RU2186021C2 - System controlling process of hydroxylaminesulfate winning - Google Patents

System controlling process of hydroxylaminesulfate winning Download PDF

Info

Publication number
RU2186021C2
RU2186021C2 RU99126541/12A RU99126541A RU2186021C2 RU 2186021 C2 RU2186021 C2 RU 2186021C2 RU 99126541/12 A RU99126541/12 A RU 99126541/12A RU 99126541 A RU99126541 A RU 99126541A RU 2186021 C2 RU2186021 C2 RU 2186021C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
hydrogen
mixer
oxygen
nitric oxide
Prior art date
Application number
RU99126541/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99126541A (en
Inventor
А.П. Болдырев
В.В. Алексеев
А.А. Огарков
нов И.В. Лукь
И.В. Лукьянов
В.Н. Земсков
О.А. Бегина
А.М. Котельников
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Куйбышевазот"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Куйбышевазот" filed Critical Закрытое акционерное общество "Куйбышевазот"
Priority to RU99126541/12A priority Critical patent/RU2186021C2/en
Publication of RU99126541A publication Critical patent/RU99126541A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2186021C2 publication Critical patent/RU2186021C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: production of synthetic fibers and polyamide resins. SUBSTANCE: invention refers to automatization of technological processes of synthesis of hydroxylaminesulfate from nitrogen oxide with catalytic oxidation of ammonia. System controlling process makes it feasible to raise accuracy of control over ratio of key flows and temperature in contact apparatuses and reactors with allowance for restrictions for technological parameters. It increases conversion of reagents and safety of process which in the long run improves qualitative indices and raises productivity of plant employed in process. EFFECT: improved qualitative indices and raised productivity of plant. 1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации технологических процессов синтеза гидроксиламинсульфата из окиси азота при каталитическом окислении аммиака и может быть использовано для получения капролактама в производстве синтетических волокон и полиамидных смол. The present invention relates to the field of automation of technological processes for the synthesis of hydroxylamine sulfate from nitric oxide during the catalytic oxidation of ammonia and can be used to produce caprolactam in the production of synthetic fibers and polyamide resins.

Известен способ получения гидроксиламинсульфата каталитическим восстановлением окиси азота При этом смесь газообразного аммиака, водяного пара и кислорода подают в контактный аппарат, где аммиак окисляется на платино-родиевых сетках и далее смесь подают в другой контактный аппарат, куда добавляют небольшое количество водорода. Затем образовавшаяся окись азота с водородом подается в реактор синтеза, заполненный суспензией катализатора в серной кислоте. Полученный продукт отводят через фильтр на склад готовой продукции. Синтез гидроксиламина проводят при регулировании заданного соотношения компонентов (аммиак - кислород; аммиак - пар; окись азота - водород) при заданной температуре и давлении. Выделяющееся тепло реакции используют для получения водяного пара с помощью котла-утилизатора [Производство капролактама/Под ред. В.И. Овчинникова и В.П. Рушинского. М.: Химия, 1977, стр. 136-143]. A known method of producing hydroxylamine sulfate by catalytic reduction of nitric oxide. In this case, a mixture of gaseous ammonia, water vapor and oxygen is supplied to the contact apparatus, where ammonia is oxidized on platinum-rhodium networks and then the mixture is fed to another contact apparatus, where a small amount of hydrogen is added. Then the formed nitric oxide with hydrogen is fed into the synthesis reactor, filled with a suspension of the catalyst in sulfuric acid. The resulting product is taken through a filter to a finished product warehouse. The synthesis of hydroxylamine is carried out by regulating a given ratio of components (ammonia - oxygen; ammonia - steam; nitric oxide - hydrogen) at a given temperature and pressure. The reaction heat generated is used to produce water vapor using a recovery boiler [Caprolactam Production / Ed. IN AND. Ovchinnikova and V.P. Rushinsky. M .: Chemistry, 1977, pp. 136-143].

Недостатком указанного способа получения гидроксиламина является невысокая точность регулирования параметров процесса. The disadvantage of this method of producing hydroxylamine is the low accuracy of the regulation of process parameters.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (система) для управления процессом контактного окисления в производстве азотной кислоты, содержащиеся контуры регулирования (датчик - регулятор - клапан) расходов аммиака, воздуха (кислорода), датчики температуры процесса окисления; датчики температуры и давления аммиака и окружающей среды. Устройство реализовано с использованием микропроцессорной техники, (микроЭВМ), в которой находятся блоки вычисления соотношения "аммиак - воздух", блоки ввода и вывода информации для управления процессом и блоки выдачи управляющих воздействий на клапан. В зависимости от температуры аммиака корректируют температуру процесса окисления и отключают блок коррекции температуры в зависимости от соотношения "аммиак - воздух" [Патент РФ 2114056, МПК 6 С 01 В 21/38, G 05 D 27/00 от 23.06.96. Бюл. 18, 1998]. Closest to the proposed invention is a device (system) for controlling the contact oxidation process in the production of nitric acid, contained control loops (sensor - regulator - valve) of ammonia, air (oxygen) consumption, temperature sensors of the oxidation process; temperature and pressure sensors for ammonia and the environment. The device is implemented using microprocessor technology (microcomputers), in which there are blocks for calculating the ammonia-air ratio, blocks for input and output of information for process control, and blocks for issuing control actions to the valve. Depending on the temperature of ammonia, the temperature of the oxidation process is adjusted and the temperature correction unit is turned off depending on the ammonia-air ratio [RF Patent 2114056, IPC 6 C 01 B 21/38, G 05 D 27/00 of 06/23/96. Bull. 18, 1998].

Недостатками устройства являются ограниченная область применения (нельзя использовать в других производствах), недостаточно высокая точность регулирования параметров процесса и, как следствие, ухудшение качества целевого продукта, так как при регулировании не учитываются ограничения на соотношение параметров, что также снижает безопасность проведения процесса. The disadvantages of the device are the limited scope (can not be used in other industries), insufficiently high accuracy of regulation of process parameters and, as a result, deterioration of the quality of the target product, since the regulation does not take into account restrictions on the ratio of parameters, which also reduces the safety of the process.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения и повышение точности регулирования параметров. The aim of the invention is to expand the scope and increase the accuracy of regulation of parameters.

Поставленная цель достигается тем, что известная система управления процессом получения гидроксиламинсульфата, осуществляемого в последовательно соединенных смесителях, контактных аппаратах и реакторах, содержащая контуры регулирования (датчик - регулятор - клапан) расхода аммиака и кислорода в смеситель, датчики температуры окисления в контактных аппаратах, контуры регулирования температуры в реакторах водой, блок вычисления соотношения расходов "аммиак - кислород", реализованного в микроЭВМ, соединенной со входами и выходами указанных датчиков и регуляторов, дополнительно содержит контуры регулирования расхода пара в первый смеситель, контуры регулирования расхода водорода во второй и третий смеситель, датчик контроля расхода окиси азота в реактор, отсечные клапана, установленные на газопроводах аммиака, кислорода, пара, водорода, окиси азота, блоки вычисления соотношений "аммиак - пар", "аммиак - водород", "окись азота - водород", блок контроля ограничений по температуре в контактных аппаратах и реакторах, при этом выходы датчиков расхода пара, водорода, окиси азота, температуры соединены со входами микроЭВМ, выходы которой соединены со входами регуляторов расхода аммиака, кислорода, водорода и воды и входами отсекающих клапанов на газопроводах аммиака, кислорода, пара, водорода, окиси азота. Кроме того, блоки вычисления соотношений "аммиак - пар", "аммиак - водород", "окись азота - водород" и блоки контроля ограничений по температуре в контактных аппаратах и реакторах реализованы в модульном исполнении в микроЭВМ. This goal is achieved by the fact that the known control system for the process of producing hydroxylamine sulfate, carried out in series connected mixers, contact devices and reactors, containing control loops (sensor - regulator - valve) of the flow of ammonia and oxygen into the mixer, oxidation temperature sensors in contact devices, control loops temperature in reactors with water, a unit for calculating the ratio of the flow rates "ammonia - oxygen" implemented in a microcomputer connected to the inputs and outputs of the decree sensors and regulators, additionally contains circuits for regulating the flow of steam into the first mixer, circuits for regulating the flow of hydrogen into the second and third mixer, a sensor for controlling the flow of nitric oxide into the reactor, shut-off valves installed on gas pipelines of ammonia, oxygen, steam, hydrogen, nitric oxide, blocks for calculating the ratios of ammonia-steam, ammonia-hydrogen, nitric oxide-hydrogen, a control unit for temperature limits in contact devices and reactors, while the outputs of the flow sensors for steam, hydrogen, nitric oxide, Temperature microcomputer connected to the inputs, the outputs of which are connected to the inputs of ammonia flow controllers, oxygen, hydrogen and water input to slam pipelines ammonia, oxygen, steam, hydrogen, nitrogen oxide. In addition, the units for calculating the ratios of ammonia – vapor, ammonia – hydrogen, nitric oxide – hydrogen, and temperature limit control units in contact devices and reactors are implemented in a modular form in a microcomputer.

Совокупность дополнительных устройств в сочетании с известными придают системе управления новые свойства, обеспечивающие повышение точности регулирования соотношения исходных потоков и температуры процесса окисления аммиака и синтеза гидроксиламинсульфата, а учет ограничений на параметры процесса повышают его безопасность и расширяем область применения системы для аналогичных производств. The combination of additional devices in combination with the known ones gives the control system new properties that increase the accuracy of controlling the ratio of the initial flows and temperature of the process of ammonia oxidation and the synthesis of hydroxylamine sulfate, and taking into account restrictions on the process parameters increase its safety and expand the scope of the system for similar plants.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема системы управления процессом получения гидроксиламинсульфата (ГАС) прямым каталитическим синтезом из водорода и окиси азота, получаемой окислением аммиака с последующим восстановлением избытка кислорода водородом и конденсацией пара из газовой смеси. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a process control system for the production of hydroxylamine sulfate (HAC) by direct catalytic synthesis from hydrogen and nitric oxide, obtained by oxidation of ammonia, followed by recovery of excess oxygen with hydrogen and vapor condensation from the gas mixture.

Условно показана одна технологическая линия (из пяти работающих). Conventionally shown one production line (out of five working).

Система включает аппараты 1-7, где 1, 3, 5 - эжекторные смесители; 2, 4 - контактные аппараты, заполненные катализатором, где происходит окисление аммиака и образование окиси азота, 6 - реактор синтеза гидроксиламинсульфата, заполненный суспензией катализатора и серной кислоты; 7 - фильтр очистки гидроксиламинсульфата. The system includes apparatuses 1-7, where 1, 3, 5 are ejector mixers; 2, 4 - contact apparatuses filled with a catalyst, where ammonia is oxidized and nitric oxide is formed, 6 - a hydroxylamine sulfate synthesis reactor filled with a suspension of catalyst and sulfuric acid; 7 - filter cleaning hydroxylamine sulfate.

В систему управления аппаратами 1-7 входят:
- контур регулирования расхода аммиака, 8-10 (датчик 8, регулятор 9, регулирующий клапан 10),
- контур регулирования расхода кислорода 11-13,
- контур регулирования расхода пара 14-16;
- отсечные клапана 17, 18, 19, установленные соответственно на газопроводе аммиака, кислорода и пара перед смесителем 1;
- контур регулирования расхода водорода 20-22 и отсечной клапан 23, установленный на газопроводе перед смесителем 3;
- датчики контроля температуры 24, 25, установленные соответственно в средней части и на выходе контактного аппарата 2,
- контур регулирования расхода водорода 26-28 и отсечной клапан 29, установленный на газопроводе перед смесителем 5;
- датчик контроля температуры 30, установленный на выходе контактного аппарата 4;
- датчик расхода окиси азота 31 и отсечной клапан 32, установленный на газопроводе перед смесителем 5.
The control system of devices 1-7 includes:
- ammonia flow control loop, 8-10 (sensor 8, regulator 9, control valve 10),
- oxygen flow control loop 11-13,
- steam flow control loop 14-16;
- shut-off valves 17, 18, 19, installed respectively on the gas pipeline of ammonia, oxygen and steam in front of the mixer 1;
- a hydrogen flow control loop 20-22 and a shut-off valve 23 mounted on a gas line in front of the mixer 3;
- temperature control sensors 24, 25, installed respectively in the middle part and at the output of the contact apparatus 2,
- a hydrogen flow control circuit 26-28 and a shut-off valve 29 mounted on the gas line in front of the mixer 5;
- a temperature control sensor 30 installed at the output of the contact apparatus 4;
- a nitric oxide flow sensor 31 and a shut-off valve 32 mounted on a gas pipeline in front of the mixer 5.

В систему управления также входит контур регулирования температуры 33-35 (датчик 33, регулятор 34, регулирующий клапан 35) в реакторе 6 водой. Управление процессом осуществляется микроЭВМ 36, которая соединена электрическими линиями связи ("вход - выход") со входами датчиков 8, 11, 14, 20, 24, 25, 26, 30, 31, 33, а для управления выходы микроЭВМ 36 соединены со входами регуляторов 9, 12, 15, 21, 27, 39 и со входами отсечных клапанов 17, 18, 19, 23, 29, 32. (Входы - выходы электрических связей "ЭВМ - датчики, регуляторы" условно показаны на схеме одними линиями) Кроме того, функции контроля ограничений по температуре и блоков вычислений соотношений "аммиак - кислород", "аммиак - пар", "аммиак - водород", "окись азота - водород" реализованы как модули в микроЭВМ 36. The control system also includes a temperature control loop 33-35 (sensor 33, controller 34, control valve 35) in the reactor 6 with water. The process is controlled by a microcomputer 36, which is connected by electric communication lines ("input - output") with the inputs of the sensors 8, 11, 14, 20, 24, 25, 26, 30, 31, 33, and to control the outputs of the microcomputer 36 are connected to the inputs regulators 9, 12, 15, 21, 27, 39 and with inputs of shut-off valves 17, 18, 19, 23, 29, 32. (Inputs - outputs of electrical connections "computers - sensors, regulators" are conventionally shown on the diagram in one line) In addition In addition, the functions of monitoring temperature limitations and calculation units for the ratios “ammonia - oxygen”, “ammonia - steam”, “ammonia - hydrogen”, “nitric oxide - hydrogen” implemented as modules in microcomputer 36.

Исследование процесса синтеза гидроксиламинсульфата показало, что на качество получаемого продукта влияет точность поддержания соотношения "аммиак - кислород", с учетом ограничений, так при выходе за нижний заданный предел уменьшается количество окиси азота, а при выходе за верхний заданный предел образуется избыток кислорода, что повышает концентрацию азотной кислоты (как побочного продукта) и ведет к образованию взрывоопасной смеси. Поддержание точности заданного соотношения "окись азота - водород" необходимо, чтобы сохранялась на требуемом уровне активность и селективность катализатора в реакторе синтеза гидроксиламинсульфата, что влияет на скорость реакции между окисью азота и водорода, и соответственно уменьшаются побочные реакции. Кроме того, необходимо учитывать ограничения на предельные соотношения расходных потоков и температуры, так как это влияет на безопасность проведения процесса, при этом надо учитывать последовательность отключения потоков, подаваемых в аппараты, и с другой стороны учитывать, что слишком частые остановки аппаратов приводят к перерасходу энергоресурсов и снижению производительности установки гидроксиламинсульфата. The study of the synthesis of hydroxylamine sulfate showed that the quality of the resulting product is affected by the accuracy of maintaining the ammonia-oxygen ratio, taking into account the limitations, so when you go beyond the lower set limit, the amount of nitric oxide decreases, and when you go beyond the upper set limit, an excess of oxygen is formed, which increases the concentration of nitric acid (as a by-product) and leads to the formation of an explosive mixture. Maintaining the accuracy of the specified ratio “nitric oxide - hydrogen” is necessary so that the activity and selectivity of the catalyst in the hydroxylamine sulfate synthesis reactor is maintained at the required level, which affects the reaction rate between nitric oxide and hydrogen, and side reactions are accordingly reduced. In addition, it is necessary to take into account restrictions on the limiting ratios of flow rates and temperature, since this affects the safety of the process, it is necessary to take into account the sequence of shutdowns of flows supplied to the devices, and on the other hand, take into account that too frequent shutdowns of devices lead to an excessive consumption of energy resources and reducing the performance of the installation of hydroxylamine sulfate.

Управление процессом осуществляется следующим образом. Process control is as follows.

- подают в смеситель 1 газообразный аммиак и с помощью контура регулирования 8-10 стабилизируют заданный расход, например по ПИ - закону регулирования. Расход аммиака является ведущей величиной,
- подают в зависимости от количества аммиака в смеситель 1 газообразный кислород и по информации датчиков 8, 11 расходов аммиака (GА) и расхода кислорода (GК) определяют текущее значение соотношения "аммиак - кислород" (Сктек) и при его отклонении от заданного значения (Сkзад) корректирует расход кислорода в смеситель 1, например по ПИ закону регулирования.
- gaseous ammonia is fed into the mixer 1 and, using the control loop 8-10, the specified flow rate is stabilized, for example, according to PI - the control law. Ammonia consumption is a leading quantity,
- gaseous oxygen is supplied to the mixer 1 depending on the amount of ammonia and, according to the sensors 8, 11, the consumption of ammonia (G A ) and the oxygen consumption (G K ) determine the current value of the ratio "ammonia - oxygen" (C to tech ) and when it deviates from a given value (C k ass ) adjusts the oxygen flow into the mixer 1, for example, according to the PI control law.

Figure 00000001

где К1 и К2 - константы.
Figure 00000001

where K1 and K2 are constants.

Величину ΔGк (управляющее воздействие) отрабатывают с помощью регулятора 12 и клапана 13 на линии подачи кислорода, для приведения текущего соотношения "аммиак - кислород" к заданному значению,
- сравнивают текущее соотношение "аммиак - кислород" с ограничениями
Сkmin ≤Сктек ≤Сkmax (2)
где Сkmin - минимальное значение соотношения "аммиак - кислород";
Ckmax - максимальное значение соотношения "аммиак - кислород".
The value of ΔG k (control action) is worked out using the regulator 12 and valve 13 on the oxygen supply line, to bring the current ratio of ammonia to oxygen to a predetermined value,
- compare the current ratio of "ammonia - oxygen" with limitations
C k min ≤ C to tech ≤ C k max (2)
where With k min - the minimum value of the ratio "ammonia - oxygen";
C k max - the maximum value of the ratio "ammonia - oxygen".

При выходе Сkтек за предельные значения подают с микроЭВМ 36 на отсечные клапана 17, 18 команду на прекращение подачи аммиака и кислорода в смеситель 1,
- подают в зависимости от количества аммиака в смеситель 1 пар и по информации датчиков 8, 14 расходов аммиака (GA) и пара (GП) определяют текущее соотношение "аммиак - пар" (СПтек) и при его отклонении от заданного значения (СПзад) и корректируют расход пара в смеситель 1, например по ПИ закону регулирования.
When C k tech exceeded the limit values, they sent from the microcomputer 36 to the shut-off valves 17, 18 a command to stop the flow of ammonia and oxygen to the mixer 1,
- 1 steam is supplied depending on the amount of ammonia into the mixer and, according to the information from sensors 8, 14, the flow rates of ammonia (G A ) and steam (G P ) determine the current ammonia-steam ratio (C P tech ) and when it deviates from the set value (With P ass ) and adjust the flow of steam into the mixer 1, for example, according to the PI law of regulation.

Figure 00000002

где К3, К4 - константы,
Величину ΔGп (управляющее воздействие) отрабатывают с помощью регулятора 15 и клапана 16 для приведения текущего соотношения "аммиак - пар" к заданному значению
- сравнивают текущее соотношение "аммиак - пар" с ограничениями:
СПmin≤СПтек≤СПmax (4)
где СПmin, СПmax - соответственно минимальные и максимальные значения соотношения "аммиак - пар".
Figure 00000002

where K3, K4 are constants,
The value of ΔG p (control action) is worked out with the help of the regulator 15 and valve 16 to bring the current ratio of ammonia-steam to a predetermined value
- compare the current ratio of "ammonia - steam" with limitations:
C P min ≤ C P tech ≤ C P max (4)
where C P min , C P max - respectively, the minimum and maximum values of the ratio of ammonia - steam.

При выходе СПтек за предельные значения подают с микроЭВМ 36 на отсечные клапана 17 и 19 команду на прекращение подачи аммиака и частично подачи пара (для обеспечения безопасности процесса клапана 16 и 19 на паре закрывают на 40% от максимального значения);
- после смешения потоков парогазовую смесь подают в контактный аппарат 2, где происходит каталитическое окисление аммиака с выделением тепла, которое отводят для получения пара (котлы условно на схеме не показаны);
- контролируют по информации датчиков 24, 25 температуру в средней (Тср) и нижней (Тн) части контактного аппарата 2, и при выходе ее за заданное значение (Тсрзад, Тнзад), когда
Тср≥Тсрзад (5) и Тн≥Тнзад (6),
подают команду с микроЭВМ 36 на отсечные клапана 17 и 18 для прекращения подачи аммиака и кислорода;
- образовавшиеся в контактном аппарате 2 нитрозные газы подают в смеситель 3, куда также подают в зависимости от количества аммиака водород и по информации датчиков 8 и 20 расходов аммиака (GА) и водорода (GВ) определяют текущее соотношение "аммиак -водород" (GВтек) и при его отклонении от заданного значения (СBзад) корректируют расход водорода в смеситель 3, например по ПИ - закону регулирования

Figure 00000003

где К5, К6 - константы.When C P tech goes beyond the limit values, it is sent from the microcomputer 36 to the shut-off valves 17 and 19 to shut off the ammonia supply and partially the steam supply (to ensure the safety of the process, the valves 16 and 19 on the pair are closed at 40% of the maximum value);
- after mixing the streams, the gas-vapor mixture is fed into the contact apparatus 2, where the catalytic oxidation of ammonia takes place with the release of heat, which is removed to produce steam (boilers are conventionally not shown in the diagram);
- according to the information of sensors 24, 25, the temperature in the middle (T cf ) and lower (T n ) parts of the contact apparatus 2 is controlled, and when it exceeds a predetermined value (T cf ass , T n ass ) when
T av ≥T av ass (5) and T n ≥T n ass (6),
command from the microcomputer 36 to the shut-off valves 17 and 18 to stop the flow of ammonia and oxygen;
- the nitrous gases formed in the contact apparatus 2 are supplied to the mixer 3, where hydrogen is also supplied depending on the amount of ammonia, and according to the information of the sensors 8 and 20, the flow rates of ammonia (G A ) and hydrogen (G B ) determine the current ammonia-hydrogen ratio ( G In tech ) and when it deviates from the set value (With B ass ) adjust the flow of hydrogen into the mixer 3, for example, according to PI - the law of regulation
Figure 00000003

where K5, K6 are constants.

Величину ΔGв (управляющее воздействие) отрабатывают с помощью регулятора 21 и клапана 22 для приведения текущего соотношения "аммиак - водород" к заданному значению,
- сравнивают текущее соотношение "аммиак - водород" с ограничениями
СВmin ≥ СВтек ≥ СВmax (8)
где СВmin, СВmax - соответственно минимальное и максимальное значение соотношения "аммиак - водород".
The value of ΔG in (control action) is worked out using the controller 21 and valve 22 to bring the current ratio of ammonia to hydrogen to a predetermined value,
- compare the current ratio of "ammonia - hydrogen" with limitations
C V min ≥ C V tech ≥ C V max (8)
where C B min , C B max - respectively, the minimum and maximum values of the ratio "ammonia - hydrogen".

При выходе СВтек за предельные значения подают с микроЭВМ 36 команду на отсечной клапан 28 для прекращения подачи водорода. После смешения водорода и нитрозных газов смесь подают в контактный аппарат 4 (реактор дожига), где образуется окись азота. Температуру на выходе аппарата 4 контролируют датчиком 30.When C B tech exceeded the limit values, a command was sent from the microcomputer 36 to the shut-off valve 28 to stop the supply of hydrogen. After mixing hydrogen and nitrous gases, the mixture is fed into contact apparatus 4 (afterburning reactor), where nitric oxide is formed. The temperature at the outlet of apparatus 4 is controlled by a sensor 30.

Полученную окись азота подают в смеситель 5, расход которой контролируют датчиком 31 и в зависимости от ее количества подают туда же водород. The resulting nitric oxide is fed into the mixer 5, the flow rate of which is controlled by the sensor 31 and, depending on its amount, hydrogen is also supplied there.

По информации датчиков 31 и 26 расходов окиси азота (GO) и водорода (GВ) определяют текущее соотношение (СОтек) "окись азота - водород и при его отклонении от заданного значения (СOзад) корректируют расход водорода (ΔG 2 в ) в смеситель 5, например по ПИ - закону регулирования

Figure 00000004

где К7 и К8 - константы.According to the information of the sensors 31 and 26, the flow rates of nitric oxide (G O ) and hydrogen (G B ) determine the current ratio (C O tech ) "nitric oxide - hydrogen, and when it deviates from the set value (C O back ), the flow rate of hydrogen (ΔG 2 in ) to the mixer 5, for example, according to PI - the law of regulation
Figure 00000004

where K7 and K8 are constants.

Величину ΔG 2 в отрабатывают с помощью регулятора 27 и клапана 28 для приведения текущего соотношения "окись азота - водород" к заданному значению,
- сравнивают текущее соотношение "окись азота - водород" с ограничениями
СOmin≤COтек≤COmax (10)
где СOmin и COmax - соответственно минимальное и максимальное значение соотношения "окись азота - водород".
ΔG 2 in work out using the regulator 27 and valve 28 to bring the current ratio of nitric oxide to hydrogen to a predetermined value,
- compare the current ratio of "nitric oxide - hydrogen" with limitations
C O min ≤C O tech ≤C O max (10)
where C O min and C O max - respectively, the minimum and maximum values of the ratio "nitric oxide - hydrogen".

При выходе COmax за предельные значения подают с микроЭВМ 36 команду на отсечные клапана 32,28 для прекращения подачи окиси азота и водорода в смеситель 5.When C O max exceeds the limit values, a command is sent from the microcomputer 36 to the shut-off valves 32.28 to stop the flow of nitric oxide and hydrogen into the mixer 5.

После смешивания потоков в смесителе 5 газовую смесь подают в реактор синтеза гидроксиламина 6 (условно показан один из последовательно соединенных реакторов), где при постоянном перемешивании в присутствии катализатора и серной кислоты происходит образование ГАС. Заданную температуру (Трзад) поддерживают с помощью контура регулирования 33-35 и микроЭВМ 36, например по ПИ - закону регулирования подачей воды (во внутренние и внешние змеевики реактора 6).After mixing the streams in the mixer 5, the gas mixture is fed to the hydroxylamine synthesis reactor 6 (one of the reactors connected in series is conventionally shown), where, with constant stirring in the presence of a catalyst and sulfuric acid, a GAS is formed. The set temperature (T r back ) is maintained using the control loop 33-35 and microcomputer 36, for example, according to PI - the law of regulation of water supply (to the internal and external coils of the reactor 6).

Полученный раствор ГАС пропускают через фильтр 7 и далее подают в производство капролактама. The resulting GAS solution is passed through a filter 7 and then fed to the production of caprolactam.

Таким образом, поддерживая заданное соотношение исходных потоков "аммиак - кислород", "аммиак - пар", "аммиак - водород", "окись азота - водород" с учетом ограничения на предельно допустимые значения и температуру процесса, добиваемся более полного использования реагентов в процессе, а своевременно и по заданной последовательности воздействуя на отсекающие и регулирующие клапана, повышаем безопасность ведения процесса, что в итоге повышает производительность установки. Thus, maintaining a given ratio of the initial flows “ammonia - oxygen”, “ammonia - steam”, “ammonia - hydrogen”, “nitric oxide - hydrogen”, taking into account the limitation on the maximum permissible values and temperature of the process, we achieve a more complete use of reagents in the process , and in a timely manner and in a given sequence, acting on the shut-off and control valves, we increase the safety of the process, which ultimately increases the productivity of the installation.

Экспериментальная проверка работы системы на промышленной установке, проведенная в 4 квартале 1999 года в цехе получения гидроаминосульфата прямым синтезом на ЗАО "Куйбышевазот" г. Тольятти показала эффективность работы системы. Ниже приведен численный пример работы системы и сравнительная таблица испытаний. An experimental verification of the system’s operation in an industrial installation carried out in the 4th quarter of 1999 in the direct synthesis synthesis hydroamino sulphate production shop at ZAO Kuibyshevazot in Togliatti showed the system’s efficiency. The following is a numerical example of the system and a comparative test table.

Пример
Исходные данные:
1. заданный расход аммиака GА=1000 кг/час;
2. соотношение "аммиак - кислород" в смесителе 1
Скзад=1: 1,35 - заданное значение;
Скmin=1: 1,46 - минимальное значение;
Скmax=1: 1,27 - максимальное значение.
Example
Initial data:
1. the specified flow rate of ammonia G A = 1000 kg / h;
2. The ratio of "ammonia - oxygen" in the mixer 1
C to back = 1: 1.35 - set value;
C to min = 1: 1.46 - the minimum value;
C to max = 1: 1.27 is the maximum value.

3. Cоотношение "аммиак пар"
Спзад=1: 4,7 - заданное значение;
Спmin=1: 5,5 - минимальное значение;
Спmax=1: 4,5 - максимальное значение.
3. The ratio of "ammonia vapor"
With n ass = 1: 4.7 - set value;
With p min = 1: 5.5 - the minimum value;
With p max = 1: 4,5 - the maximum value.

4. Значение температуры в аппарате 2
- максимальное значение в средней части аппарата 2 Тmaxcp=1050oС,
- максимальное значение в нижней части аппарата 2 Тmaxн=350oС
5. Соотношение "аммиак - водород" в смесителе 3
Свзад=1:0,3 - заданное значение;
Свmin=1: 0,25 - минимальное значение;
Свmax=1: 0,35 - максимальное значение.
4. The value of the temperature in the apparatus 2
- the maximum value in the middle part of the apparatus 2 T max cp = 1050 o С,
- the maximum value in the lower part of the apparatus 2 T max n = 350 o With
5. The ratio of "ammonia - hydrogen" in the mixer 3
C in the back = 1: 0.3 - the set value;
C in min = 1: 0.25 - the minimum value;
C in max = 1: 0.35 is the maximum value.

6. Соотношение окись азота - водород
Созад=1: 1,77 - заданное значение;
Соmin=1: 1,80 - минимальное значение;
Соmax=1: 1,75 - максимальное значение.
6. The ratio of nitric oxide - hydrogen
With about back = 1: 1.77 - set value;
With about min = 1: 1,80 - the minimum value;
With about max = 1: 1.75 - the maximum value.

7. Заданные значения температуры в реакторе 6
Трзад=42oС
Трmax=45oС
1. Подают в смеситель 1 заданное количество аммиака GА=1000 кг/ч, используя контур регулирования 8-10.
7. The set temperature values in the reactor 6
T p ass = 42 o With
T p max = 45 o With
1. Serve in the mixer 1 a predetermined amount of ammonia G A = 1000 kg / h, using a control loop 8-10.

2. Для заданного соотношения "аммиак - кислород" Скзад=1: 1,35 подают кислород в количестве Gк=1350 кг/ч, которое отрабатываем контуром регулирования 11-13.2. For a given ratio of "ammonia - oxygen" C to back = 1: 1.35, oxygen is supplied in an amount of G to = 1350 kg / h, which is processed by the control circuit 11-13.

3. Для заданного соотношения "аммиак - пар" Спзад=1: 1,41 подают пар в количестве Gп=4700 кг/ч, которое отрабатываем контуром регулирования 14-16.3. For a given ratio of "ammonia - steam" With p ass = 1: 1.41 steam is supplied in an amount of G p = 4700 kg / h, which is worked out by the control loop 14-16.

4. По информации датчика 24 контролируют температуру в средней части аппарата 2 Ттексред=940oС и по информации датчика 25 в нижней части аппарата 2 Ттекниж=295oС.4. According to the information of the sensor 24, the temperature in the middle part of the apparatus 2 T tech media = 940 o C is controlled and according to the information of the sensor 25 in the lower part of the apparatus 2 T tech lower = 295 o C.

5. Для заданного соотношения аммиак - водород СВзад=1: 0,3 подают водород в количестве 300 кг/ч, которое отрабатывают с помощью контура регулирования 20-22.5. For a given ratio of ammonia - hydrogen With In the ass = 1: 0.3 serves hydrogen in an amount of 300 kg / h, which is worked out using a control loop 20-22.

6. Полученную окись азота (с температурой Т4=380oС по информации датчика 30) в количестве по информации датчика 31 GО=6300 кг/ч подают в смеситель 5, куда также для заданного соотношения окись азота - водород СОзад=1: 1,77 подают водород в количестве 11151 кг/ч, которое отрабатывают с помощью контура регулирования 26-28.6. The obtained nitric oxide (with a temperature of T 4 = 380 o C according to the information of the sensor 30) in quantity according to the information of the sensor 31 G О = 6300 kg / h is fed to the mixer 5, where also for a given ratio nitric oxide - hydrogen C О back = 1: 1.77 serves hydrogen in an amount of 11151 kg / h, which is worked out using a control loop 26-28.

7. Стабилизируют температуру в реакторе 6 Трзад=42oС с использованием контура регулирования 33-35 подачей воды. Полученный гидроксиламинсульфат пропускаем через фильтр 7 и направляем на склад готовой продукции.7. Stabilize the temperature in the reactor 6 T r ass = 42 o With the use of the control loop 33-35 water supply. The resulting hydroxylamine sulfate is passed through a filter 7 and sent to the finished goods warehouse.

Соотношения аммиак - кислород, аммиак - пар, аммиак - водород, окись азота - водород, а также температуры в аппаратах 2, 4, 6 находятся в заданных пределах, поэтому команды на отсекающие клапана 17, 18, 19, 23, 29, 32 соответственно на подаче кислорода, аммиака, пара, водорода на перекрытие потоков с микроЭВМ 36 не подают. The ratios ammonia - oxygen, ammonia - steam, ammonia - hydrogen, nitric oxide - hydrogen, as well as temperatures in apparatuses 2, 4, 6 are within the specified limits, therefore, the commands for the shut-off valves 17, 18, 19, 23, 29, 32, respectively on the supply of oxygen, ammonia, steam, hydrogen to block the flow with the microcomputer 36 is not served.

Из таблицы видно улучшение показателей работы производства гидроксиламинсульфата, эффект составит 1,5 млн. рублей в год. Внедрение системы управления процессом получения гидроксиламинсульфата намечено на I квартал 2000 года в цехе ЗАО "Куйбышевазот" (г. Тольятти). The table shows the improvement in performance of the production of hydroxylamine sulfate, the effect will be 1.5 million rubles per year. The introduction of a process control system for the production of hydroxylamine sulfate is scheduled for the 1st quarter of 2000 in the workshop of Kuibyshevazot CJSC (Togliatti).

Claims (1)

Система управления процессом получения гидроксиламинсульфата, включающая последовательно соединенные газопроводами смеситель кислорода и аммиака и контактный аппарат окисления аммиака, контуры регулирования - датчик, регулятор, клапан расходов аммиака и кислорода, датчик температуры процесса окисления аммиака, микроЭВМ, соединенную со входами датчиков расхода аммиака, кислорода и контроля температуры и входами регуляторов расхода аммиака и кислорода, отличающаяся тем, что дополнительно содержит смеситель окиси аммиака и водорода, контактный аппарат окиси азота, смеситель окиси азота и водорода, реактор синтеза гидроксиламинсульфата и фильтр очистки гидроксиламинсульфата, последовательно соединенные между собой газопроводами, контуры регулирования расхода пара в смеситель кислорода и аммиака, контуры регулирования расхода водорода в смесители окиси аммиака и азота, датчики температуры на выходе контактных аппаратов окисления аммиака и азота, датчик расхода окиси азота на входе смесителя окиси азота и водорода, контур регулирования температуры в реакторе синтеза гидроксиламинсульфата, отсечные клапана, установленные на газопроводах подачи аммиака, кислорода, пара в смеситель кислорода и аммиака, подачи водорода в смеситель окиси аммиака и водорода и подачи окиси азота и водорода в смеситель окиси азота и водорода, при этом выходы датчиков расхода пара, водорода, окиси азота, температуры на выходе контактных аппаратов окисления аммиака и азота и в реакторе синтеза гидроксиламинсульфата соединены со входами микроЭВМ, выходы которой соединены со входами регуляторов расхода пара, водорода, воды и входами отсечных клапанов на подаче аммиака, кислорода и пара в смеситель кислорода и аммиака, подачи водорода в смеситель окиси аммиака и водорода и подачи окиси азота и водорода в смеситель окиси азота и водорода. The control system for the process of producing hydroxylamine sulfate, which includes an oxygen and ammonia mixer and an ammonia oxidation contact device in series, the control circuits are a sensor, a regulator, an ammonia and oxygen flow valve, an ammonia oxidation temperature sensor, a microcomputer connected to the inputs of ammonia, oxygen and temperature control and the inputs of the regulators of the flow of ammonia and oxygen, characterized in that it further comprises a mixer of ammonia and hydrogen oxide, on-line nitric oxide apparatus, nitrogen and hydrogen oxide mixer, hydroxylamine sulfate synthesis reactor and hydroxylamine sulfate purification filter connected in series by gas pipelines, steam flow control circuits in an oxygen and ammonia mixer, hydrogen flow control circuits in ammonia and nitrogen oxide mixers, outlet temperature sensors contact apparatus for the oxidation of ammonia and nitrogen, a nitric oxide flow sensor at the inlet of a nitrogen and hydrogen oxide mixer, a temperature control loop in the reactor synt for hydroxylamine sulfate, shut-off valves installed on gas pipelines supplying ammonia, oxygen, steam to the mixer of oxygen and ammonia, supplying hydrogen to the mixer of ammonia and hydrogen and supplying nitric oxide and hydrogen to the mixer of nitric oxide and hydrogen, while the outputs of the sensors for the flow of steam, hydrogen , nitric oxide, the temperature at the outlet of the contact apparatus for the oxidation of ammonia and nitrogen and in the reactor for the synthesis of hydroxylamine sulfate are connected to the inputs of the microcomputer, the outputs of which are connected to the inputs of the regulators of the flow of steam, hydrogen, water and shut-off valve inputs for supplying ammonia, oxygen and steam to the oxygen and ammonia mixer, supplying hydrogen to the ammonia and hydrogen mixer, and supplying nitric oxide and hydrogen to the nitrogen and hydrogen oxide mixer.
RU99126541/12A 1999-12-14 1999-12-14 System controlling process of hydroxylaminesulfate winning RU2186021C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99126541/12A RU2186021C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 System controlling process of hydroxylaminesulfate winning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99126541/12A RU2186021C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 System controlling process of hydroxylaminesulfate winning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99126541A RU99126541A (en) 2001-10-10
RU2186021C2 true RU2186021C2 (en) 2002-07-27

Family

ID=20228218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99126541/12A RU2186021C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 System controlling process of hydroxylaminesulfate winning

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2186021C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702575C1 (en) * 2019-04-11 2019-10-08 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Method of controlling hydroxylamine sulphate synthesis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702575C1 (en) * 2019-04-11 2019-10-08 Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" Method of controlling hydroxylamine sulphate synthesis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0171282B1 (en) Gas conditioning for an electrostatic precipitator
EP3145623B1 (en) Method and apparatus for sulfur recovery
EP0534650B1 (en) Corrosion control for wet oxidation systems
RU2292298C2 (en) Method of governing chlorine dioxide production process
RU2186021C2 (en) System controlling process of hydroxylaminesulfate winning
CN101284801A (en) Production device for acrylic nitrile and method for controlling temperature of reactor
CN108404828B (en) Process control method and reaction tower in ferric trichloride production process
CN103910342A (en) Nitrogen purification device
US5234607A (en) Wet oxidation system startup process
US11643327B2 (en) Method for the catalytic oxidation of ammonia gas
KR102424209B1 (en) Off-gas incinerator control
US3219415A (en) Control system for production of sulfur from hydrogen sulfide
CN103407977B (en) Method for controlling temperature of oxidizing furnace in chemical engineering device
CN112807944B (en) Adjusting method of ammonia water flow adjusting system for tail gas denitration
CN115253620A (en) Automatic control method and system for denitration ammonia injection of glass kiln
JPS60110321A (en) Control of exhaust gas desulfurizing plant
US2119721A (en) Method of preparing nh-air mixtures
SU1364357A1 (en) Method of controlling the process of absorption-desorption
Begun et al. Automatic Cascade for the Production of Nitrogen-15
CN216704329U (en) Urotropine production device with pH automatic adjusting function
CN220026122U (en) Device for controlling temperature of anti-disproportionation reactor
CN216856294U (en) Three-impulse control system for controlling circulating hydrogen return deoxidation temperature
SU1555323A1 (en) Method of controlling process of propylene hydroformylation in unit
RU2702575C1 (en) Method of controlling hydroxylamine sulphate synthesis
SU1680619A1 (en) Method for controlling catalytic purification of nitrose gases in production of weak nitric acid

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101215