Способ автоматического регулирования процесса синтеза аммиака

 

Изобретение относится к автоматизации производства аммиака, позволяет повысить производительность процесса и может быть использовано в химической промышленности. Система управления содержит датчики (Д) 13- 18 расходов соответственно природного газа, основного и дополнительного воздуха, свежего, циркуляционного и продувочного газов, Д 19 содержания метана в свежем газе, Д 20 содержания метана и водорода в циркуляционном газе, Д 21 давления циркуляционного газа, Д 22 и 23 температуры вторичной и первичной конденсации аммиака , подключенные к вычислительному устройству 30, выход которого соединен с регуляторами 27, 28 и 29 природного газа, основного и дополнительного воздуха. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. оо сд ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3950151/23-26 (22) 03.06.85 (46) 07.11.87. Бюл. У 41 (72) В.В.Лымарев, Г.З.Ермоленко и H„A.Нидченко (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1020373, кл. С 01 С 1/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 318546, кл. С 01 С 1/04, 1970. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА АММИАКА (57) Изобретение относится к автоматизации производства аммиака, позволяет повысить производительность процесса и может быть использовано

„„SU„„1350112 А1 (51)4 С 01 С 1/04, G 05 В 27/00 в химической промышленности. Система управления содержит датчики (Д) 1318 расходов соответственно природного газа, основного и дополнительного воздуха, свежего, циркуляционного и продувочного газов, Д 19 содержания метана в свежем газе, Д 20 содержания метана и водорода в циркуляционном газе, Д 21 давления циркуляционного газа, Д 22 и 23 температуры вторичной и первичной конденсации аммиака, подключенные к вычислительному устройству 30, выход которого соединен с регуляторами 27, 28 и 29 природного газа, основного и дополнительного воздуха. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1350112

Изобретение относится к автоматизации производства аммиака и может быть использовано в химической» нефтехимической промышленности и промышЬ ленности по производству минеральных удобрений.

Целью изобретения является повьппение производительности процесса за счет повьппения точности поддержания заданного соотношения водороца и азота на входе в колонну синтеза.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Схема содержит потоки 1 и 2 при15 родного газа и пара, конверторы 3 и

4 метана первой и второй ступеней, потоки 5 и 6 основного и гополннтельного воздуха, стадию 7 очистки газа, поток 8 циркуляционного газа, аппараты 9 вторичной конденсации аммиака, колонну 10 синтеза, аппараты

11 вторичной конденсации аммиака, потока 12 танковых и продувсчных газов, датчики 13-18 расхоцов соответственно природного газа, основного и дополнительного воздуха, свежего, циркуляционного и продувочного газов, датчик 19 содержания метана в свежем газе, датчик 20 содер>кания метана и водорода в циркуляционном газе, датчик 21 давления циркуг<яционного газа, датчики 22 и 23 температуры вторичной и первичной конденсации

< аммиака, исполнительные механизмы

24-.26 на потоках природного газа, основного и дополнительного воздуха, регуляторы 27-29 природного газа, основного и дополнительного воздуха и вычислительное устройство 30.

Способ осуществляют следующим образом.

Сигналы с датчиков 13-23 поступают в вычислительное устройство 30. B вычислительном устройстве 30 по расходам природного газа (., „„),, основно вг го и дополнительного воздуха (Q <<д и

Q > ) и содержанию метана. в свежем газе (Y< ) рассчитывается соотношение водорода и азота в свежем газе в текущем моменте времени Ы (t), 3,(г) = К,(1-К, М,; 100) во+ Qа»

По давлению циркуляционного газа (Р„), температурам первичной и вто- 5В ричной конденсации (t è t ), расходам свежего, продувочного и циркуляционного газов (Q, Q и„, Qк), < одержанию метана в свежем и циркулядион н Ом Га э ах (i C <", } и я<1дор<>да сп» ц в циркуляционном газе (Н } вычисляг<ц ют соотношение водорода и азота в циркуляционном rase — Ы() (<<р» < » С<<»

Определяют составляющую управляющего сигнала по возмущению (P<(t) как разность между величиной управляющего сигнала в предыдущем моменте времени (у- (t-Т))и разностью соотношений водорода и азота в свежем газе в текущем Ecx (t)3 и предыдущем

5 (C-Т) моментах времени

<г,() =- у(t-т) — (б,(t) — ., (t-т)3.

Далее прогнозируют первую величину изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе

ao<,== К cp (t), где К g — коэффициент.

Вторую и третью величины изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе прогнозируют по выражениями

d = + (a(,(-кт) — .(,(t-ктk--С

-т)3-Г4/20т) — и (кт)3, <,= -3K (II1,(t-2T) + LP (t-T)j, где К,Y (20Ò) и И(КТ) — коэффициенты, g (t-2Т), g (t-T} — составляющие управляющего сигнала по отклонению в предыдущие моменты времени.

Далее прогнозируют значение соотношения водорода и азота в циркуляционном газе (a ä)

Ы = е((1) + d 3„+ д <>(+ <1о

Составляющую управляющего сигнала по отклонению вычисляют уравнением

10 3 и где 4>- заданное значение соотношения воцорода и азота в циркуляционном газе.

Величину управляющего сигнала в текущем моменте времени вычисляют по уравнению

4t) = V,(t) + 4 V,(c)

3 Ср (t-2Т) о

Необходимое изменение расхода воздуха (dQ ) рассчитывают по уравнению

135011 2

20

МИ Н MqxC

30

08о+ Q8D

Q (t

Это рассчитанное изменение расхода 5 воздуха суммируется с текущим значением расхода дополнительного воздуха и проверяется условие

МИН MO <С

Q„ Q + О <(? 10 мин щакс где Q u Q — минимальное и макgg 6D симальное значения расхода дополнительного воздуха, Если это условие удовлетворяется, то изменяется расход дополнительного воздуха на величину 4 08, в противном случае, расход дополнительного воздуха устанавливается на значении (Q "" + Q ) : 2, а расход основного воздуха равен

При достижении расхода воздуха своего верхнего предельного значения расход природного газа на технологию устанавливают на значении (? лг = пг (Q 80 Q8g) Предлагаемый способ позволяет поддерживать соотношение водорода и азота на входе в колонну синтеза с точностью +0,05, что в свою очередь позволяет повысить выработку аммиака.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ автоматического регули- 40 рования процесса синтеза аммиака путем изменения расхода воздуха в конвертор метана второй ступени в зависимости от расхода природного газа на технологию, составов свежего и 45 циркуляционного газов, расходов свежего и продувочных газов, температур первичной и вторичной конденсации аммиака и регулирования расхода приРодного газа на технологию, о т л ii ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, дополнительно измеряют расход и давление циркуляционного газа по расходам природного газа и воздуха и содержанию метана в свежем газе, вычисляют соотношение водорода и азота в свежем газе в текущем и предыдущих моментах времени, по расходам свежего, продувочного и циркуляционного газов, температурам первичной и вторичной конденсации, давлению циркуляционного газа, содержанию метана в свежем и циркуляционном газах и водорода в циркуляционном газе вычисляют соотношение водорода и азота в циркуляционном газе, определяют составляющую управляющего сигнала по возмущению как разность между величиной управляющего сигнала в предыдущем моменте времени и вычисленной разностью соотноше:ий водорода и азота в сгежем газе в текущем и предыдущем моментах времени, по составляющей управляющего сигнала по возмущению прогнозируют первую величину изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе, по вычисленным соотношениям водорода и азота в свежем газе в предыдущих моментах времени прогнозируют вторую величину изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе, по составляющей управляющего сигнала по отклонению в предыдущие моменты времени прогнозируют третью величину изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе, прогнозируют значение соотношения водорода и азота в циркуляционном газе как сумму вычисленного соотношения водорода и азота в циркуляционном газе и трех прогнозных величин изменения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе, вычисляют составляющую управляющего сигнала по отклонению пропорционально отклонению прогнозного значения соотношения водорода и азота в циркуляционном газе от заданного значения, по составляющей управляющего сигнала по возмущению и составляющей управляющего сигнала по отклонению в текущем и предыдущих моментах времени, вычисляют величину управляющего сигнала в текущем моменте времени и корректируют расход воздуха в конвертор метана вто рой ступени обратно пропорционально вычисленной величине управляющего сигнала в текущем моменте времени.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при подаче воздуха по основному и дополнительному потокам по вычисленной величине управляющего сигнала в текущем моменте времени определяют„требуемое изменение расхода воздуха, суммируют

13501

12

6 тельному потоку и требуемому изменению расхода воздуха.

Составитель Т.Голеншина

Редактор Н.Лазаренко Техред И.Верес Корректор С,Черни

Заказ 6402 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 его со значением текущего расхода воздуха по дополнительному потоку, сравнивают эту сумму с нижним и верхним предельными значениями и при достижении вычисленной суммой пре5 дельных значений устанавливают расход воздуха по дополнительному потоку на среднем значении, а расхоц воздуха по основному потоку изменяют пропорционально установленному эна- 1р чению расхода воздуха по дополниI

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что при достижении расходом воздуха своего верхнего предельного значения уменьшают расход природного газа на технологию пропорционально вычисленной величине управляющего сигнала в текущем моменте времени.