Способ управления контактным аппаратом сернокислого производства

 

Изобретение относится к способам управления каталитическими гетерогенными химическими реакциями и может быть использовано в производстве серной кислоты, получаемой окислением диоксида серы. В способе управления аппаратом сернокислого производства стабилизируют температуру газа на входе в первый слой катализатора с помощью регулятора путем байпасирования холодного газа мимо выносного теплообменника, корректируют задание этому регулятору основным регулятором по температуре, измеряемой термопарой, установленной на высоте 1/3-1/4 от входа в слой, уточняют задание регулятором по температуре газа на выходе из слоя, дополнительно измеряют скорость протекания реакции окисления SO2 в SO3 у входа в первый слой катализатора по величине динамического эффекта каталитической реакции. Способ позволяет повысить чувствительность и быстродействие системы управления работой контактного аппарата при колебаниях концентрации диоксида серы и нарушении температурного режима с целью увеличения выхода продукта каталитической реакции и уменьшения экологического загрязнения атмосферы. 1 ил.

Изобретение относится к способам управления каталитическими гетерогенными химическими реакциями и может быть использовано в производстве серной кислоты, получаемой окислением диоксида серы.

Известен способ управления контактными аппаратами при производстве серной кислоты, в котором измеряют расход и температуру перерабатываемого газа, а также концентрацию сернистого ангидрида в нем. Управляющие воздействия формируют в зависимости от значений этих параметров [Патент РФ N 1265139, кл. C 01 B 17/6, 23.10.86) Недостатком способа является инерционность и значительная погрешность системы управления, что ведет к уменьшению производительности и выходу сернистого газа в окружающую среду.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления контактным аппаратом, по которому для обеспечения устойчивой работы аппарата стабилизируют температуру газа на входе в первый слой катализатора с помощью регулятора путем байпасирования холодного газа мимо выносного теплообменника. Задание этому регулятору корректируется основным регулятором по температуре, измеряемой термопарой, которая установлена на высоте 1/3- 1/4 от входа в слой и уточняется регулятором по температуре газа на выходе из слоя [А.Г. Амелин. Технология серной кислоты. -М.: Химия, 1983, с. 299-303].

Недостатком этого способа является его инерционность, низкая чувствительность слежения за изменением концентрации диоксида серы, в результате чего в отдельные промежутки времени режим работы контактного аппарата может оказаться не оптимальным, что означает понижение степени контактирования и увеличение выброса сернистого газа в атмосферу с вредными экологическими последствиями.

Задача, которую решает изобретение, состоит в увеличении чувствительности и быстродействия системы управления работой контактного аппарата при колебаниях концентрации диоксида серы и нарушении температурного режима, с целью увеличения выхода продукта каталитической реакции и уменьшения экологического загрязнения атмосферы.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе управления аппаратом сернокислого производства, по которому стабилизируют температуру газа на входе в первый слой катализатора с помощью регулятора путем байпасирования холодного газа мимо выносного теплообменника, корректируют задание этому регулятору основным регулятором по температуре, измеряемой термопарой, установленной на высоте 1/3 - 1/4 от входа в слой, уточняют задание регулятором по температуре газа на выходе из слоя, дополнительно измеряют скорость протекания реакции окисления SO2 в SO3 у входа в первый слой катализатора по величине динамического эффекта каталитической реакции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема установки для осуществления управления контактным аппаратом по предлагаемому способу.

Блок-схема содержит контактный аппарат 1, катализатор 2, термопары 3, 4, 5, регуляторы температуры 6, 7, 8, датчик динамического эффекта реакции (ДЭР) 9, преобразователь 10, заслонку 11.

Способ осуществляют следующим образом. Контролируют температуру газа на входе в первый слой катализатора термопарой 3, на высоте 1/3-1/4 от входа в первый слой термопарой 4, и на выходе из слоя термопарой 5. При изменении концентрации SO2 на входе в аппарат в первую очередь изменяется температура газа на выходе из слоя. В результате чего регулятор 8 корректирует задание регулятору 7, который изменит задание регулятору 6. Последний формирует сигнал на заслонку 11 для изменения температуры газа на вход в аппарат. Такое регулирование температуры происходит до тех пор, пока степень превращения вещества, а соответственно и скорость реакции окисления SO2 не достигает расчетного оптимального значения для первого слоя катализатора, что и фиксируется датчиком ДЭР 9. С этого момента контролируют скорость химической реакции окисления по контуру, состоящему из датчика ДЭР 9, преобразователя 10, преобразователя 6 и заслонки 11, обеспечивая при этом безинерционный контроль за малейшими колебаниями концентрации диоксида серы. При изменении концентрации SO2 на входе в контактный аппарат датчик ДЭР 9 фиксирует изменение скорости окисления диоксида серы. Преобразователь 10 воздействует на регулятор 6, который, в свою очередь, формирует управляющий сигнал для управления заслонкой 11 и для изменения температуры газа на входе в реактор. При этом сигнал датчика 9 пропорционален скорости реакции окисления в соответствии с выражением (см. "Поверхность" 1993. N 11. c. 122): f0 = Pr - P = GJ, (1) где J - скорость химической каталитической реакции; f0 - динамический эффект каталитической реакции; Pr - давление газа на поверхность катализатора; P - давление газа на стенки реактора; G - коэффициент, зависящий от импульсов молекул реагирующих веществ и продуктов реакции.

Оцениваем величину динамического эффекта реакции окисления SO2, возникающего при производстве серной кислоты контактным методом, при температуре газовой смеси на входе в первый слой контактной массы: T = 400oC, давлении газовой смеси: P = 105 Па и содержании SO2: 7%.

Подставляя приведенные данные в выражения (1) и учитывая, что реакция окисления протекает в соответствии с уравнением: 2SO2 + O2 = 2SO33, получаем следующее значение динамического эффекта: f0 = -0,824 102 Па.

При изменении концентрации SO2 на 0,01% от номинального приращение динамического эффекта составит f0 = 1,2 Па. Данное отклонение регистрируют с помощью различных датчиков силы.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность и быстродействие системы управления работой контактного аппарата при колебаниях концентрации диоксида серы и нарушении температурного режима, с целью увеличения выхода продукта каталитической реакции и уменьшения экологического загрязнения атмосферы.

Формула изобретения

Способ управления аппаратом сернокислого производства, по которому стабилизируют температуру газа на входе в первый слой катализатора с помощью регулятора путем байпасирования холодного газа мимо выносного теплообменника, корректируют задание этому регулятору основным регулятором по температуре, измеряемой термопарой, установленной на высоте 1/3 - 1/4 от входа в слой, уточняют задание регулятором по температуре газа на выходе из слоя, отличающийся тем, что дополнительно измеряют скорость протекания реакции окисления SO2 в SO3 у входа в первый слой катализатора по величине динамического эффекта каталитической реакции.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов и может быть использовано в нефтехимической промышленности: в производстве стирола дегидрированием этилбензола, получении стирола дегидратацией метилфенилкарбинола, получении а-метилстирола дегидрированием изопропилбензола, в производстве дивинилбензола дегидрированием диэтилбензола и др

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических производств синтеза простых полиэфиров и может быть использовано, например, в производстве эластичных полиуретанов в химической промышленности и др

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом выращивания микроорганизмов, и может быть использовано при производстве дрожжей хлебопекарных

Изобретение относится к промышленности синтетического каучука, а именно к области контроля качественных параметров в процессах полимеризации в растворе, средневязкостного молекулярного веса и полидисперсности

Изобретение относится к способам автоматического управления процессами разделения жидкостных полидисперсных систем (эмульсий, суспензий) в центробежных аппаратах

Изобретение относится к области производства товарных нефтепродуктов в отраслях нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано в товарно-сырьевых производствах, на нефтебазах и танкерах-смесителях для смешения товарных мазутов (котельных и технологических топлив, судовых мазутов) на стационарных установках и передвижных смесительных модулях

Изобретение относится к области автоматизации полимеризационных процессов и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности, в частности при производстве лакокрасочных материалов

Изобретение относится к экологии в части получения чистой питьевой воды и очистке промышленных сточных вод комбинированным электрореагентным способом, которое найдет широкое применение в народном хозяйстве при приготовлении пищевых продуктов, медицинских препаратов, алкогольных и безалкогольных напитков, а также получения высококачественной технической воды из сточных вод
Изобретение относится к способу получения серной кислоты контактным методом

Изобретение относится к способам окисления двуокиси серы в трехокись и может быть использовано в производстве серной кислоты

Изобретение относится к аппаратурному оформлению производства серной кислоты из отработанных кислот и других серосодержащих отходов
Изобретение относится к химической области и может быть использовано для окисления диоксида серы в триоксид в производстве серной кислоты из самородной серы или в процессе очистки серосодержащих промышленных газовых выбросов
Изобретение относится к способам очистки сернистого обжигового газа преимущественно при производстве серной кислоты

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при управлении процессом получения серной кислоты из отходящих серосодержащих газов

Изобретение относится к способам очистки горячих обжиговых газов в производстве серной кислоты, диоксида серы, сульфитных солей и подобных процессов
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве серной кислоты из отходящих газов металлургических производств, содержащих диоксид серы

Изобретение относится к аппаратурному оформлению абсорбционной установки в технологической схеме производства серной кислоты
Наверх