Способ управления процессом конверсии окиси углерода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 952727 ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 11.80 (21) 3239049/23-26 (51) М Кп 3 с присоединением заявки Йо

С 01 В 3/16

G D 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (531УДК 266.012т

-52(088.8) Опубликовано 230882. Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 23. 08. 82

М(. 1 "" .Скрябин

15 „, Л. P.Ùåãëoâà, Б.Н.Мельников, В.Л. Перов, Г. и. Н.Н.Вяткин (72) Авторы изобретения

Государственный всесоюзный центральный орд на.. -...

Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕ1-СИИ

ОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической промышленности в производствах аммиака и метанола при 4 получении газа, содержащего водород, путем конверсии смеси углеводородов, когда тепло технологического газа используется в котлах-утилизаторах.

Известен способ управления процессом конверсии окиси углерода, заключающийся в изменении расхода конденсата в увлажнитель в зависимости от температур газа на входе в реакторы первой и второй ступени конверсии с учетом активности катализатора и нагрузки по исходному продукту (1).

Недостатком данного способа является увеличение затрат на конденсат, а также на устройство для впрыска конденсата.

Известен также способ управления процессом конверсии окиси углерода путем регулирования температуры реакционной смеси на .входе в конвертор окиси углерода первой ступени изменением расхода реакционной сме,си по байпассирующему трубопроводу котла-утилизатора второй ступени в зависимости от расхода и состава конвертированного газа на входе в конвертор окиси углерода первой сту-. пени (.2 1.

Недостаток известного способа заключается в высокой себестоимости аммиака вследствие низкого качества получаемого синтез-газа и большого расхода топлива.

Целью изобретения является снижение себестоимости вырабатываемо

ro аммиака за счет повышения качества получаемого синтез-газа и снижения расхода топлива на получение пара.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котла-утилизатора второй

2() ступени дополнительно корректируют в зависимости от температуры реакционных газов на входе в котлы-утилизаторы первой ступени, температуры питательной воды и давления пара в котлах-утилизаторах.

25 На чертеже представлена сха реализации способа.

Природный гаэ по трубопроводу 1 подают в трубчатую печь 2, в которую по трубопроводу 3 подают водяной пар. Полученную в трубчатой пе952727 чи 2 реакционную смесь подают в шахтный конвертор 4, в который по трубопроводам 5 и 6 подают пар и воздух. Полученная в шахтном конверторе 4 реакционная смесь по трубопроводам 7 и 8 поступает на охлаждение в котлы-утилиэаторы 9 и 10 перsoA ступени, а затем в котел-ути(лизатор 11 второй ступени., Часть реакционной смеси по байпассирующему трубопронрду 12 подается мимо котла-утилиэатора 11, смешивается с охлажденной в котле-утилизаторе 11 частью ее и по трубопроводу 13 подается в конвертор 14 окиси углерода первой ступени. Полученную в конверторе 14 реакционную смесь,охлаждают сначала в котле-утилиэаторе

15, а затем н теплообменнике 16 аэотоводородной смесью. В котлахутилизаторах 9-11 и 15 из питатель- 20 ной воды, поданаемой по трубопроводу 17, получают пар, который отводят по трубопроводу 18. Из теплообменника 16 реакционную смесь по трубопроводам 19 и 20 подают в кон- 25 вертор 21 окиси углерода второй ступени.

Система упранления процессом конверсии окиси углерода состоит иэ датчика 22 расхода газа на входе в 30 конвертор окиси углерода .первой ступени, датчиков 23-26 состава газа на входе в конвертор окиси углерода первой ступени, датчиков 27 и 28 температуры реакционной смеси на входе в котлы-утилиэаторы первой ступени, датчика 29 температуры пи тательной воды и датчика 30 давления пара, получаемого в котлах-утилизаторах 9-11 и 15, датчика 31 темпе, ратуры реакционной смеси на входе конвертора первой ступени, воздействующего на клапан расхода реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу мимо котла-утилизатора 11 второй ступени через вычислительное устройство 32. Для измерения расхода реакционной смеси на выходе иэ шахтного конвертора 4 вместо датчика 22 можно использовать датчики 33 и 34 расходов природного га- 50 за и пара соответственно н трубчатую печь 2 и датчики 35 и 36 расходов пара и воздуха в шахтный конвертор 4. Расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу 12 55

Р егулируется клапаном 37.

L е

Способ управления процессом конверсии окиси углерода осуществляют следующим образом.

При отсутствии датчика 22 расхо- бо да по сигналам от датчиков 33-36, соответственно расхода природного газа (G» ), расхода пара в трубчапг тую печь (6„.„), расхода пара в шахтный конвертор (G,т), расхода воз- б5 и духа в шахтный конвертор (G „), датчиков 23-26 состава газа на входе конвертора окиси углерода первой ступени (zо ), и заданном составе природного газа определяют расход газа из котлов-утилиэаторов 9 и 10

6 =f (6,6 .,6 д у Gв, z ) (1)

По сигналу от датчика 22 или. упомянутой величине расхода конвертированного газа после смешени потоков газа из котлов-утилиэаторов 9 и 10, сигналам от датчиков 27 и 28 (температуры реакционной смеси на входе в котлы-утилизаторы первой ступени (tbg ), датчика 29 температуры питательной воды (tð ) котловутилизаторов и датчика 30 давления пара (Рп), получаемого в котлахутилиэаторах 9-11 и 15, определяют величины температур газа (в„,„) и расхода пара (6Д„„) на выходах котлов-утилизаторов 9 и 10.

По упомянутым значениям температур газа на выходах котлов-утилизаторов 9 и 10 определяют величину температуры конвертированного газа на входе в котел-утилизатор 11 как среднеарифметическое этих величин.

По сигналу от датчика 22 расхода (G " ), упомянутой величине температуры конвертированного газа на входе котла-утилиэатора 11 для заданного значения параметра степени открытия клапана 37 () определяют величину температуры конвертированного газа и расход пара на выходе котла-утилизатора 11.

Определейие температур и .расходов пара на выходах котлов-утилизаторов 9-11 и 15 производится по соотношениям

Ьь Н (в tê,) I.l х1

6п 6" Со(--t 14

6Ь».— Хп-. Х Ь св = f ("вх ): (4)

Ih = fÕ, P„); (5)

Хпв = f ("пв ) (6)

f4 (Pg ) ° (7) где К, à — коэффициент теплопередачи и поверхность теплооб-. менника котла-утилиэатора1

Х„ - энтальпия пара, получаемого в котлах-утилизаторах „.

I — энтальпия питательной вопв ды котлов-утилизаторов1

С - теплоемкость конвертиР рованного газа; температура кипения питательной воды котлов-утилиэаторов.

По сигналам от датчиков 22-26 и значению температуры конвертированно-: го газа на входе конвертора 14 окиси углерода первой ступени определя952727

20 ют состав и температуру конвертированного газа на входе конвертора

14 окиси углерода и,=.f (z, а"",.t ») (8)

tabs„= f (з i з i Ь») ° (9) где t „" — температура конвертированного газа на входе конвертора 14 окиси углерода.

По сигналу от датчика 22 и величине температуры конвертированного газа на выходе конвертора 14 окиси 10 углерода определяют величину температуры конвертированного газа вы». и расход пара на выходе котла-ути-! лизатора 15 по соотношениям (2) - (7) .

По сигналам от датчиков 22-26, )5 температуры конвертированного гаэа на выходе котла-утилизатора 15 ъ и заданной величине температуры аэо товодородной смеси на выходе теплообменника 16 определяют величину температуры конвертированного газа на входе в конвертор 21 окиси углерода з

tBK f7(G r tbbf3r ) ° (10)

По сигналу от датчика 22 и величинам температуры конвертированного газа на входе конвертора 21 окиси углерода и состава конвертированного газа на выходе кОнвертора 14 окиси углерода определяют состав конвертированного газа на выходе конвертора

21 окиси углерода

z1 = f9(GKrк tiy1 е. ) ° . (11)

По сигналу от датчика 22 и составу конвертированного газа определяют величину производительности агрегатапо целевому продукту (аммиаку) ((1кг з ) (12)

По величинам расходов пара иэ котлов-утилизаторов 9-11 и 15 определяют их сумму Gr.

По величине суммы расхбдов пара из котлов-утилизаторов 9-11 и 15 и заданной величине расхода пара, подава(;мого на турбину компрессора азотоводородной смеси, определяют величину стоимости природного газа, сжигаемого для получения количества пара, соответствующего разности этих величин

Cnt f (60 )

50 . По величинам стоимости природного газа и производительности агрегата по целевому продукту определяют величину составляющей себестоимости продукта по природному газу на сжигание для выработки пара

С = Спг/GA

Полученная величина себестоимости продукта и величина температуры конвертированного газа на входе кон-. вертора 14 окиси углерода запоминаются.

Эатем выбирают другое значение р и повторяют расчеты по зависимости (2) †(14). Пля этого используют зна- чения Р и запоминают получение значения С и tg» . .И так до тех пор, пока не будут проведены расчеты для всех заданных значений параметра Р . Иэ всех запомненных значений величины составляющей себестоимости С выбирают наименьшее ее значение и соответствующее этой величине значение температуры конвертированного газа на входе в конвертор 14 окиси углерода.

Найденное значение температуры конвертированного газа на. входе в конвертор 14 окиси углерода сравнивают с сигналом от датчика 31 и в ,зависимости от величины их разнос1 ти воздействием на клапан 37 изменяют расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу 12.

Использование данного способа позволяет снизить себестоимость аммиака ° за счет улучшения качества синтезгаза и снижения затрат топлива на получение пара °

Формула изобретения

Способ управления процессом конверсии окиси углерода путем регулирования температуры реакционной смеси на входе в конвертор окиси углерода первой ступени изменением расхода реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котлаутилизатора второй ступени в зависимости от расхода и состава газа на входе в конвертор окиси углерода первой ступени; о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения себестоимости вырабатываемого аммиака эа счет повышения качества получаемого синтез-газа и снижения расхода топлива на получение пара, расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котлаутилиэатора второй ступени дополнительно корректируют в зависимости от температуры реакционных газов на входе в котлы-утилизаторы первой ступени, температуры питательной воды и давления пара в котлахутилизаторах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 498262, кл . С 01 В 31/18 1974.

2. Schwimann Н. PeozePrechner

in der chemishen und artverwand

Industrie EPectron Datenve rarb.

1964, 6, 9 6, р. 279-284.

952727

Составитель Г.Огаджанов

Редактор А.Шишкина Техред Т.Маточка Корректор С.Шекмар

Заказ 6190/31 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул„ Проектная, 4