Способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ni988762

Союз Советских

Соци.алистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 04. 79 (23) 2758590/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 15.01.83. Бюллетень № 2

f51)hA Кй з

С 01 В 21/38

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

t 53) УДК 66. О 12-6 2 (088. 8) Дата опубликования описания 15 ° 01.83

В.С. Багдасарян, В.К. Фурсикова, Г.Н. Ры кин--:, и В.Я. Зиннченко

/,:. ;

Государственный научно-исследовательский институт :автоматизации производственных процессов хИВй ческой промышленности и цветной металлургии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 } СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛУЧЕНИЯ СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процессов производства слабой азотной кислоты.

Известен способ автоматического регулирования процессом производства слабой азотной кислоты путем регулирования концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси с коррекцией по температуре в контактном аппарате и изменения расхода добавочного воздуха в зависимости от температуры дожигания хвостовых газов (1) ° 15

Известен также способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты путем регулирования соотношения расходов аммиака и воздуха, подаваемых в смеситель, подачи добавочного воздуха на вход компрессора и парового конденсата в абсорбционную колонну в зависимости от температуры нитрозных газов на выходе контактного аппарата, 25

Содержания кислорода в выхлопных газах, концентрации кислоты и расхода.

Охлаждающей воды в абсорбционную ко.лонну, регулирования подачи питательной воды в котел-утилкзатор и газа- 30 восстановителя в реактор каталитической очистки (23.

Недостаток известных способов за ключается в том, что они не обеспечивают минимизации технологической составляющей себестоимости производимой кислоты, так как не.они предусматривают управление всем производством в целом.

Цель изобретения — минимизация технологической составляющей себестоимости получаемой кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу регулируют подачу питательной воды и газа-восстановителя в зависимости от совокупности укаэанных параметров процесса, от температуры аьииачновоздушной смеси, расходов пара и кислоты, а соотношение расходов аммиака и воздуха, подачу добавочного воздуха и парового конденсата дополнительно регулируют в зависимости от температуры аммиачно-.воздушной смеси, расходов пара, питательной воды, кислоты и газа-восстановителя.

На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа управления.

988762

10 регулятора 7, управляющего клапаном

8 на линии добавочного воздуха. Оптимальное значение расхода добавочного воздуха устанавливают от УВМ, которая изменяет задание регулятору 7.

Регулирование подачи парового конденсата на орошение абсорбционной колонны 9 осуществляют с помощью ре-. 20 гулятора 10, управляющего клапаном

11 на линии парового конденсата. Оптимальное значение расхода парового конденсата устанавливают с помощью

УВМ, которая изменяет задание регу- 25 лятору 10, "управлякщему,клапаном 11.

Наряду с указанными контурами стабилизации дополнительно осуществляют коррекцию от УВМ заданий регуляторам

12 и 13, которые регулируют, соот- 30 ветственно, подачу питательной воды в котел-утилизатор 14 и газа-восстановителя в реактор 15 каталитической очистки, управляя, соответственно, клапанами 16 и 17. 35

Для определения оптимальных величин, корректирующих воздействия в

УВМ 4, вводят также сигналы от дат-, чиков температуры аммиачно-воздушной смеси 18 на входе в.контактный аппа- 4О .рат 5, температуры нитрозных газов 19 на выходе контактного аппарата 5,, расхода пара 20 с котла-утилиэатора

14 содержания кислорода в выхлопных газах 21 после абсорбционной колонны

9, концентрации 22„ и расхода 23 азот- 45 ной кислоты после абсорбционной колонны 9,, расхода охлаждающей воды 24 в абсорбционную колонну 9, расхода аммиака 25 в смеситель 1, расхода воздуха 26 в смеситель 1, расхода 50 питательной воды 27 в котел-утилизатор 14, расхода добавочного воздуха

28 на вход турбскомпрессора 6, расхода. парового конденсата 29 в абсорбционную колонну 9, расхода газа-вос- 55 становителя 30 в реактор 15 каталитической очистки.

Способ осуществляют следующим образом °

Вначале определяется соответствие ® математической модели процесса, заложенной в УВМ 4 объекту управления.

Модель процесса представляет собой систему уравнений вида .(((+pi.".i 0 й1) < d5

Соотношение расхода аммиака и воздуха, поступающих н смеситель 1, стабилизируют с помощью регулятора 2, управляющего клапаном 3 на линии аммиака. Оптимальное значение соотношения аммиак-воздух устанавливают от управляющей вычислительной машины (УВМ) 4, которая изменяет задание регулятору 2, что позволяет регулировать выход окиси азота после контактного аппарата 5.

Регулирование подачи добавочного воздуха, поступающего на вход турбокомпрессора 6 осуществляют с помощью

Y f (V 02 05 а )

У„= п(U1,02, .-,Vn а.)

r e y1 i y2 I..., У,„— режимные параметры процесса, а именно выработка

5 .азотной кислоты, концентрация азотной кислоты, степень конверсии амми ака в оКислы азота, степень абсорбции окислов азота, расход платиноидного катализатора, расход электроэнергии, выработка пара, содержание окислов азота после реактора каталитической очистки;

0 О, -,.,0 — управляющие (корректирующие) воздействия, а именно соотношение аммиак-воздух, расходы добавочного воздуха, парового конденсата, питательной воды, газа-восстановителя; а,..., а и — векторы,уточняемых, коэффдциентов соответствующих у равнений модели.

При. этом в модель подставляются текущие значения управляющих воздействий, имеющихся на объекте (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды н котелутилизатор, расход газа-восстановителя в реактор каталитической очистки) и рассчитываются режимные параметры процесса, которые затем сравниваются с текущими, вводимыми в УВМ от соответствующих датчиков.

Если относительная ошибка между выходами объекта и модели превышает заданную, то осуществляется корректировка коэффициентов модели (а1, а,...,а ) по данным текущих иэмеренйй таким образом, что выходы модели и объекта совпадают с заданной степенью точности.

Далее осуществляется варьирование в допустимых пределах управляющих

-переменных (соотношение расходов аммиака, воздуха, расходов добавочного воздуха, парового конденсата, питательной воды, газа восстановителя) на модели процесса в соответствии с используемым численным методом поиска и определение технологической составляющей себестоимости (далее просто себестоимости) по уравнению

58н Цян+) пл Цпл н О н О

НМО Э 3 2

Ъ .g„. ц„+ „„. ц„„+%э-Ц +а,, -Ц +G э Цoá), где 5 — себестоимость слабой азотно» кислоты, РУб./т1 Я и - Расход аммиака, т/ч; ЦН, 0 - выработка слабой азотной кислотй в пересчете на моно. гидрат, т/ч; р пл — расход платинового катализатора, мг/ч; 4 н - расход питательной. воды в котел-утилизатор, т/ч; п — выработка пара Гкал/ч;

Gn — расход парового конденсата на орошение, т/чу шэ - расход электро988782 энергии, кВт/ч; 6 — расход газа-. восстановителя, нм /ч; G — расход .ехлаждающ и воды, т/чуЦ н,ц, Ци а, Цп1(пк i((3 4i-зi

В ходе варьирования расходы платины, электроэнергии и выработку азотной кислоты вычисляют по соответствующим уравнениям-математической модели.

Значение себестоимости определяют на каждом шаге варьирования величин упрвляющих переменных, сравнивают ..с ее значением, вычисленным на предыдущем шаге, и определяют минимальное. l5

При этом на каждом шаге варьирования проверяют соответствие режимных параметров процесса регламентньм границам. Поиск по моделям процесса считают законченным, если значение 2О себестоимости на последующем шаге варьирования отличается от значения на предыдущем шаге на наперед заданную малую величину. При этом совокупность значений управляющих воз- 25 действий (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды, расход газа-восстановителя) оптимальна, т.е. соответствует мини- ЗО мальной себестоимости.

Далее рассчитывается действительное значение себестоимости по текущим расходам, имеющимся на объекте и осуществляется сравнение рассчитанного действительного (текущего) значения себестоимости с вычисленным минимальньы. Если их разность 9 „—

-9 „н>Е, то осуществляется выдача управляющих воздействий, соответствующих минимальному значению себестоимости от УВМ на объект, путем коррекции задания вышеуказанным контурам стабилизации. Если STe„ -5«„

Использование данного способа управления позволяет получать азот- ную кислоту минимальной себестоимости и снизить себестоимость в среднем на 0,3 руб. на тонну производимой азотной кислоты.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты путем регулирования соотношения расходов аммиака и воздуха, подаваемых в смеситель, подачи добавочного воздуха на вход компрессора и парового конденсата в абсорбционную колонну в зависимости от температуры нитрозных газов на выходе контактного аппарата, содержания кислорода в выхлопных газах, концентрации кислоты и расхода охлаждающей воды в абсорбционную колонну, регулирования подачи питательной воды в котел-утилизатор и газа-восстановителя в реактор каталитической очистки, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью минимизации технологической составляющей себестоимости получаемой кислоты, регулируют пода чу питательной воды и газа-восстановителя в зависимости от совокупности укаэанных параметров процесса, от температуры аммиачно-воздушной смеси, расходов пара и кислоты, а соотношение расходов аммиака и воздуха, подачу добавочного воздуха и парового конденсата дополнительно регулируют в зависимости от температуры аммиачно-воздушной смеси, расходов пара, питательной воды, кислоты и газа-восстановителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. -Авторское свидетельство СССР ,9 430053, кл. С 01 В 21/38, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 303285, кл. С 01 В 21/38, 1969

9887б2

1 !

Составитель Г. Огаджанов

Редактор Т. Иитрович Техред Л.Пекарь Корректор О, Билак

Заказ 10977/29 Тираж 469 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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