Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака

 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и позволяет повысить производительность процесса за счет предупреждения и устранения аварийных режимов. Устройство содержит измерители 2, 3 и 4 расхода свежей смеси в колонну синтеза, расхода по верхнему и холодному байпасу, первьй

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 С 1/04, G 05 D 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .

r Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БЯ„ :, (21) 3874740/31-26 (22) 19.03 ° 85 (46) 07.01.87. Бюл. ¹- 1 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской .Социалистической революции и Новолипецкий металлургический комбинат им. Ю.В. Андропова (72) Г.А.Статюха, А.В.Федоров, И.М.Кисиль и С.И.Веригин (53) 66.012-52(088,8) (56) Андреев Ф.А. и др. Технология связанного азота. - M.: Химия, 1966, с. 315-316.

Авторское свидетельство СССР

¹ 295321, кл. B 01 J 9/04, 1969.

„„SU» 1281515 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА (57) Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и позволяет повысить производительность процесса за счет предупреждения и устранения аварийных режимов. Устройство содержит измерители 2, 3 и 4 расхода свежей смеси в колонну синтеза, расхода по верхнему и холодному байпасу, первый

128!5! 1 из которых связан с делителем (Д) !

3, а дна других — с вторым сумматором 12, измеритель 5 концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, подключенный к одному из входов второго логического элемента

26, другой вход которого через множитель 18 соединен с Д" 13, формирователь 6 температуры горячей точки, связанный с измерителями 33 температуры поля непосредственно, через элемент 10 смещения и первый сумма— тор 11 — с третьим логическим элементом 27, а через первый логический элемент 25 — с индикатором 16, подключенным своим выходом к одному из входов первого задатчика 22, другие входы которого соединены с входами индикатора 17 и блока 20 селективного регулирования, измеритель 7

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений при автоматизации работы колонны синтеза аммиака.

Цель изобретения — повышение производительности процесса за счет автоматического предупреждения и устра-10 нения аварийных режимов.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления режимом технологического объекта l (на чертеже изображены колонна синтеза и аммиачный испаритель) содержит измерители 2, 3 и 4 соответственно расхода свежей смеси в колонну синтеза, расхода по верхнему байпасу колонны синтеза и расхода по холодному байпасу, измеритель 5 концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, формирователь 6 температуры горячей точки, измеритель 7 температуры сме25 си на выходе»из аммиачного испарителя, регулятор 8 температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, вентиль 9 подачи жидкого аммиака в испаритель, элемент 10 смещения, пер- температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, связанный через регулятор 8 с вентилем 9 подачи жидкого аммиака в испаритель и с одним из входов формирователя !4 концент рации аммиака в циркуляпионном газе, другой вход которого подкпючен к измерителю 29 давления смеси. Вы— ход формирователя !4 через согласующий элемент 15 соединен с вторым входом множителя 18. Входы второго задатчика 24 связаны с выходами блока 20 и первого задатчика 22, а выход задатчика 24 подключен через ограничитель 21 к другому входу регулятора 8. Регулятор 30 температу— ры в зоне реакции связан своим входом с измерителем 32 температуры, а выходом — с вентилем 31 холодного байпаса. 1 ил.

2 вый 11 и второй 12 сумматоры, делитель 13, формирователь 14 концентрации аммиака в циркуляционном газе, согласующий элемент 15, первый 16 и второй )7 индикаторы, множитель 18, третий сумматор 19, блок 20 селек- тивного регулирования, ограничитель

21, первый задатчик 22, четвертый сумматор 23, второй задатчик 24, первый 25, второй 26, третий 27, четвертый 28 логические элементы, измеритель 29 давления смеси после аммиачного испарителя, регулятор 30 температуры в зоне реакции, вентиль 31 холодного байпаса, измеритель 32 температуры в зоне реакции и измерители

33 температурного поля колонны.

Устройство работает следующим образом.

При помощи измерителей 2, 3 и 4 определяют расходы свежей смеси (Р) по верхнему байпасу колонны (V-) и по холодному байпасу колонны ().

При помощи второго сумматора 12 определяют сумму Ъ +Ч . По данным измерителя 2 и второго сумматора 12 формируют с помощью делителя 13 величину отношения расхода свежей смеси к сумме расходов по верхнему байпасу колонны и по холодному байпасу.

12d 515

При помощи измерителя 5 формируют величину х„ концентрации аммиака и точке после смещения потока верхнего байпаса колонны синтеза с потоком свежей смеси. При помощи .5 формирователя 6 температуры горячей точки формируют величину t температуры горячей точки, равную наибольшей из температур в различных точках зо ны реакции, и подают эту величину на входы первого логического элемента 25 и элемента 10 смещения, входы первого сумматора 11, четвертого логического элемента 28 и блока 20 селективного регулирования. По выходному сигналу формирователя 6 формируют с помощью элемента 10 смещения

11величину t, соответствующую смещенной по фазе величине температуры го-. рячей точки, и подают эту величину на входы первого сумматора ll и блока 20 селективного регулирования.

При помощи измерителя 29 формируют величину P давления смеси после и аммиачного испарителя, которую подают на вход формирователя 14. При помощи измерителя 7 формируют величину температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, эту величину . подают на второй вход формирователя

14 и на вход регулятора 8. При помощи формирователя 14 формируют величину концентрации аммиака в циркуляционном газе после аммиачного испарителя 35 х = Ь +b t +Ь t. +b P

P 2 о 1 и 2- ч 3 где Ь -Ь вЂ” коэффициенты.

Выходную величину формирователя 4р

14 подают на вход согласующего элемента 15, где путем компенсации запаздывания - по каналу температура t,,сформированная измерителем и, 7, концентрация х., сформированная н измерителем 5, формируют величину

P х — концентрацию аммиака в потоке

V, непосредственно перед смешением потока V с потоком смежей смеси F.

Характеристика согласующего элемента 15 задается в зависимости от величины запаздывания . . Поэтому в предельном случае элемент 15 может представлять собой усилительное звено с единичным коэффициентом усиления, например при 0 либо в систеЪ ме реализованной н, базе вычислительной техники при ne > i (4 . — время с

5 квантования).

С помощью иножителя18 формируют по данным делителя 13 и согласующеГ P го элемента 15 величину х=--- — (х) ° н У +Vg о

По данным формирователя 6 и элемента 10 формируют в первом сумматоре

11 разность между температурой t u ее смещенным по фазе значением при этом получают величину (-t ).

При помощи первого логического элемента 25 сравнивают температуру t с нижним допустимым ограничением

Н . Если t Н, выдается сигнал D, поступающий на вход первого индикатора-.lб и входы первого задатчика

22 и блока 20 селективного регулирования, при этом с помощью индикатора !б сигнализируется опасное состояние колонны.

При помощи третьего логического элемента 27 сравнивают выходной сигнал (t — t ) первого сумматора 11 с задаваемым пороговым значением t<.

Если t t (с, выдается сигнал М, поступающий йа вход блока 20, на вход первого задатчика 22 и на вход первого индикатора 16, при этом с помощью индикатора 16 сигнализируется опасное состояние колонны.

Первый индикатор 16 включается при наличии хотя бы одного из сигналов на каком-либо из входов и выключается при отсутствии сигналов на обоих входах.

При помощи четвертого логического элемента 28 сравнивают температуру t с формируемой в четвертом сумматоре

23 разностью между задаваемым верхнии ограничением (В ) по этой теипе1 ратуре и константой К.. Если t < В К, 1 1- 1 производят включение третьего логического элемента 27, в противном случае последний выключен. С помощью контура регулирования, содержашего измеритель 7, регулятор 8 и вентиль 9 поддерживают температуру t соответствующую заданию по С„, поступающему со второго задатчика 24 через ограничитель 21 в камеру задания регулятора 8. При этом с помощью ограничителя 21 сравнивают сигнал задания (3 t ), подаваемый со второго задатчика 24, с нижним допустимым ограничением Н . Выходной сигнал ограничии теля 21 равен большему сигналу из величин, соответствующих значениям

3 t è Í более высокое каче< тво регулирования температуры в колонне синтеза, что приводит к существенному повышению стабильности работы агрегата синтеза в целом и увеличению его производительности. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака, содержащее измеритель и регулятор температуры в зоне реакции колонны синтеза, выход которого соединен с вентилем холодного байпаса, из- меритель температуры смеси на выходе аммиачного нспарителя, связанный через свой регулятор с вентилем подачи жидкого аммиака в испаритель, измерители температурного поля колонны, два сумматора и множитель, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса за счет автоматического предупреждения и устранения аварийных режимов, оно дополнительно содержит измерители расходов свежей смеси в колонну синтеза, смеси по верхнему и холодному байпасам колонны синтеза, измеритель концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, формирователь температуры горячей точки, элемент смещения, делитель, формирователь концентрации аммиака в циркуляционном газе, согласующий элемент, первый и второй индикаторы, третий и четвертый сумматоры, блок селективного регулирования, ограничитель, первый и второй задатчики, первый, второй, третий и четвертый логические элементы и измеритель давления смеси после аммиачного испарителя, при этом измерители расходов смеси по верхнему и холодному байпасам подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого связан с первым входом делителя, подключенному своим вторым входом к измерителю расхода свежей смеси, а выходом — к первому входу множителя, измерители температурного поля колонны соединены с входами формирователя температуры горячей точки, выход которого параллельно подключен к входу элемента смещения н к первым входам первого и четвертого логических элементов, первого сумматора и блока селективного регулирования, соединенному сво5 1281515

Второй задатчик 24 обладает памятью, При исчезновении сигналов на входах задатчика 24, на его выходе поддерживается задание по введенное ранее. В первом задатчике

22 формируют задание по температуре

С, соответствующее, режиму нормальной работы колонны, которое подают на второй вход второго задатчика 24.

Первый задатчик 22 функционирует лишь Ю при отсутствиисигналов D иМ,при появлении последних первый задатчик 22 отключается и на первый вход второго задатчика 24 подается сигнал, вырабатываемый в блоке 20 селективного ре- 15 гулирования. В свою очередь последний включают в работу лишь при наличии опасной ситуации на объекте (появлении сигналов D или И либо D u

И). 20

Во втором логическом элементе 26 формируют по данным измерителя 5 и

v множителя 18 величину х -x котои н рую сравнивают с ограничением х, соответствующим проскоку жидкого ам- 25 миака в колонну. Если разность х„-х„

v больше величины х", производится выработка сигнала N, с помощью которого включают второй индикатор 17 (оповещение о проскоке жидкого амми- 30 ака), а также подавая сигнал N на вход блока 20 и вход первого задатчика 22 блокируют восприятие блоком 20 ,.и задатчиком 22 сигналов D и М (т.е. сигнал N аннулирует сигналы

ID и И и обеспечивает возможность требуемых изменений задания 3 „ с помощью задатчика 22). Блок 20 селективного регулирования осуществляет выработку задания по температуре 40

С при повышении температуры t выше ограничения Н + К, формируемого в третьем сумматоре 19 и подаваемого на вход блока 20 (1(— некоторая кон. станта), и при устранении опасного 45 понижения разности (t-t- ). Затем из двух заданий по t„ выбирают меньшее и выдают на первый вход второго задатчика 24. В нормальном технологическом режиме температуру t регули- 50 руют изменением подачи смеси по холодному байпасу колонны, при этом используют контур регулирования, в состав которого входят регулятор 30 температуры Й зоне реакции, измеритель 32 температуры в зоне реакции и вентиль 31 холодного байпаса.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает значительно

1281515

Составитель Г.Огаджанов

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор И. Горная

Заказ 7198/17 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4 им вторым входом с выходом третьего сумматора, а выходом — с первым входом второго задатчика, выход элемента смещения параллельно подключен к второму входу первого сумматора и 5 третьему входу блока селективного регулирования, выход первого логического элемента параллельно соединен с первыми входами первого индикатора и первого задатчика и с четвертым 10 входом блока селективного регулирования, второй вход четвертого логического элемента связан с выходом четвертого сумматора, а выход — подключен к первому входу третьего ло- 15 гического элемента, соединенному своим вторым входом с выходом первого сумматора, выход третьего логического элемента параллельно подключен к пятому входу блока селективного ре-20 гулирования и ко вторым входам первого задатчика и первого индикатора, выход множителя соединен с первым входом второго логического элемента, второй вход которого связан с излерителем концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, а выход параллельно подключен к второму индикатору, к третьему входу первого задатчика и шестому входу блока селективного регулирования, измеритель давления смеси после аммиачного испарителя соединен с первым входом формирователя концентрации аммиака в циркуляционном газе, подключенного своим вторым входом к измерителю температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, а выходом— через- согласующий элемент к второму входу множителя, выход первого эадатчика связан со вторым входом второго задатчика, выход которого через ограничитель соединен со вторым входом регулятора температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, а выход измерителя температуры в зоне реакции подключен к регулятору температуры в зоне реакции.