RU2073640C1 - Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production - Google Patents
Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073640C1 RU2073640C1 RU94018890A RU94018890A RU2073640C1 RU 2073640 C1 RU2073640 C1 RU 2073640C1 RU 94018890 A RU94018890 A RU 94018890A RU 94018890 A RU94018890 A RU 94018890A RU 2073640 C1 RU2073640 C1 RU 2073640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- layer
- contact apparatus
- sulfur dioxide
- value
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при управлении процессом получения серной кислоты из отходящих серосодержащих газов. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and can be used to control the process of producing sulfuric acid from waste sulfur-containing gases.
Известен способ получения трехокиси серы путем окисления двуокиси серы (а. с. N 301985), при котором двуокись серы окисляют кислородом воздуха при повышенной температуре в адиабатическом реакторе с несколькими слоями катализатора с использованием стабилизации температуры реакционной смеси. При этом для повышения производительности процесса стабилизируют наивысшую допустимую температуру реакционной смеси на выходе из первого слоя катализатора путем изменения температуры реакционной смеси на входе в первый слой или изменением количества реакционной смеси, поступающей на первый слой, или тем и другим одновременно. A known method of producing sulfur trioxide by oxidation of sulfur dioxide (a.s. N 301985), in which sulfur dioxide is oxidized with atmospheric oxygen at an elevated temperature in an adiabatic reactor with several catalyst beds using temperature stabilization of the reaction mixture. In order to increase the productivity of the process, the highest permissible temperature of the reaction mixture at the outlet of the first catalyst layer is stabilized by changing the temperature of the reaction mixture at the entrance to the first layer or by changing the amount of reaction mixture entering the first layer, or both at the same time.
Общим с заявляемым изобретением является то, что в аналоге стабилизируют температуру на выходе первого слоя путем изменения температуры реакционной смеси на входе в первый слой. Такой способ применим только для высоких более 7% концентраций SO2 во входном потоке, поскольку регулирование температуры на входе в слой ведется добавлением перед первым слоем холодного воздуха с температурой 30oC. По известному способу стабилизируют температуру только на выходе из первого слоя. Такое управление приемлемо лишь в случае, когда интенсивность и частота возмущений по концентрации SO2 и расходу газа невелики, что не соответствует условиям эксплуатации сернокислотных производств, работающих на отходящих газах цветной металлургии.In common with the claimed invention is that, in an analog, the temperature at the outlet of the first layer is stabilized by changing the temperature of the reaction mixture at the entrance to the first layer. This method is applicable only for high concentrations of SO 2 in the input stream, since the temperature at the inlet to the layer is controlled by adding cold air at a temperature of 30 ° C in front of the first layer. The known method only stabilizes the temperature at the outlet of the first layer. Such control is acceptable only when the intensity and frequency of disturbances in the concentration of SO 2 and gas flow are small, which does not correspond to the operating conditions of sulfuric acid plants operating on waste gases from non-ferrous metallurgy.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления контактным аппаратом сернокислотного производства [1] при котором стабилизируют температуру на выходе первого слоя катализатора воздействием на температуру в слое катализатора путем регулирования подачи холодной части исходной газовой смеси на вход контактного аппарата. Измеряют общий расход исходной газовой смеси, ее температуру и концентрацию диоксида серы в исходной газовой смеси. Осуществляют стабилизацию общего расхода исходной газовой смеси и регулирование температуры исходной газовой смеси изменением подачи холодной части исходной газовой смеси на вход контактного аппарата с коррекцией по концентрации диоксида серы в исходной газовой смеси и температуре в слое катализатора, а при регулировании температуры в слое катализатора вводят коррекцию по общему расходу исходной газовой смеси. Общим между прототипом и заявляемым изобретением является то, что стабилизируют температуру на выходе первого слоя изменением подачи холодной части исходной газовой смеси на вход контактного аппарата. Однако в условиях резких (от 1 до 8%) колебаний концентраций диоксида серы в газах, частота которых составляет порядка 3•10-2Гц, отсутствия возможности измерения концентрации диоксида серы перед слоями, невозможно стабилизировать расход газа и температуру на выходе всех слоев по способу прототипа при утилизации отходящих газов периодически работающих агрегатов пирометаллургических цехов.The closest in technical essence and the achieved result is a method for controlling a sulfuric acid production contact apparatus [1] in which the temperature at the outlet of the first catalyst layer is stabilized by influencing the temperature in the catalyst layer by controlling the supply of the cold part of the initial gas mixture to the input of the contact apparatus. The total flow rate of the feed gas mixture, its temperature and the concentration of sulfur dioxide in the feed gas mixture are measured. The total flow rate of the feed gas mixture is stabilized and the temperature of the feed gas mixture is controlled by changing the supply of the cold part of the feed gas mixture to the input of the contact apparatus with correction according to the concentration of sulfur dioxide in the feed gas mixture and the temperature in the catalyst layer, and when controlling the temperature in the catalyst layer, correction the total flow rate of the original gas mixture. Common between the prototype and the claimed invention is that they stabilize the temperature at the outlet of the first layer by changing the supply of the cold part of the source gas mixture to the input of the contact apparatus. However, under conditions of sharp (from 1 to 8%) fluctuations in the concentration of sulfur dioxide in gases, the frequency of which is of the order of 3 • 10 -2 Hz, the inability to measure the concentration of sulfur dioxide in front of the layers, it is impossible to stabilize the gas flow rate and temperature at the outlet of all layers by the method prototype for the disposal of exhaust gases of periodically operating units of pyrometallurgical shops.
Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи. В условиях резких (от 1 до 8) колебаний концентрации диоксида серы в газах, частота которых составляет порядка 3•10-2Гц (например, в периоды времени, когда через каждые 5-10 минут конвертеры выводят из под дутья) необходимо повысить степень контактирования контактных аппаратов сернокислотного производства. При реализации изобретения может быть получен технический результат: замедление старения катализатора, стабилизацию его активности в контактном аппарате в условиях резких и частых изменений входной концентрации диоксида серы.The claimed invention is aimed at solving the following problem. Under conditions of sharp (from 1 to 8) fluctuations in the concentration of sulfur dioxide in gases, the frequency of which is of the order of 3 • 10 -2 Hz (for example, in periods of time when the converters are removed from the blast every 5-10 minutes), it is necessary to increase the degree of contacting contact apparatus for sulfuric acid production. When implementing the invention, a technical result can be obtained: slowing down the aging of the catalyst, stabilizing its activity in the contact apparatus under conditions of sharp and frequent changes in the input concentration of sulfur dioxide.
Для решения поставленной задачи измеряют концентрацию диоксида серы в газах на входе в контактный аппарат, регулируют температуру на входе и выходе слоев катализатора. В случае превышения концентрации диоксида серы порогового значения задания по температуре на выходе контактных слоев устанавливается на уровне нижних технологических границ. В этом случае в условиях резких колебаний концентраций диоксида серы не произойдет спекание массы катализатора и снижении его активности. Если же средняя концентрация диоксида серы ниже порогового значения, то задание по температуре на выходе контактных слоев устанавливается на уровне верхних технологических границ. В этом случае теплосодержание контактного аппарата поддеpживается на максимально возможном уровне, и не образуется конденсации кислоты на поверхности катализатора, которая ведет к образованию корки на катализаторе и нарушению стабильности активности катализатора. To solve this problem, measure the concentration of sulfur dioxide in gases at the inlet to the contact apparatus, control the temperature at the inlet and outlet of the catalyst layers. If the concentration of sulfur dioxide is exceeded, the threshold value for the task at the exit temperature of the contact layers is set at the level of the lower technological boundaries. In this case, under conditions of sharp fluctuations in the concentration of sulfur dioxide, sintering of the catalyst mass and a decrease in its activity will not occur. If the average concentration of sulfur dioxide is below a threshold value, then the temperature task at the output of the contact layers is set at the level of the upper technological boundaries. In this case, the heat content of the contact apparatus is maintained at the highest possible level, and acid condensation does not form on the surface of the catalyst, which leads to the formation of a crust on the catalyst and a violation of the stability of the activity of the catalyst.
На чертеже показана схема установки, реализующей способ автоматического управления контактным аппаратом. Установка содержит слои катализатора 1, 2, 3, теплообменники 4, 5, 6, узлы смешения 7, 8, 9 исходной газовой смеси с подогретой газовой смесью, датчики измерения температуры 10, 11, 12, 13, 14, 15 на входе и выходе контактных слоев, вычислительные устройства 16, 17, 18, 19 для расчета задания по температуре на выходе и входе контактных слоев, цифровые регуляторы 20, 21, 22 и исполнительные механизмы 23, 24, 25, соединенные с регулирующими дросселями, газоанализатор 25. Установка работает следующим способом. Сигнал о концентрации диоксида серы в исходной газовой смеси перед контактным аппаратом поступает в вычислительное устройство 19, которое сравнивает значение концентрации с пороговым значением и в случае превышения порогового значения выдает в вычислительные устройства 16, 17, 18 задания по температуре на выходе контактных слоев на уровне нижних технологических границ, а если концентрация диоксида серы меньше порогового значения, то на уровне верхних технологических границ. Вычислительные устройства 16, 17, 18 определяют величину отклонения температур на выходе контактных слоев от заданных значений по математическому выражению
ΔTвых.i= Tвых.i-Tвых.зд.i,
где Твых.i значение температуры на выходе i-го слоя;
Твых.зд.i заданное значение температуры на выходе i-го слоя. Затем вычислительные устройства 16, 17, 18 рассчитывают величину коррекции задания по температуре на выходе i-го слоя в обратной зависимости от отклонения температуры на выходе каждого из слоев 1, 2, 3 от заданных значений по математическому выражению
ΔTвх.зд.i= - ki•ΔTвых.i,
где ki коэффициент пропорциональности для i-го слоя.The drawing shows a diagram of an installation that implements a method of automatic control of the contact apparatus. The installation contains catalyst layers 1, 2, 3, heat exchangers 4, 5, 6, mixing units 7, 8, 9 of the initial gas mixture with a heated gas mixture, temperature sensors 10, 11, 12, 13, 14, 15 at the inlet and outlet contact layers, computing devices 16, 17, 18, 19 for calculating the task of the temperature at the output and input of the contact layers, digital controllers 20, 21, 22 and actuators 23, 24, 25 connected to the control chokes, gas analyzer 25. The installation works in the following way. The signal about the concentration of sulfur dioxide in the initial gas mixture in front of the contact apparatus is supplied to the computing device 19, which compares the concentration value with the threshold value and, if the threshold value is exceeded, issues to the computing devices 16, 17, 18 a task for the temperature at the output of the contact layers at the lower level technological boundaries, and if the concentration of sulfur dioxide is less than the threshold value, then at the level of the upper technological boundaries. Computing devices 16, 17, 18 determine the magnitude of the deviation of the temperatures at the output of the contact layers from the specified values by mathematical expression
ΔT out.i = T out.i -T out.i ,
where T o.i is the temperature at the output of the i-th layer;
T ozdzi i setpoint temperature at the output of the i-th layer. Then, the computing devices 16, 17, 18 calculate the correction value of the task by the temperature at the output of the i-th layer inversely with the deviation of the temperature at the output of each of the layers 1, 2, 3 from the set values according to the mathematical expression
ΔT inlet ii = - k i • ΔT out.i ,
where k i is the coefficient of proportionality for the i-th layer.
После этого рассчитывается величина нового, скорректированного задания по температуре на входе каждого из слоев 1, 2, 3 по математическому выражению
Tвх.зд.i= Tвх.зд.(i-1)+ΔTвх.зд.i,
где Твх.зд. (i-1) предыдущее задание по температуре на входе i-го слоя, oC.After that, the value of the new, adjusted task by the temperature at the input of each of the layers 1, 2, 3 is calculated by the mathematical expression
T input i = T input (i-1) + ΔT input i ,
where T int. (i-1) previous task on the temperature at the entrance of the i-th layer, o C.
Вычисление задания по температуре на входе слоев поступают в цифровые регуляторы 20, 21, 22, которые рассчитывают величину и знак управляющих импульсов для исполнительных механизмов 23, 24, 25 по математическому выражению
Δτi= k2i•(Tвх.i-Tвх.зд.i) ,
где Δτi длительность управляющего импульса, сек;
k2i постоянный коэффициент, сек/oC.The calculation of the task according to the temperature at the input of the layers is supplied to the digital controllers 20, 21, 22, which calculate the magnitude and sign of the control pulses for the actuators 23, 24, 25 by mathematical expression
Δτ i = k 2i • (T input i -T input Ii ),
where Δτ i the duration of the control pulse, sec;
k 2i constant coefficient, sec / o C.
Затем цифровые регуляторы 19, 20, 21 включают исполнительные механизмы 23, 24, 25 в соответствии с величиной Δτi и поворачивают дроссельные заслонки, которые изменяют долю поступления холодной части исходной газовой смеси в теплообменники из узлов смешения 7, 8, 9.Then, the digital controllers 19, 20, 21 turn on the actuators 23, 24, 25 in accordance with the Δτ i value and turn the throttle valves, which change the proportion of the cold part of the initial gas mixture entering the heat exchangers from the mixing units 7, 8, 9.
Пример
Эксперимент проводили на 3-х слойном контактном аппарате в сернокислотном цехе комбината "Североникель". Газ непрерывно поступал от печей КС рафинировочного цеха и периодически от конвертеров медеплавильного и плавильного цехов. К началу проведения эксперимента на контактном аппарате были следующие регламентные параметры:
Концентрация диоксида серы на входе в контактный аппарат 4,2%
Расход газа 45 тыс.м3/час
Особенность технологической ситуации заключалась в том, что на данный контактный аппарат не поступал газ от непрерывно работающих печей КС, поэтому концентрация диоксида серы перед контактным аппаратом изменялась резко с амплитудой от 3 до 4% с интервалами 5-10 минут. В таких условиях аппаратчик не мог своевременно с достаточной точностью выставлять задания по температуре на выходе контактных слоев. Степень контактирования в это время составляла порядка 95,8% Исходные значения температур на входе и выходе контактных слоев приведены в таблице 1. К моменту начала эксперимента средняя концентрация диоксида серы изменялась и составляла 4,6% Расход газа через контактный аппарат остался на прежнем уровне 45 тыс.м3/час. Управление было переведено в автоматический режим. Пороговое значение было установлено на уровне 4,5% Вычислительное устройство 19 выдавало задания на выходе контактных аппаратов на уровне нижних технологических границ. Через 16 минут процесс контактирования характеризовался режимными параметрами, приведенными в таблице 2. Затем средняя концентрация диоксида серы в газе изменялась и через 1 час составляла 3,8% Расход газа через контактный аппарат составлял 45 тыс. м3/час. Задание по температуре на выходе из слоев вычислительным устройством 19 было выставлено на уровне верхних технологических ограничений. Значения режимных параметров процесса контактирования приведены в таблице 3. Степень контактирования за время эксперимента составляла 96,4%
Таким образом, в условиях резких и частых изменений концентраций диоксида серы в газах перед контактным аппаратом, управление процессом по заявляемому способу позволяет повысить степень контактирования контактного аппарата.Example
The experiment was carried out on a 3-layer contact apparatus in the sulfuric acid workshop of the Severonickel plant. Gas was continuously supplied from the furnaces of the compressor station of the refining shop and periodically from the converters of the smelting and smelting shops. By the beginning of the experiment, the following regulatory parameters were on the contact apparatus:
The concentration of sulfur dioxide at the entrance to the contact apparatus of 4.2%
Gas consumption 45 thousand m 3 / hour
A specific feature of the technological situation was that gas was not supplied to the contact apparatus from continuously operating KS furnaces; therefore, the sulfur dioxide concentration in front of the contact apparatus changed sharply with an amplitude of 3 to 4% at intervals of 5-10 minutes. Under such conditions, the apparatchik could not promptly set the tasks for the temperature at the exit of the contact layers with sufficient accuracy. The degree of contact at this time was about 95.8%. The initial values of the temperatures at the inlet and outlet of the contact layers are shown in Table 1. By the time the experiment began, the average concentration of sulfur dioxide was changing and amounted to 4.6%. The gas flow through the contact apparatus remained at the same level 45 thousand m 3 / hour. Management has been switched to automatic mode. The threshold value was set at 4.5%. Computing device 19 issued tasks at the output of contact devices at the level of lower technological boundaries. After 16 minutes, the contacting process was characterized by the operating parameters shown in Table 2. Then, the average concentration of sulfur dioxide in the gas changed and after 1 hour was 3.8%. The gas flow through the contact apparatus was 45 thousand m 3 / h. The task of the temperature at the exit from the layers by the computing device 19 was set at the level of upper technological limitations. The values of the operational parameters of the contacting process are given in table 3. The degree of contacting during the experiment was 96.4%
Thus, in the conditions of sharp and frequent changes in the concentrations of sulfur dioxide in the gases in front of the contact apparatus, process control by the present method allows to increase the degree of contacting of the contact apparatus.
Claims (1)
ΔTвых.i= Tвых.i-Tвых.зд.i,
где Tвых.i значение температуры на выходе i-го слоя;
Tвых.зд.i заданное значение температуры на выходе i-го слоя,
определяют величину коррекции задания по температуре на входе i-го слоя в обратной зависимости от отклонения температуры на выходе i-го слоя от заданного значения по математическому выражению
ΔTвх.зд.i= - Ki•ΔTвых.i,
где Ki коэффициент пропорциональности для i -го слоя, затем изменяют задание по температуре на входе i-го слоя на величину вычисленной коррекции.A method for automatically controlling a contact apparatus for sulfuric acid production, including controlling the temperature at the inlet and outlet of the first catalyst layer by changing the supply of the cold part of the initial gas mixture to the input of the contact apparatus, characterized in that the temperature target at the outlet of all catalyst layers is set depending on the deviation of the average concentration value sulfur dioxide in gases at the entrance to the contact apparatus from a threshold value, while if the concentration of sulfur dioxide is higher than the threshold value, the reference temperature is set at a lower process limit, and if lower, the process at the upper limit then further define the temperature deviation from the nominal value at the output of the mathematical expression layer
ΔT out.i = T out.i -T out.i ,
where T o.i is the temperature at the output of the i-th layer;
T ozdzi i setpoint temperature at the output of the i-th layer,
determine the correction value of the task according to the temperature at the input of the i-th layer inversely to the deviation of the temperature at the output of the i-layer from the set value by mathematical expression
ΔT inlet ii = - K i • ΔT out.i ,
where K i is the proportionality coefficient for the i-th layer, then the task on the temperature at the input of the i-th layer is changed by the value of the calculated correction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94018890A RU2073640C1 (en) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94018890A RU2073640C1 (en) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94018890A RU94018890A (en) | 1996-04-10 |
RU2073640C1 true RU2073640C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=20156337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94018890A RU2073640C1 (en) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2073640C1 (en) |
-
1994
- 1994-05-25 RU RU94018890A patent/RU2073640C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1265139, кл. С 01 В 17/76, 1986. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94018890A (en) | 1996-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105597537B (en) | Denitration control method based on Prediction and Control Technology | |
DE69113164D1 (en) | Method and device for controlling a process. | |
RU2073640C1 (en) | Method of automatically operating contact apparatus in sulfuric acid production | |
ATE106269T1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CATALYTIC AND/OR THERMAL POST-COMBUSTION OF PROCESS EXHAUST AIR. | |
US5425928A (en) | Procedure for regulating the quantity of a processing medium that is used to reduce the nitrogen monoxide content in the exhaust gases generated by combustion processes | |
RU2073639C1 (en) | Method of operating contact apparatus in sulfuric acid production | |
DK0561723T3 (en) | Method and apparatus for controlling the amount of air by post-burning in a flue gas collector of a metallurgical reactor | |
ATE26166T1 (en) | METHOD FOR CONTROLLING EXCESS AIR ON FURNACES AND CONTROL DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS. | |
JPS55134120A (en) | In-furnace pressure control unit in converter waste gas treating apparatus | |
SU688514A1 (en) | Method of automatic control of pyrolysis process | |
SU1000457A2 (en) | Method for automatically controlling hydropurification | |
SU689716A1 (en) | Alunite ore reduction method | |
SU948879A1 (en) | Method for controlling process for producing thermic phosphoric acid from phosphorus-contaning slurries | |
SU986445A1 (en) | Method of automatic control of rectification process | |
SU1004480A1 (en) | Method for controlling ore roasting in fluidized bed | |
SU1437348A1 (en) | Method of automatic control of process of calcining sulfur-containing material in fluidized-bed furnace | |
JPS61276624A (en) | Method for controlling oxygen-enriched combustion and controlling device thereof | |
SU402538A1 (en) | METHOD OF MANAGING THE PROCESS OF THERMAL PROCESSING OF SOAP | |
SU611901A1 (en) | Method of automatic regulation of urea melt distillation process | |
SU1333632A1 (en) | Apparatus for automatic control of process of concentration of sulfuric anhydride in sulfuric acid production | |
SU887575A1 (en) | Method of butadiene polymerization process control in solution | |
SU981342A1 (en) | Device for automatically controlling bitumen oxidation | |
SU692880A1 (en) | Method of control of oxydative leaching of pyrrotine concentrates | |
SU1535820A1 (en) | Method of automatic control of multilayer catalytic reactor with interlayer heat exchangers of sulfuric acid production | |
SU893857A1 (en) | Method of automatic control of sulphur-containing raw material annealing process in boiling layer furnaces |