Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола и устройство для его осуществления

 

Соевз Советскнк

Соцналнстнчесмнк

Раслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТЮФСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

« 789478 (61 ) Дополнительное к авт. свмд-ау (22) 3+ ® + > 110179 (2 ) 2745722/23-26 с присоединением заявим 9 2743905/23-26 (23) Приоритет

Опубликовано 231280 бюллетень Ио 47

Дата опубликования описания 2312,80 (51)М. Кл,з

С 07 С 31/04

G 05 D 27/00

Государственный комнтет. СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК -66.012-52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.В.Кафаров, B. П.Мешалкин, Н.Р.Мелентьев, Б.И.Лурье, В.И.Саломыков и A.À Гово ( т

I бъедюсенне ий институт

vj !

Щекинское ордена Ленина проиэво АЗОТ и Московский химико-те им.д.И.Менделеева, (71)Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ,.ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В КОЛОННЕ СИНТЕЗА. МЕТАНОЛА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автомати-, ческому управлению технологическими процессами, в частности процессом синтеза метанола, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ регулирования температуры в колонне синтеза метанола путем распределения воды по змеевикам системы охлаждения (1). 30

Известен также способ автоматического регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола пу;тем регулирования температуры в горячей точке колонны синтеза измене- 35 нием расхода охлаждающей воды из сосуда высокого давления в систему охлаждения с коррекцией по скорости изменения уровня в сосуде высокого давления и регулирования расхода циркуля- 29 ционного газа (21, Известно также устройство, реализующее способ автоматического регулирования температурного режима в колонне синтеза метанола, содержа- 25 щед датчик температуры горячей точки колонны синтеза, подключенный к первому входу сумматора, второй вход которого связан через дифференциатор с датчиком уровня воды в со- 30 суде высокого давления, основной и вспомогательный регуляторы, входы которых параллельно подключены к выходу сумматора, первый выход основного регулятора соединен с клрпаном подачи воды в систему охлаждения, выход вспомогательного регулятора подключен к клапанам подачи воды в змеевики охлаждения,и регулятор расхода циркуляционного газа, выход которого связан со своим клапаном (2), Недостатком известных технических решений является то, что они не обеспечивают стабилизацию температурного режима в колонне синтеза при выходе значения расхода охлаждающей воды эа верхний или нижний допустимые пределы, а также при выходе из строя регулятора температуры, что приводит к.сннжению производительности колонны.

11ель изобретения — увеличение производительности колонны эа счет повышения качества и,надежности регулирования температуры.

Поставленная цель достигается тем, что регулирование расхода циркуляционного газа осуществляют в зависимости от расхода охлаждающей воды, температуры и скорости ее изменения, а уст789478 ройство,. регулирующее данный способ, дополнительно содержит два нелинейных звена, блок предварения и дополнительный сумматор, первый вход которого через первое нелинейное звено и блок предварения подключен к датчику температуры, второй вход дополнительного сумматора через второе нелинейное звено соединен со вторым выходом основного регулятора, а выход дополнительного сумматора связан со вхо- © дом регулятора расхода циркуляционного газа.

Реализация данного способа управления и устройства для его осуществления основывается на следующей взаи. мосвязи параметров процесса. !

Увеличение расхода охлаждающей воды приводит к уменьшению температуры в колонне синтеза метанола и наоборот. Змеевики. системы охлаждения имеют малую инерционность,и уро- 20 вень воды в сосуде высокого давления быстрее реагирует на изменение температурного режима, чем сигнал с термопары, измеряющей температуру в колонне синтеза. Но при этом следует отметить, что абсолютное значение уровня воды ничего не говорит об абсолютном значении температуры, поэтому в качестве корректирующего сигнала необходимо испольэовать не значе- ЗО ние уровня воды, а скорость изменения уровня.

По условиям работы оборудования, в частности мощного турбоциркуляционного компрессора, нежелательно постоянно изменять расход циркуляционного газа, так как при этом постоянно меняются режимы работы, нагрузки на оборудование, что приводит к быстрому износу оборудования, частым ремонтам и остановкам. 40

Для обеспечения наибольшей производительности колонны синтеза метанола необходимо держать расход циркуляцион" ного газа на максимальном уровне,так как чем выше циркуляция,тем больше об"4 разуется метанола в единицу времени.

Вследств ие того, что температура циркуляционного газа на входе в колонну довольно низкая (50 С) по сравне- р нию с температурой в зоне реакции (370"С ), увеличение расхода циркуляционного газа приводит к уменьшению температуры в колонне и наоборот

Поэтому при увеличении расхода циркуляционного газа, чтобы температура в колонне оставалась постоянной, надо уменьшать расход охлаждающей воды до определенного минимального предела, после чего снижение температуры из-за увеличения расхода цирку- 60 ляционного газа будет нечем компенсировать. Из этого условия и определяется максимальное значение расхода циркуляционного газа для данного режима работы агрегата. 65

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ управления.

Устройство состоит иэ объектов регулирования, где свежий синтез-гаэ через смеситель 1 подают в колонну 2 синтеза, зона реакции которой состоит из четырех каталиэаторных корзин, разделенных змеевиками 3, 4 и 5 охлаждения.Система охлаждения состоит иэ котла-утилизатора 6,сосуда 7 высокого давления и циркуляционного насоса 8.Прореагировавший гаэ иэ колонны синтеза проходит затем через конденсатор 9,сепаратор 10 и резервуар ll готового продукта. Оставшаяся часть газа всасывается турбоциркуляционным компрессором 12 и через клапан 13 и смеситель 1 рециркулируется и колонну син- теза. Для предотвращения значительного накопления в системе инертных примесей часть циркуляционного газа отводится в виде продувочных газов, Сигнал от датчика 14 температуры поступает на первый сумматор 15, куда поступает также сигнал с дифференциатора 16, связанного с датчиком

17 уровня воды в сосуде высокого давления, Выход сумматора соединен с вспомогательным регулятором 18 и основным регулятором 19, воздействующими на клапаны 20-23 подачи воды в систему и змеевики охлаждения. Сигнал с выхода основного регулятора 19 поступает на вход второго нелинейного звена 24, выход которого соединен со вторым входом дополнительного сумматора 25; с первым входом дополнительного сумматора соединяется выход первого нелинейного звена 26, вход которого подключен к выходу блока 27 предварения. На вход блока 27 предварения поступает сигнал от датчика 14 температуры. Выход сумматора 25 подключен ко входу регулятора

28 расхода циркуляционного газа, выход которого воздействует на клапан

13 подачи циркуляционного газа a колону.

Нелинейные звенья 24,26 имеют характеристики типа настраиваемой эоны нечувствительности. Так, при изменениях выходного сигнала регулятора

Т9 вне допустимых верхнего и нижнего пределов на выходе нелинейного звена 24 появляется отличный от нуля сигнал. Аналогично при выходе сигнала с блока 27 предварения за заданные пределы изменения отличный от нуля сигнал появляется на выходе нелинейного звена 26.

Способ с помощью устройства осуществляется следующим образом.

Небольшие изменения температурного режима компенсируются с помощью регулятора 19. Если контролируемые параметры, т.е. выходы основного регулятора и блока предварения, находятся

789478

Формула изобретения управления основного регулятора размыкается или расход циркуляционного газа для нового режима работы колонны синте15

50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комбинированная установка для производства аммиака и метанола.

Окончательный проект. Отдел "Д": установка синтеза метанола,т.1. Общее описание, с.30,46.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 532598, кл. С 07 С 31/06, 04.11.74 (прототип). в установленных пределах, то выход регулятора 28, а значит и расход циркуляциэнного газа остаются постоянными, зафиксированными на значениях, достигнутых к данному моменту времени.

При наличии больших возмущающих воздействий на колонну синтеза (например, резкие изменения расхода све.жего синтез-газа), когда величина выходного сигнала основного регулятора изменяется за допустимыми пределами, т.е. в сущности, когда канал эа не равен максимальному значению, а больше или меньше его, на выходе нелинейного звена 24 появляется ненулевой сигнал, Этот сигнал поступает затем на вход регулятора 28, который в свою очередь, воздействуя на клапан 13, изменяет величину расхода циркуляционного газа до тех пор, пока выход основного регулятора не возвратится в установленные пределы. Аналогичная, картина наблюдается при изменениях выходного сигнала блока 27 предварения за заданными пределами. Эта ситуация возможна в случае выхода из строя или неудовлетворительной работы основного регулятора, когда значения температуры и скорости ее изменения выходят за заданные пределы, В этом случае регулятор 28, воздействуя на канал расхода циркуляционного газа, обеспечивает дальнейшее регулирование температурного режима, что значительно повышает надежность всей системы управления.

За счет установки заданных (допустимых ) пределов значений температуры и скорости ее изменения, выходного сигнала основного регулятора канал регулирования по расходу циркуляционного газа подключается в работу только при выходе контролируемых параметров эа установленные пределы изменения, что также повышает надежность системы управления и качество регулирования (повы»ается устойчивость системы регулирования, так как расход циркуляционного газа остается постоянным при изменениях контролируемых параметров в установленных пределах ).

С повьыением. качества регулирования температуры и надежности системы управления повышается производительность колонны синтеза метанола, увеличивается срок службы катализатора, змеевиков системы охлаждения и другого оборудования.

1. Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола путем регулирования температуры в "горячей точке" колонны синтеза изменением расхода охлаждающей воды иэ сосуда высокого давления в систему охлаждения с коррекцией по скорости изменения уровня в сосуде высокого давления и регулирования расхода .циркуляционного газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с целью увеличения производительности колонны за счет повышения качества и надежности регулирования температуры, регулирование расхода циркуляционного газа осуществляют в зависимости от расхода охлаждающей воды, температуры и.скорости ее изменения.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее датчик температуры "горячей точки" колонны синтеза, подключенный к первому входу сумматора, второй вход которого связан через дифференциатор с датчиком уровня воды в сосуде высокого давления, основной и вспомогательный регуляторы, входы которых параллельно подключены к выходу сумматора, первый выход основного регулятора соединен с клапаном подачи воды в систему охлаждения, выход вспомогательного регулятора подключен к клапанам подачи воды в змеевики охлаждения„ и регулятор расхода циркуляционного газа, выход которого связан со своим клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я ";eM,что оно дополнительно содержит два нелинейных звена, блок. предварения и дополнительный сумматор, первый вход которого через первое нелинейное звено и блок предварения подключен к датчику температуры, второй вход дополнительного сумматора через второе нелинейное звено соединен со вторым выходом основного регулятора, а выход дополнительного сумматора связан со входом регулятора расхода циркуляционного газа.

789478

Составитель Г.Огаджанов

Техред Е.Гаврилешко Корректор 3I,Иван

Редактор A.Ãóê

Заказ 8968/23 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

lI3035, Москва, Ж-35, Раушекая наб.,- д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола и устройство для его осуществления Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола и устройство для его осуществления Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола и устройство для его осуществления Способ автоматического управления температурным режимом в колонне синтеза метанола и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу осушки алифатических спиртов C1-С3

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается гомогенного окисления метаносодержащего газа с целью получения из него метанола, формальдегида и других продуктов

Изобретение относится к электрокаталитическому способу получения углеводородов, в частности диенов, олефинов, алканов и спиртов, путем гальваностатического электролиза смеси 10-ундециленовой и уксусной кислот, которые частично нейтрализованы и находятся в виде соли

Изобретение относится к способам получения водорастворимых производных фуллеренов - смешанных фуллеренолов
Наверх