Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1212945

А (51) 4 С 01 С 1/04 G 05 П 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ фр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "-,/

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) нально температуре газа на входе в колонну синтеза и обратно пропорционально температурам вторичной конденсации и азотоводородной смеси на входе колонны конденсации, составу газа на входе колонны синтеза и положениям клапанов холодных байпасов данного и предыдущего по ходу газа слоев катализатора. (21) 3768440/23-26 (22) 19,04 8 (6) 23.02.86.Бюл. N- 7 (71) Невинномысское ордена Трудового

Красного Знамени производственное объединение "Азот" (72) Н.В.Костюк, И.А.Сосницкая и В,А.Таранов (53) 66. 12-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 295321, кл. С 01 С 1/04, 1971.

СГ

Техническии проект У вЂ” --- 22304, чертеж 6-604, НПО "Азот", 1972. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОИ СИНТЕЗА АММИАКА путем изменения подачи циркуляционного газа через клапаны холодных байпасов в колонны синтеза прямо пропорционально температурам в соответствующих слоях катализатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения срока службы катализатора путем улучшения качества регулирования температуры, дополнительно измеряют температуру и состав газа на входе колонны синтеза, температуру вторичной конденсации и азотоводородной смеси на входе колонны конденсации, определяют положения клапанов холодных байпасов и корректируют подачу цирку. ляционного газа через каждый холодный байпас колонны прямо пропорцио 1 12129

Изобретение относится к автоматизации химикотехнологических процессов и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений при автоматизации процесса синтеза аммиака.

Цель изобретения — повышение производительности процесса и увеличение срока службы катализатора путем улучшения качества регулирования 10 теми ер ат уры, На чертеже приведена принципиальная схема реализации предлагаемого способа, Азотоводородная смесь (АВС) после сжатия в четвертой ступени компрессора 1 и охлаждения в конечном воздушном холодильнике 2 поступает в колонну 3 конденсации, где барботирует через слой жицкого аммиака и

По сигналам с датчиков 10 — 21 рассчитываются приращения регулируемьгх параметров и параметров возмущений за интервал времени, значение которого выбирается меньшим минимального времени транспортного запаздывания по любому каналу возмущения: аа т з

1У (t }= aA К + Т К +ЛЯ K.+

4 ; 1 j 1 )

5 +bs к + (1) . -1 где 6 у ° (t, ) — рас считанн о е измене./ ние степени открытия холодного бай1таса j-го слоя катализатора на момент времени цикла расчета t

j -. номер слоя катализатора„. — номер параметра возмущающего воздействия (1 i — температура газа

»а входе в колонну синтеза, температура вторичной конденсации, температура АВС на входе в колонну конденсации, i — состав газа

»а входе в колонну синтеза); А — изменение i-го параметра

1 возмущения за выбранный интервал времени

ЬТ вЂ” изменение температуры j-го

1 слоя катализатора. эа вреМЯ ь S. и S-, — изменение степени откры 1-1 тия холодного байпаса j-го и (j — 1) слоя катализатора за время т р

К, К, К, К вЂ” экспериментальные

„ 11 а а коз фицие н ты; константа вывода на задание

1 для j-го слоя катализатора, смешивается с циркуляционным газом а (ЦГ). Из колонны 3 конденсации газовая смесь направляется в выносной теплообменник 4, в котором »агретый газ разветвляется на основной (ОП) 2 и байпасные потоки (БП). ОП газа проходит встроенный теплообменник 5, нагревается там до температуры реакции теплом прореагирававшего газа и последовательно сверху вниз 3 проходит полки (1 — 1y) катализатора колонны 6 синтеза. Перед каждой полкой ОП смешивается с холодным байпасным газом. На катализаторе колонны 6 синтеза протекает экэотер35 мическая реакция образования аммиака. Прореагировавший газ выходит из колонны 6, поднимаясь по центральной трубе и нагревая во встроенном теплообменнике 5 входящий реак40 ционный поток. После колонны 6 газовая смесь проходит через подогреватель 7 питательной воды высокого давления, выносной теплообменник 4, сепаратор 8 и возвращается на цир1ф куляционную ступень компрессора где компенсируются потери давления в системе. Далее ЦГ подается на вторичную конденсационную систему, состоящую из конденсационной колонны

3 и испарителей 9 жидкого аммиака, где отделяется жидкий аммиак, а ЦГ смешивается с аэотоводородной смесью, (2) Температуру азотоводородной смеси на входе в колонну конденсации измеряют датчиком 10 температуры, а температуру- вторичной конденсации определяют датчиком 11 температуры, температуру и состав газа на входе н колонну синте за измеряют с помощью датчика 12 температуры и газоанализатора 13, а температуры в слоях катализатора измеряют датчиками

14 — 17 температуры, Положения (степени открытия) регулирующих органов холодных байпасов определяют датчики

18 — 21, они же регулируют подачу газа по холодным байпасам, а управление процессом производится с помощью вычислительного устройства 22.

Способ осуществляют следующим образом. управляющее воздействие по холодному байпасу для j-го слоя катализатора на текущий момент цикла расчета, определяется по уравнению

1212945 где у (t ) — текущее (установленное о на предыдущем интервале времени) значение степени открытия холодного байпаса j-го слоя катализатора на момент времени

В уравнение (1) входит параметр изменения степени открытия холодного байпаса для того же рассчитываемого слоя (j) катализатора за интервал времени 2 (интервал между двумя циклами опроса параметров и расчета управляющего воздействия). Реализация управляющего воздеиствия происходит после опроса параметров и расчета. Поэтому, если на предыдущем цикле реализуется управляющеее воздействие, т.е. g „T j О, то при текущем цикле опроса параметров и рас— чета LSD также не равно нулую. Кроме того, если оператор-технолог вмешивается в процесс управления и вручную производит изменение степени открытия холодного байпаса по расгматриваемому слою катализатора в промежутке между выдачей автоматического управляющего воздействия по данным прошлого цикла опроса параметров и опросам параметров на текущий цикл, то произошедшее изменение степени открытия холодного байпаса по рассматриваемому слою катализатора так. же будет учтено.

Необходимость этого учета диктуется инерционностью объекта. Поэтому рассчитанное управляющее воздействие учитывает изменение степени открытия холодного байпаса и не допускает перерегулирования" процесса, так как предлагаемый способ управления учитывает не только возмущения, но и отклонение регулируемой величины, т.е,температуры в слоях катализатора, которое через 2 мин (выбранный интервал воздействия) еще не скажется в полной мере.

При расчете управляющего воздействия — степени открытия холодного байпаса для j ñëoÿ — учитывается изменение степени открытия холодного байпаса предыдущего слоя (кроме

1-го слоя) за интервал времени t, равный времени между двумя циклами.

Учет этого изменения вызывается технологической особенностью колонны синтеза аммиака полочного типа, в которой изменение степени открытия холодного байпаса для предыдущего слоя является возмущением для регулируемой температуры последующего слоя катализатора.

Величина П является задаваемой технологическим персоналом величиной, с помощью которой регулируют скорость достижения заданного значения температуры в слое катализатора. Величина U определяется из

f Q g ñëÎÂHÉ;

f+ В, при (Т вЂ” Т )>+Я;

U = — В при (Т. — Т ) с /Я/;

О при — э (Т вЂ” Т ) +E

2) где Т и T; — текущее и заданное

15 значейие температуры j-го слоя катализатора;

 — численное значение констан3 ты вывода на задание в j-ом слое катализатора;

E — погрешность регулирования.

Если рассогласование между текущей и заданной температурами в слое катализатора превышает заданную величину погрешности регулирования 6

25 а все возмущения отстутствуют (между циклами опроса и расчета), то величина В входит в расчет у (t )

1 и степень открытия холодного байпаса увеличивается, а температура в слое уменьшается при (T - Т;) > +E

) и степень открытия холодного байпаса уменьшается, а температура в слое увеличивается при (Т; — Т. ) - /с/.

В ели чин а с к ор ости выв ода темпера35 турного режима полки на заданное значение выбирается из условий тех» нологической эксплуатации колонны синтеза, При свежем (активном) катализаторе колонна синтеза быстрее реа40 гирует на изменение степени открытия холодного байпаса. При разрушении и отравлении катализатора "отклик" температуры на изменение расхода холодного газа становится менее быст45 рым. Поэтому, задавая величину можно регулировать скорость вывода температуры в слое на заданное значение.

Рассчитанные по формулам (l) (3) управляющие воздействия выдаются на исполнительные механизмы

78 — 21 соответствующих холодных байпасов, !

Исполь зов ание пр едлагаемого спо55 соба управления позволяет поддерживать заданные температуры в слоях катализатора колонны синтеза аммиака при различных возмущающих

12129-45

Составитель Г.Огаджанов

Редактор И.Дербак Техред М. Пароцай 1(орректор T. 1(олб

Заказ 716/31 Тираж 45 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,ужгород,, ул.Проектная, воздействиях с точностью до 2 С, о, а также производить автоматический вывод на заданный температурный режим при достижении автотермичес.кого режима колонны как в период пуска агрегата, так и при любом начальном включении управления, Это позволяет снизить расход природного газа на 900 тыс.нм в год и дополнительно выработать 700 т аммиака в год,атякже пронзить срок сяужбыка— та."IHзатора ко.. оннысивтеза аммиака.