Способ автоматического управления процессом очистки хвостовых газов от оксидов азота

 

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты, позволяет снизить расход аммиака и уменьшить суммарное содержание в атмосферных выбросах аммиака и оксидов азота. Измеряют содержание оксидов азота в отходящих хвостовых газах после реактора, по температуре в абсорбционной колоне рассчитывают содержание оксидов азота на входе в реактор и подачу в него аммиака, по температуре в реакторе и нагрузке рассчитывают степень очистки и оптимальное содержание оксидов в отходящих из реактора хвостовых газах и по отклонению в них содержания оксидов азота от расчетного значения корректируют подачу аммиака в реактор. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!!) ГОСУДАРСТВЕI+hIA KOMIATET

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

OPIA ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677068/26 (22) 11.04.89 (46) 23.07.91. Бюл. 1в 27 (71) Государственный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза (72) В,А, Линев, А.А. Черкасов, M.Ï. Решетюк, Е.Г. Горшенков и Л.А. Перешивайлов (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ь 1435532, кл; С 01 В 21/38, 1987.

Патент США М 3977836, кл. 23 — 232R, 1976. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ ХВОСТОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА (57) Изобретение относится к способам автоматического управления технологическиИзобретение относится к автоматиза-. ции химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты.

Цель изобретения — снижение удельного расхода аммиака и суммарного содержания аммиака и оксидов азота в атмосферных. выбросах.

Анализ результатов исследований по очистке хвостовых нитрозных газов показывает, что для обеспечения необходимой степени очистки с увеличением объемной скорости газа необходимо повышать температуру процесса в реакторе каталитической очистки. При объемной скорости газа

5000 ч достигается требуемое значение по (э))э С 01 В 21/38, G 05 О 27/00 ми процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты, позволяет снизить расход аммиака и уменьшить суммарное содержание в атмосферных выбросах аммиака и оксидов азота. Измеряют содержание оксидов азота в отходящих хвостовых газах после реактора, по температуре в абсорбционной колонне рассчитывают содержание оксидов азота на входе в реактор и подачу в него аммиака, по температуре в реакторе и нагрузке рассчитывают степень очистки и оптимальное содержание оксидов в отходящих из реактора хвостовых газах и по отклонению в них содержания оксидов азота от расчетного значения корректируют подачу аммиака в реактор. 1 ил, суммарному содержанию оксидов азота и аммиака в очищенном газе (менее

0,005 об.;ь) при 200 С в реакторе, а при обьемной скорости 15000 ч для достиже-1 ния той же степени восст;.:новления необходима температура более 300 С.

Ввиду того, что объемная скорость хвостовых нитрозных газов в реакторе каталитической очистки задается условиями работы предыдущих стадий цеха (нагрузки), а температура в реакторе определяется в основном теплообменом в подогревателе отходящих газов, в общем случае не удается достичь в реакторе оптимального соответствия объемной скорости газов и температуры, при этом для каждой нагрузки и температуры существует определенное значение степени очистки, которое невозмож1664740 но повысить увеличением доэирования аммиака. Экспериментально для нагрузок в области Q - (5000-15000) ч установлена зависимость степени очистки а(оь) от объемной скорости Q газа и температуры Т1 в 5 реакторе каталитической очистки а= 0 ° 10, (0,37 ° 10 2 AT> -1,98)+ 0,25

«10 ° Т1 + 100,2, где а — степень очистки хвостовых нитроэных газов от оксидов азота, ; 10

Q — объемная скорость газа в реакторе,ч; Т1 — температура в реакторе, С.

Другим важным фактором, влияющим на содержание оксидов азота в хвостовых 15 газах, является эффективность работы аб,сорбционной колонны (физико — химических и гидродинамических условий абсорбции).

Ввиду того, что при растворении оксидоа азота выделяется тепло реакции, наиболее 20 важным фактором из перечисленных является температура ведения процесса, В промышленной практике тепло реакций, протекающих в абсорбционной колонне, отводят водой, подаваемой взмеевики,,распо- 25 ложенные на тарелках колонны. Снижение температуры способствует уменьшению содержания оксидов азота в отходящих газах, так как увеличивается скорость поглощения .оксидов азота, равновесие реакции смеща- 30 ется в сторону образования азотной кислоты. . В промышленных условиях получение захоложенной воды с достаточно низкой и стабильной температурой не всегда являет- 35 ся возможным, Климатические суточные колебания температуры среды существенно сказываются на температуре захоложенной воды, и как следствие, на температуре ведения процесса абсорбции. 40

Ввиду того, что изменение нагрузки колонны по газовой фазе автоматически изменяет орошение колонны и не оказывает существенного значения уа содержание оксидов азота в отходящих газах, зксперимен- 45 тально найдена зависимость содержания оксидов азота на выходе из колонны в зависимости от температуры Т2 в колонне для .рабочего диапазона (20 — 401 С:

Р=88 ° 10 з T2î,вт — 1,9-10 г 50 где P — содержание оксидов азота в отходящих из колонны газах,, об.;

Т2 — температура ведения процесса в абсорбционной колонне, С.

На чертеже дана схема реализации спо- 55 соба.

Схема включает абсорбционную колонну 1, скоростной газовый теплообменник 2, реактор 3 каталитической очистки, датчики

4 и 5 температуры сред соответственно в колонне 1 и реакторе 3, датчик (расходомер)

6 расхода Q газовой фазы в колонну 1, датчик 7 содержания оксидов азота в отходящих из реактора 3 хвостовых газах, блок 8 расчета состава газов на выходе из колонны

1, блок 9 расчета степени очистки в реакторе

3, блок 10 расчета содержания оксидов азота в отходящих из реактора 3 хвостовых газах, схему 11 сравнения, блок 12 соотношения и клапан 13 подачи аммиака в реактор 3 каталитической очистки.

Схема работает следующим образом.

Нитрозные газы после окисления на предыдущей стадии поступают при температуре 300-340 С в теплообменник 2, где охлаждаются до температуры 20 — 40 С, и далее поступают в нижнюю часть абсорбционной колонны 1. Объем поступающих нитрозных газов замеряют расходомером 6. В верхнюю часть колонны 1 подают в качестве орошения слабый раствор азотной кислоты.

На змеевики, расположенные на тарелках колонны 1, подают захоложенную воду для снятия тепла реакций, протекающих в колонне 1. Температуру процесса в колонне 1 замеряют датчиком 4 и сигнал Т2 подают в блок 8 расчета состава газовой фазы на выходе из колонны 1. Блок 8 формирует сигнал Р содержания оксидов азота в газовой фазе согласно зависимости

P = 8,8 10 з -Т2о,вт - 1,9 10

Сигнал Р, поступая в блок 12 соотношения, воздействует на клапан 13 подачи аммиака в реактор 3, определяя таким образом соотношение порядка (М Нз): (МОх) = 1,1.

Температуру Т1 ведения процесса в реакторе 3 замеряют датчикои 5 и подают в блок 9 расчета степени очистки в реакторе

3. В блок 9 заводят также сигнал Q расхода газовой фазы от датчика б. На основании сигналов Т1 и Q блок 9 вырабатывает сигнал степени очистки согласно зависимости а = 0 ° 10 ° (0,37 ° 10 Т1-1,98)+ 0,25» 10 Т1 + 100,2, На основании сигнала Р содержания оксидов азота в газовой фазе, подаваемой в реактор 3 каталитической очистки и сигнала степени очистки в этом реакторе блок 10 вырабатывает сигнал расчетной величины содержания оксидов азота в отходящих из реактора 3 газах по формуле IQO а) и далее расчетную величину подают на первый вход схемы 11 сравнения, на второй вход которой подают сигнал реального содержания оксидов азота s отходящих газах, зэмеряемый датчиком 7, При превышении

1664740

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом очистки хвостовых газов от оксидов азота в производстве слабой азотной кислоты на установке, включающей в себя последовательно соединенные абсорбционную колонну и реактор каталитической очистки, путем регулирования подачи орошения в абсорбционную колонну в зависиУ оти. ароиение

Захоюж.

ЮоФа ина

Составитель Г, Огаджанов

Редактор О. Головач Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 2361 Тираж 305 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 реального сигнала над расчетным схема 11 сравнения выдает в блок 12 соотношения корректирующей сигнал, под действием которого в блоке 12 изменяется соотношение подачи (1ч Нз): (NÎX), увеличиваясь вплоть до

1,15 в зависимости от степени рассогласования. При меньшем значении реального сигнала по сравнению с расчетным соотношение (NH3): (NOx) корректируется соответственно в сторону уменьшения.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить точность регулирования подачи аммиака и снизить эа счет этого расход аммиака на 15-16 ф, а также минимизировать суммарное количество аммиака и оксидов азота в атмосферных выбросах. мости от нагрузки колонны по газовой фазе, регулирования подачи аммиака в реактор и измерения расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну и содержания окси-5 дов азота в отходящих из реактора хвостовых газах, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода аммиака, суммарного содержания аммиака и оксидов азота в атмосферных выбросах, 10 дополнительно измеряют температуры сред в реакторе и абсорбционной колонне, по измеренному значению температуры среды в абсорбционной колонне рассчитывают содержание оксидов азота в газе на выходе

15 абсорбционной колонны, по измеренным значениям температуры в реакторе и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну рассчитывают степень очистки газов в реакторе, по рассчитанным значениям со20 держания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны и степени очистки газов в реакторе вычисляют оптимальное содержание оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газах, сравнивают его с

25 измеренным значением и в зависимости от полученного отклонения корректируют подачу а ммиа ка в реа кто р.