Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака

 

д. д. Бали кое, д. П. Ковтуи Б. М. Блох, 8. П..5асилейко- —— и А. М. Мазур ( (72) Авторы изобретения

I

1 (71) Заявитель к- о (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

СИНТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к автомати- зации химико-технологических процессов и.может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности для процесса получения синтетического

5 аммиака.

Известен способ регулирования процесса синтеза аммиака путем .изменения величины расхода продувочного газа в

1О зависимости от содержания инертов в циркуляционном газе P ).

Однако данный способ характеризуется низким качеством переходных процессов из-за большой инерционности объекта и наличия существенного запазды вания по кан алу измерения содержания инертов, осуществляемого автоматическим газоанализатором.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регулирования процесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода продувочного газа в зависимости от давления в циркуляционном газе 2).

Однако известный способ также не обеспечивает требуемого качества регулирования из-за инерционности и нелинейности объекта управления. Поэтому на практике управление расходом продувочного газа осуществляется оператором. вручную, что не позволяет проводить процесс при максимально возможном давлении в системе циркуляции, т.е. ухудшает экономические показатели процесса.

Цель изобретения - повышение экономичности процесса за счет улучшения качества регулирования процесса.

Указанная цель достигается тем, что расход продувочного газа корректируют по расходам свежего и циркуляционного газа, а также по разности температур газа на выходе и входе колонны синтеза.

Предлагаемый способ управления относится к классу комбинированных сис3 89386 тем, поскольку он обеспечивает управление как по возмущению (нагрузка по свежему и циркуляционному газу), так и по отклонению (давление в цикле циркуляции, температура газа на входе и выходе колонны синтеза). Это позволяет вырабатывать управляющее воздействие с учетом нелинейности объекта, чем достигается улучшение динамических характеристик системы. lO

На чертеже изображена принципиальная схема автоматического регулирования, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит датчик l расхода свежего газа, датчик 2 расхода циркуляционного газа, датчик 3 температуры газа на входе в колонну 4 синтеза, датчик 5 температуры газа на выходе из этой колонны, датчик б давления циркуляционного газа на входе в колонну синтеза, датчик 7 расхода продувочного газа, функциональный блок 8, регулятор 9 давления, сумматор 10, регулятор 11 расхода продувочного газа и регулирующий клапан 12 на линии выдачи продувочного газа из сепаратора 13.

Значение расходов свежего и циркуляционного газов и температуры газа на входе и выходе колонны синтеза, измеряемые соответственно датчиками

1-3 и 5, поступают на вход функционального блока 8, в котором на выходе формируется сигнал, пропорциональный величине отклонения расхода про" дувочного газа от номинального значения. Выходной сигнал блока 8 поступает на сумматор 10, куда также поступает выходной сигнал регулятора 9, подключенного своим входом к датчику 6. Сумматор 10 на выходе Формирует

40 сигнал используемый в качестве задаI ния регулятору t l. Последний, сравнивая текущее значение расхода продувочного газа, измеряемое датчиком

7, с указанным заданием, отрабатывает на выходе сигнал и выдает его на регулирующий клапан 12, изменяющий соот вет ст вующи м образом расход продувочного газа.

При уменьшении нагрузки по свежему газу уменьшается выход иэ датчика

1 и практически одновременно происходит изменение расхода циркуляционного газа, характеризующееся уменьшением выхода из датчика 2. В начальный момент сигналы от датчиков 3 и 5 температуры остаются неизменными. Сумматор 10, на вход которого поступает

5 4 неизменный сигнал от регулятора 9 и уменьшенный от функционального блока

8, корректирует задание регулятору 11

I который, воздействуя на исполнительный механизм, сокращает расход продувочного газа.

Через некоторое время, определяемое инерционностью объекта (примерно

2 мин), начинается увеличение разности температур газа в указанных точках. Изменяющийся в соответствии с этой разностью сигнал через функциональный блок 8 и сумматор 10 корректирует (уменьшает) задание регулятору

11, что обеспечивает дополнительное сокращение расхода продувочного газа.

По окончании переходного процесса последний соответствует изменившемуся температурному режиму колонны синтеза.

В случае неполной компенсации возмущающих. воздействий происходит изменение давления циркуляционного газа на входе в колонну, что приводит к изменению выходного сигнала регулятора

;9, который, проходя через сумматор 10, изменяет задание регулятору 11. Последний соответственно, изменяя расход продувочного газа, приводит давление к прежнему значению.

Аналогичным образом система óïравления функционирует и при повышении нагрузки по свежему газу.

Рассмотрим работу системы управ" пения при изменении состава циркуляционного газа, например при увеличении содержания метана. Увеличение содержания метана в циркуляционном газе (как следствие изменение его содержания в свежем газе) приводит к ухудшению условий протекания реакций синтеза, что проявляется в снижении, температуры на выходе из колонны, т.е. в сокращении разности температур циркуляционного газа на выходе и входе колонны.

Одновременно с этим проявляется повышение давления циркуляционного газа на входе в колонну. Указанное сокращение разности температур и увеличение давления приводит к росту сигналов на выходе из функционального блока 8 и регулятора 9, чем обеспечивается увеличение задания регулятору 11 и, соответственно, увеличение расхода продувочного газа.

Таким образом, увеличение расхода продувочного газа приводит величину

Составитель P. Клейман

Редактор В. Петраш . Техред 3. Фанта Корректор Г. Решетник

Заказ 11380/36 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 89386 давления к заданному значению при новом уровне инертов.

Аналогичным образом система управления функционирует и при уменьшении содержания метана в циркуляционном газе, а также в случае изменения содержания аммиака на входе в колонну синтеза и при отклонениях соотношения водорода к азоту от стехиометрического значения. 1Е

Использование предлагаемого способа управления позволит благодаря улучшению качества регулирования поднять средний уровень давления процесса синтеза. Произведенная оценка по- 15 казывает, что, например, для агрегата синтеза аммиака мощностью l 360 г/сут реализация предлагаемого способа позволит вести. процесс при давлении в среднем на 5-7 атм выше имеющегося 2о уровня, и что обеспечивает условия для увеличения выхода аммиака из колонны синтеза на О, 2-0, 3 об. Ф.

5 В

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака в колонне путем изменения расхода продувочного газа в зависимости от давления в цикле циркуляции, о т л и ч а ешийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет

1 . лучшения качества регулирования, расход продувочного газа корректируют по расходам свежего и циркуляционного газа, а также по разности температур газа на выходе и входе колонны синтеза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Крайнов В. Н. Эффективность различных способов регулирования процесса синтеза аммиака. - "Азотная промышленность! . М., НИИТЭХИМ, 1974, И 6, с. 60-63.

2. Технический проект N ---7-704А.

1972, черт. и -- С-604.