Способ управления процессом синтеза аммиака

 

СПОСОБ УПРАБЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем регулирования температуры в зоне реакции колонны синтеза и регулирования подачи циркуляционного газа по холодному байпасу, отличающийся тем, что, с целью повыше1шяпроизводительности процесса за счет улучшения качества регулирования температуры в зоне реакции, регулируют температуру в зоне реакций изменением подачи циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза, измеряют -силу тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, расходы свежей азотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, концентрацию аммиака на входе и выходе колонны, температуру циркуляционногогаза на входе колонны и газа на выходе колонны, по измеренным значениям концентрации аммиака на входе и выходе колонны опреде .ляют степень коверсии смеси, по измеренным параметрам расходов свежей азотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, определяют сумму расходов смеси и газа, рассчитывают отношение суммы расходов смеси и газа к лерепаду температур на колонне, сравнивают текущее значение в зоне реакции с заданными значениями температуры зажигания и при значении температуры в зоне I реакции вьше первого .заданного знаW чения изменяют подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза в зависимости от квадрата силы тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, с коррекцией параметров настроек регулятора температуры в зоне реакции по степени конIND версии смеси, суммы расходов. смеси и ч1 газа и отношения суммы расходов смеси и газа к перепаду температур на колоине , при значении температуры в зоне реакции ниже первого заданного значения подачу циркуляционного по байпасу на выход колонны синтеза дополнительно егулируют в зависимости от степени конверсии смеси, а при значе (НИИ температуры в зоне реакции выше вто рого заданного значения прекращают подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза и подают циркуляционный газ по холодному байпасу.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН йв 4 C 01 С 1 04 С 05! 0 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ газа на выходе колонны, по измеренным значениям концентрации аммиака на входе и выходе колонны опреде.ляют степень коверсии смеси, по измеренным параметрам расходов свежей азотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, определяют сумму расходов смеси и газа, рассчитывают отношение суммы расходов смеси и газа к лерепаду температур на колонне, сравнивают текущее значение в зоне реакции с заданными значениями температуры зажигания и при значении температуры в зоне реакции вьппе первого заданного значения изменяют подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза в зависимости QT квадрата силы тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, с коррекцией параметров настроек регулятора температуры в зоне реакции по степени конверсии смеси, суммы расходов смеси и газаи отношения суммы расходов смеси и газа к перепаду температур на колонне, при значении температуры в зоне реакции ниже первого заданного значения подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза дололнительно регулируют в зависимости от степени конверсии смеси,а при значе нии температуры в зоне реакции вьппе второго заданного значения прекращают подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза и подают циркуляционный газ по холодному байпасу.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3869005/31-26 (22) 19. 03. 85 (46) 15.! 1. 86. Бюл. У 42 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции и Новолипецкий металлургический комбинат (72) А, В, Федоров, Г. А. Статюха, А. С. Минаков, P. Б. Медведев, Ю, И. Бурдо, М. Г. Федоров, А, В. Кобзев и В, Ф, Копытов (53) 66.012-52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 295321, кл. В 01 J 9/04, 1969, Авторское свидетельство СССР

У 295321, кл. С 01 С 1/04, 1982, (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем регулирования температуры в зоне реакции колонны синтеза и регулирования подачи циркуляционного газа по холодному байпасу, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности процесса за счет улучшения качества регулирования температуры в зоне реакции, регулируют температуру в зоне реакции иэменени" ем подачи циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза, измеряют силу тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, расходы свежей аэотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, концентрацию аммиака на входе и выходе колонны, температуру циркуляционного газа на входе колонны и

„.80„, 270114 А1

1 12701 о

Изобретение относится к автоматическому управлению химическими: процессами и может быть использовано в промьппленности по производству минеральньгх удобрений при автоматизации 5 колонны синтеза антака, Целью изобретения является повышение производительности процесса за счет улучшения качества регулирования температуры в зоне реакции.

На чертеже представлена схема системы автоматического регулирова ния, реализующей данный способ, Система состоит из объекта 1 регулирования (представлена колонна синтеза с подводными магистралями), измерителя 2 температуры в зоне реакции, сумматора 3, делителя 4, сумматора 5, квадратора 6, формирователя 7 степени конверсии смеси, первого 20 задатчика 8, второго задатчика 9, элемента 10 сравнения, регулятора

11, сумматора 12, первого реле 13, третьего задатчика 14, формирователя

15 параметров настройки, первого ком" 25 пенсатора 16, второго реле 17„ .второго компенсатора 18, первого 19 и второго 20 логических элементов, первого 21 и второго 22 сигнализаторов, измерителей 23 и 24 расхоцов свежей азотоводородной смеси в колонну и циркуляционного газа по верхнему байпасу, измерителя 25 температуры циркуляционного газа на входе колонны, измерителя 26 температуры 35 газа на выходе колонны, измерителей

27 и 28 концентрации аммиака на входе и выходе колонны, измерителя 29 силы тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, 40

Способ осуществляют следующим образом, При помощи измерителя 2 формируют величину температуры в зоне реакции, которую подают на первые входы ,элементов 10, 19 и 20, При помощи измерителей 23 и 24 формируют величины расходов свежей азотоводородной смеси в колонну и циркупяционного газа по верхнему байпасу, и формиро- Ю ванне величины подают на входы сумматора 3. При помощи измерителей 27 и 28 формируют величины концентраций аммиака на входе и на выходе колонны х1 и х и подают их на входы формиро- 55

1 вателя 7. При помощи измерителя 29 формируют величину сила тока I„протекающего по спирапи нагревателя колонны, и подают ее на входы квадратора 6. При помощи сумматора 3 формируют величину, равную сумме расхода свежей азотоводородной смеси в колонну и циркуляционного газа по верхнему байпасу (F+V), которую подают на первые входы детлителя

4 и формирователя 15. При помощи сумматора 5 формируют разность температур газа на выходе, колонны и циркуляционнОГО Газа На вхОде (tz t ) которую поДают на второй вход делителя 4. При помощи последнего формируют величину отношения суммы расхода свежей смеси в колонну и циркуляционного газа по верхнему байпасу к перепрду температуры на колонне, и полученное отношение подают на второй вход формирователя 15, При помощи квадратора 6 формируют величину, пропорциональную квадрату тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, и полученную величину подают на вход первого компенсатора 16.

При помощи формирователя 7 формируют величину, равную степени конверсии смеси в колонне =(х -х, ) /(Sх ), которую подают на второй вход . второго реле 17 и на четвертый вход формирователя 15 параметров настройки, S= †1. При помощи первого задатчика 8 формируют величину Т> равную температуре зажигания в колонне, которую подают на третьи входы второго логического элемента 20 и первого логического элемента 19. При помощи элемента 10 сравнения формируют величину рассогласования между измеренной температурой t в зоне реакции и заданием по этой температуре, формируемым с помощью второго задатчика

9. Величину рассогласования подают на вход регуляторà 11, С помощью регуляторà 11 вырабатывают управляющее воздействие из условия устранения рассогласования между измеренной температурой и заданием, управление подают на первый вход сумматора 12.

Регулятор может иметь ПИД-структуру, При помощи формирователя 15 изменя" ют параметры настройки регулятора 11 в соответствии с изменением величины

К, F+V, j, К . Например.

К„ = †(а,+а,К+а (Р+Ч)+а о

К=а„К+а К(Р+Ч)+а j;

П=а7К+ав(+Ч)+аз,1

1270 где Ко, К, Р— коэффициент усиления, время изодрома и время предварения регулятора;

К - коэффициент усиления вентиля байпаса подачи циркуляционной смеси на выход колонны синтеза — величина, подаваемая на третий 10 вход формирователя 15;

К = (F+U) ° (tz-ty). При помощи первого компенсатора 16 формируют величв1ну управления, компенсирующего возмущения, возникающие вследствие изме- 15 кения режима работы нагревателя колонны синтеза, и выходную величину компенсатора 16 подают на второй вход сумматора 12. Передаточная функция компенсатора 16 имеет вид 20

1"1в

К(Ф 4 где W,, W <- передаточные функции по каналам возмущения (Т -t) и управления 25 (w-t.);

W — положение регулирующего органа — вентиля бай" паса — подачи циркуляционной смеси на выход g0 колонны синтеза.

При помощи второго компенсатора

18 формируют величину управления, компенсирующего возмущения, возникающие вследствие изменения степени конверсии смеси в колонне, выходную величину компенсатора 18 подают на третий вход сумматора 12. Передаточная функция компенсатора 18 имеет вид 40

11в

В2 И ° где Wв — передаточная функция по каналу (.)-t).

С помощью сумматора 12 получают управление, равное сумме управлений, подаваемых на входы сумматора; выходная величина сумматора 12 подается на вход первого реле 13, и при замкнутой це pierre 13 у ра ение по-50 ступает на вход третьего задатчика

14, с помощью которого на объекте реализуется управление по положению вентиля W. Задатчик 14 обладает памятью, и в случае отсутствия выходного сигнала первого реле 13 поддерживает на объекте управление, выдан1)4 4 ное на объект ранее. При помощи первого логического элемента 19 производится сравнение измерений температуры t с температурой Т зажигания, Если температура t превьш ает температуру Т более чем на величину константы 5 подаваемой на второй вход элемента 19, производится отключе- ние второго компенсатора 18,путем размыкания цепи второго реле 17.

Величина В выбирается такой, чтобы

Ть+ В toh ° где с,„— оптимальная температура в зоне реакции.

Таким образом, второй компенса-.

Эх2 тор 18 работает лишь при --- — > О.

dt

При помощи второго логического элемента 20 сравнивают температуру t с температурой T> . Если температура и превышает температуру Т более

3 чем на величину константы 4, подаваемой на второй вход элемента 20, производится отключение эадатчика 14 от сумматора 12 путем размыкания цепи первого реле 13. При этом также выключается регулятор 11 и с помощью первого сигнализатора 21 выдает- ся сигнал о повышении температуры выше величины Т +А; а с помощью второго сигналиэатора 22 выдается сигнал на включение регулятора с регулирующим органом — вентилем (W, ) холодного байпаса, Константа А задается такой, чтобы обеспечивалась возможность регулирования температуры t с помощью вентиля холодного байпаса.

Приведенная система регулирования может быть реализована как на стандартных элементах, так и на средствах вычислительной техники.

Данный способ обеспечивает высокое качество регулирования температуры в зоне реакции колонны синтеза как в пусковом режиме, так и в режиме нормальной эксплуатации, поскольку по-зволяет компенсировать ряд возмущающих воздействий на колонну и учитывает изменение характеристик колонны в процессе ее работы. Компенсация рассматриваемых возмущений и учет изменения характеристик колонны приводят к существенному повышению стабильности работы установки синтеза в целом и увеличению производительности колонны.

1270114

Составитель Г. Огаджанов

Техред Н.Глущенко Корректор В, Бутяга

Редактор Н. Слободяник

Заказ 6092/18 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4