Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и> 962206 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено. 22. 04. 81(21) 3276517/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.82. бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.82

Р1 М К з

С 01 С 1/04

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 66. 01252 (088. 8) И.Д. Бадиков, Б.M Блох, А.К. Будзинский, Н.P. Украинский, В.H. Дробинкин и А.П. Кияш (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к области автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической проьишленности при автоматизации процесса получения синтетического аммиака.

Известен способ регулирования процесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода воздуха и

à=.ота в эависимости от составов свежего и циркуляционного газов, расходов жидкого сконденсированного аммиака, свежего и продувочного газов, температуры и давления конденсации жидкого .аммиака (1 ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регулирования процесса синтеза аммиака путем изменения расхода воздуха в шахтный конвертор в зависимости от составов свежего и циркуляционного газов в цикле синтеза (2 ).

Общим недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают максимальной производительности колонны синтеза аммиака, так как по мере увеличения времени пробет а катализатора возрастает сопротивление движению газа в системе синтеэа. При достижении верхнего ограничения по перепаду давления на циркуляционном компрессоре снижается нагрузка по газу на колонну синтеза.

Цель изобретения — повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе расход воздуха в шахтный конвертор дополнительно корректируют по перепаду давления на компрессоре циркуляционного гава.

На чертеже представлена схема автоматического регулирования, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит шахтный конвертор

1, компрессор 2 циркуляционного газа, колонну 3 синтеза, датчик 4 концентрации метана в свежем газе, датчики

5-8 перепада давления, концентрации метана, аммиака и водорода в циркуляционном газе соответственно, функциональный блок 9, блок 10 расчета концентрации водорода, регулятор 11, блок 12 прерывания сигнала, интегрирующий .преобразователь 13, регулятор 14 расхода воздуха, датчик 15 расхода воздуха, исполнительный механизм 16.

Способ осуществляется следующим образом.

962206

Частично конвертиро;.анный гаэ и воздух подают в шахтный конвертор 1.

Выходящий из конвертора газ, пройдя ряд аппаратов (не показаны), смешивается с циркуляционным газам и.поступает на всас циркуляционного компрессора 2, с нагнетания которого через систему теплообменников (не показано), поступает в колонну 3 синтеза аммиака. После колонны гаэ череэ систему конденсации аммиака воз- 10 вращается в процесс и частично идет на продувку.

Сигналы от датчиков 4,6-7 концентрации метана в свежем газе, концент раций метана и аммиака в циркуляци- 15 онном газе поступают на блок 10 расчета концентрации водорода.

Сигнал от датчика 5 перепада давления поступает на функциональный блок 9, где формируется выходной сигнал, пропорциональный требуемому соотношению H> . N>, подаваемый на блок 10 расчета концентрации водорода. В случае, если сигнал от датчика 5 перепада давления не превышает установленного значения, вы20 ходной сигнал функционального блока

9 соответствует заданному з;;ачению соотношения Н . И1.

Блок 10 расчета концентрации водорода формирует выходной сигнал, пропорциональный концентрации водорода, соответствующий заданному соотношению Н .. N, который в качестве задания поступает на вход регулятора 11, куда в качестве перемен- З5 ной от датчика 8 подается сигнал измеренной концентрации водорода.

При равенстве сигналов переменной и задания выходной сигнал с регулятора 11 будет равен нулю. Проходя через блок 12 прерывания сиг40 нала, он поступает на интегрирующий преобразователь 13. Поскольку входной сигнал его равен нулю, то выходной сигнал, поступающий в качестве задания на регулятор 14, остается неизменным, и следовательно, изменений расхода воздуха в шахтный конвертор 1 не произойдет.

При изменении потока газа, поступающего в шахтный конвертор 1

50 (например, уменьшения его), выходные сигналы с датчиков 4, 6, поступающие на блок 10, остаются неизменными, и следовательно, не будет изменения выходного сигнала этого блока.

Сигнал, поступающий с датчика 8 на регулятор 11, уменьшается.

Появившаяся на входе регулятора

11 величина рассогласования сигналов, приводит к появлению сигнала на выходе этого регулятора, пропорционального рассогласованию поступивших сигналов.

Сигнал, выходящий иэ регулятора

11, поступает на вход блока 12 пре- 65 рывания сигналов. Если в этот момент данный блок запрещает прохождение сигнала, то на выходе интегрируЮщего преобразователя 13 остается ранее запомненный сигнал, который подается на вход регулятора 14, не вызывая изменений расхода воздуха.

В моменты времени кратные 1530 мин, блок 12 прерывания сигнала разрешает прохождение сигнала в течение 0,3-2 мин и сигнал с выхода этого блока поступает на вход интегрирующего преобразователя 13, где интегрируется, суммируется с ранее запомненным сигналом, поступает на регулятор 14, который через исполнительный механизм 16 уменьшает расход воздуха в шахтный конвертор 1.

В случае, если сигнал от датчика

5 перепада давления превышает установленное значение, выходной сигнал блока 9 увеличивается на величину, пропорциональную разности между текущим и установленным значениями перепада давления. Этот сигнал, поступая на блок 10, приведет к увеличению его выходного сигнала. Далее сигнал с блока 10 поступает в качестве задания на регулятор 11. На входе регулятора 11 появится величина рас-. согласования сигналов, что приведет к появлению сигнала на выходе этого регулятора, пропорционального рас-. согласованию поступивших сигналов.

Выходной сигнал с регулятора 11, пройдя блок 12 прерывания сигнала, интегрирующий преобразователь 13, уменьшит задание регулятору 14 расхода воздуха, что приведет к уменьшению расхода воздуха через исполнительный механизм 16 на шахтный конвертор 1 и соответственно к увеличению соотношения Н . .И 1 и уменьшению перепада давления на компрессоре циркуляционного газа.

По предлагаемому способу управления обеспечивается поддержание нулевого значения величины.

Р и

hx = CH — Сн и где СН, Сн — измеренное и расчетное значение величины концентрации водорода в циркуляцион-ном газе, аХ вЂ” величина, пропорциональная отклонению соотношения Н . N> от заданного значения.

Для расчета величины Сн, соответствующей соотношению H< . N1, определяемому заданным параметром, использовано выражение, полученное

962206 иэ материального баланса отделения синтеза аммиака

I где

Ц О, а

Ь .Ср=d, <00 С„-С„ ь ь +ь,—

1 2 ц И

СНд СНд

А — параметр, опреде- ляющий величину

HN для HN .= 3, значение д = 0,75;

С(щ g ССH Сpg соответственно В

4 " концентрации аммиака,метана в циркуляционном газе и метана в свежем газе. в„, в„ в„в — коэффициенты.

Параметр oL, определяющий величину соотношения Й g Ф Ng по IIp BI ае мому способу управления, является ,функцией перепада давления на ком1прессоре циркуляционного газа.

По мере увеличения времени пробега катализатора возрастает сопротивление движению газа в системе синтеза. При достижении ограничения по перепаду давления на циркуляционном компрессоре снижается нагрузка по газу на колонну синтеза аммиака.

Так согласно материальному балансу отделения синтеза аммиака иэ-за роста сопротивления в системе цир— — 1 куляций нагрузка на колонну сийтеза снижается с 10435 нм3/т NH s начале кампании до 9239 нм /NHg в конце кампании, т.е. на 11,5%. Величину снижения нагрузки можно уменьшить на 3,5-4,5% и довести ее до. 8-9% за счет некоторого увеличения соотно- . шения Н1 . N в газе на входе в колонну синтеза.

По первому варианту изменение со> отношения.с 2,9 до 3,3 приводит к снижению выхода колонны синтеза на

0,21, с 14,21 до 14,0%, что в свою очередь приводит к снижению производительности при неизменной нагрузке на колонну. Для того чтобы производительность колонны осталась неизменной, необходимо увеличить нагрузку.

Расчеты показывают, для того что;

5 бы производительность колонны осталась неизменной при увеличении соотношения Н .. N с 2,9 до .3,3, достаточно увеличения нагрузки на колонну на 1,5%., в то время как при данном

10 изменении соотношения имеется возможность увеличить нагрузку на 3,5

4,5%. Таким образом, в первом варианте имеется воэможность увеличения производительности на 2-3%, во втором 15 на 3,5-4,5%. По этому перепад давления на циркуляционном компрессоре необходимо учитывать при управлении соотношением Н1 : И1 в системе синтеза аммиака.

20 Использование предлагаемого cIIoсоба управления позволяет повысить производительность процесса синтеза аммиака на 4,5%.

Формула изоб..iе тения

Способ автоматического управления процессом.синтеза аммиака путем

30 изменения расхода воздуха в шахтный конвертор в зависимости от составов свежего и циркуляционного газов в цикле синтеза, о.т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше.ния производительности процесса, 35 расход воздуха в шахтный конвертор дополнительно корректируют по перепаду давления на компрессоре цирку ляционного газа.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 318546, кл. С 01 С 1/04,.1971.

2. Патент OIJA Р 2894821, 45 кл. 123-198, 1959 °

962206

Составитель Г. Огоджанов

Редактор Т. Портная Техред N.Hàäü Корректор Г,Решетник

Заказ 7374/32 Тираж 509 Подписное

БНИИПИ 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