт стали и сплавов (71) Заявители (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

КОМПЛЕКСОМ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ

ГАЗОВ В ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ МНОГОСЛОЙНЫХ

КОНТАКТНЫХ АППАРАТАХ

Изобретение относится к способам управления переработкой отходящих серосодержащих газов цветной ме« таллургии контактным методом и может быть использовано в цветной металлур-, 5 гии в производстве серной кислоты иэ отходящих газов.

Известен способ управления процес сом переработки серосодержащих газов в серную кислоту, основанный на распре10 делении смеси газов по агрегатам их переработки в зависимости от концентра ции двуокиси серы в газовой смеси Qlj.

Недостаток данного способа эаклю чается в том, что в процессе работы

15 не учитывается температурный режим агрегатов, что приводит к снижению производительности установки в целом.

Известен также способ управления переработкой серосодержащих газов контактным методом путем регулирования расходов байпасируемой газовой смеси в каждом тзплообменнике в зависимости от расхода исходной газовой смеси на соответствующие контактные

J аппараты, концентрации в ней двуокиси серы и разности температур на входе и выходе каждого контактного слоя 21.

Недостаток данного способа управления заключается в том, что при частык и интенсивнык возмущениях по концентрации сернистого ангидрида в газовой смеси для сохранения автотермичности процесса в каждом контактном аппарате необходимо понижать его газовую нагрузку, что влечет эа собой нарушение режима работы источника отходящих серосодержащих газов. Так, например, при работе группы параллельно работающих аппаратов на отходящих газах агломера ционного производства в случае резкого понижения концентрации сернистого ангидрида для обеспечения автотермичнос ти процесса в контактных узлах необходимо понижение газовой нагрузки, что приводит к снижению потребления серосодержащик газов от источника (агломерационное производство) и, как следствие, где з 7322 понижению производительности источника по основному продукту.

11елью изобретения является повышение производительности технологического комплекса.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют температуры газовой смеси на входе и выходе каждого теплообменника, прогнозируют с помощью вычислительного устройства время 10 достижения предельно допустимых значений температур в контактных аппаратах и перераспределяют расход исходной газовой смеси на контактные аппараты в зависимости от соотношений прогнозированного времени.

На чертеже представлена принципиальная схема системы управления.

Поток 1 от источника серосодержащих газов, например газы агломерацион- ро ного производства, поступает на контактные аппараты 2-4, которые конструктивно и по принципу работы совершенно одинаковы. Аппараты 2 и 3 схематично показаны блоками, а аппарат 4 - более 25 подробно с точками съема информации, газоотходными линиями и конструктивными элементами, которые упрощенно изоб« ражаются поблочно.

Типовой контактный аппарат 4 имеет зц четыре контактных слоя 5-8, пять рекуперативных теплообменников 9-13 системы управляемых задвижек 14-18, посредством которых осуществляется управление тепловым режимом в аппарате.

Информация о состоянии технологического режима формируется в виде электрических сигналов с помощью расходомера 19, концентратомера 20, термопар

21.-36, затем информация по шине 37 40 поступает в вычислительное устройство

38. В это же устройство подаются уставки 39 (некоторые константы, характерирующие технологические параметры контактнык слоев 5-8 теплообменников

9-13, управляемых задвижек 14-1ф

Суть управления тепловым режимом в .контактном аппарате заключается в поддержании такого температурного режима, что обеспечивает оптимальный выход ко- 5о нечного продукта, оцениваемого по форП-Q С

П - производительность контактного аппарата; 55

Я - нагрузка на аппарат;

С вЂ” концентрация исходной ra80 зовой смеси, - степень контактирования.

06 4

Степень контактирования является к тому же и показателем качества ведения процесса, которая оценивается по формуле Фиалко

6= /л где аТ - разность температур эамеренных термопарами контактных слоев;

- коэффициент, характеризующий состояние процесса в контактном слое.

Следовательно, если имеется стабильный по составу гаэ на входе, то выход продукта зависит от, которая в свою очередь зависит от разницы температур на выходе и входе в контактный слой, соответственно, и задача оптимального управления контактным аппаратом сводится к поддержанию определенной разницы температур на слоях контактной массы, которая задается технологомоператором. Колебания температурного режима устраняют путем подачи управляющих воздействий на изменение количества байпассируемой газовой смеси, участвующей в процессе окисления и теплообмена посредством задвижек 15-18.

Причем величина управляющих воздействий пропорциональна степени отклонения от эталонной, задаваемой технологом, текущей разности температур, которая образовалась в результате действия возмущения.

Количество искодной газовой смеси в каждом аппарате регулируют посредством задвижек 14. В теплообменниках 9-13, происходит предварительный нагрев газовой смеси до регламентной. Контроль за соблюдением регламентных требований осуществляется посредством подключения термопар к газоходным линиям.

Ввиду последовательного расположения теплообменников выход одного является входом следующего. Термопары 21 и

22 характеризуют состояние теплообменника 9 по холодному тракту, соответственно, термопары 22 и 23, характеризуют состояние теплообменника 10, термо» пары 24 и 25 - состояние теплообменника 11, термопары 25 и 26 - состояние теплообменника 12, а термопары

26 и 27 - теплообменника 13. Байпасирующие линии с задвижками 15-18 обеспечивают необходимый температурный профиль в аппарате, перепуская часть га-. зовой смеси,-минуя теплообменники. Из последнего теплообменника 13 газ по2206

30

5 73 ступает на слой катализатора, гце проходит экзотермическая реакция превращения, далее газ поступает в теплообменник 13, но уже по горячему тракту, в котором посредством теплопередачи менее нагретой среде (холодному тракту) происходит отбор тепла до регламентной.

Затем смесь проходит в слой 6, где измеряются температуры термопарами 29 и 30 на входе и выходе. Последовательно, проходя слой 7 и 8 и промежуточные теплообменники 11, 10 и 9, газ поступает на дальнейшую переработку по технологической цепочке получения

Нй $ О4 контактным методом.

Способ осуществляют следующим образом.

В вычислительное устройство 38 по» ступает информация о состоянии температурного режима, например, в теплообменнике 13 и слое 5.

В вычислительном устройстве 38 проводится оценка работоспособности данного подразделения по математической модели, которая составлена на основании физико-химических свойств течения процесса превращения исходной газовой смеси до кондиционных показателей.

Динамическая детерминированная модель теплообменника и слоя соответственно выглядит следующим образом.

4 Н 1 х 2(1 г) (по холодному тракту теплообменника).

35 Т =1ч Т вЂ” К (Т "Т ). (яогорячему тракту теплообменника).

С 1 =К +К T +К чС -К Я (МОдЕЛЬСЛОя). 40

3 К 5 6И 7 сО 8

2. где Т 11T - температуры, соответстх венно, на входе и выходе теплообменника 13; <5 ни к . — температуры, соответственно, на входе и выходе контактного слоя 5,,- — время, в течение котову 2у 3

50 рого температуры Т„,Т, и Т примут свои при.цельные значения Т,„,Т: и Ти, ) -К - коэффициенты.

Предельные значения Т, T„, Т, задает оператор — технолог.

Поэтому в случае возмущения какойлибо координаты процесса, находящейся в правой части равенства, можно всегда, подставив значение возмущения в уравне» ния, определить через сколько времени значения прогнозируемых по времени текущих основных параметров выйдут ыз области допустимых значений на предельные.

Данный способ управления переработкой серосодержащих газов контактным методом позволяет вести про есс в комплексе источник - потребитель с повышенной надежностью, так как увеличивается время работы комплекса без понижения количества отбираемого потребителем исходной газовой смеси в среднем на 1 О, уменьшить число аварийных ситуаций (остановку аппарата за счет нарушения автотермичности процесса) а

157, вследствие чего увеличить выход конечного продукта на 1,5%, Формула изобретения

Способ управления технологическим комплексом переработки серосодержащих газов в параллельно работающих многослойных контактных аппаратах с теплообменниками путем регулирования расходов байпасируемой газовой смеси в кажqoM теглообменнике в зависимости or расхода исходной газовой смеси на соответствующие контактные аппараты, концентрации в ней двуокиси серы и разности температур на входе и выходе каждого контактного слоя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повышения производительности технологического комплекса, дополнительно измеряют температуры газовой смеси на входе и выходе каждого теплообменника, прогнозируют с помощью вычислительного устройства время достижения предельно допустимых значений температур в теплообменниках ы контактных слоях и перераспределяют расходы исходной газовой смеси на контактные аппараты в зависимости от соотношений прогнозырованного времени.

Источникы информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2415311/23-26, 28.10.76.

2. Авторское свидетельство СССР

М 445460, кл. В 01 3 8/02, 1972 (прототип) .

Составитель Г. Огаджанов .

Редактор Л. Курасова Текред H..Бабурка Корректор Ю. Макаренко

Заказ 1641/14 Тираж 565 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4