SU1212945A1 - Способ автоматического управлени процессом синтеза аммиака - Google Patents

Description

1 1

Изобретение относитс  к автоматизации химикотехнологических процессов и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений при автоматизации процесса синтеза аммиака.

Цель изобретени  - повьшение производительности процесса и увеличение срока службы катализатора путем улучшени  качества регулировани  температуры.

На чертеже приведена принципиальна  схема реализации предлагаемого способа.

Азотоводородна  смесь (ABC) после сжати  в четвертой ступени компрессора 1 и охлаждени  в конечном воздушном холодильнике 2 поступает в колонну 3 конденсации, где барботи- рует через слой жидкого аммиака и

смешиваетс  с циркул ционным газом (ЦГ), Из колонны 3 конденсации газова  смесь направл етс  в выносной теплообм€;нник 4, в котором нагретый газ разветвл етс  на основной (ОП) и байпасные потоки (БП). ОП газа проходит встроенный теплообменник 5, нагреваетс  там до температур Ы реакции теплом прореагировавшего газа и поаг4едовательно сверху вниз проходит полки ( - 1 у) катализатора колонны 6 синтеза. Перед каждой полкой ОП смешиваетс  с холод 1ым байпасным газом. На катализаторе колонны 6 синтеза протекает экзотермическа  реакци  образовани  амг 1и- ака. Прореагировавший газ выходит из колонны 6, поднима сь по центральной трубе и нагрева  во встроенном теплообменнике 5 вход щий реакционный поток. После колонны 6 газова  смесь проходит через подогреватель 7 питательной воды высокого давлени , выносной теплообменник 4, сепаратор 8 и возвращаетс  на циркул ционную ступень компрессора 1, где компенсируютс  потери давлени  в системе. Далее ЦГ подаетс  на вторичную конденсационную систему, состо щую из конденсационной колонны 3 и испарителей 9 жидкого аммиака, где отдел етс  жидкий аммиак, а ЦГ смешиваетс  с азотоводородной смесью,

Температуру азотоводородной смеси а входе в колонну конденсации изер ют датчиком 10 температуры, а емпературу вторичной конденсации предел ют датчиком 11 температуры,

129452

температуру и состав газа на входе в колонну синтеза измер ют с помощью датчика 12 температуры и газоанализатора 13, а температуры в сло х 5 катализатора измер ют датчиками

14 - 17 температуры. Положени  (степени открыти ) регулирующих органов холодных байпасов определ ют датчики )8 - 2 у они же регулируют подачу 10 газа по холодным байпасам, а управление процессом производитс  с по- мрщью вычислительного устрор ства 22,

Способ ocyщecтвл юt следуюш {м образом

5

По сигналам с датчиков 10-21

рассчитываютс  приращени  регулируемых параметров и параметров возмущений за интервал времени, значение 20 которого выбираетс  меньшим минимального времени транспортного запаз- дывани  по любому каналу возмущени :

ду (t,)pA;-Kj ;+iTjK j+AS K +

4-.s.,Kj. и..

(1)

где Ьу (1,) - рассчитанное изменение степени открыти  холодного бай- ласа j-ro сло  катализатора на момент времени цикла расчета t, ; j - номер сло  катализатора; i - номер параметра возмушдющего воздействи  (i( - температура газа на входе в колонну синтеза, iг температура вторичной конденсации, 1 температзфа /iBC на входе в колонну конденсации, 4 состав газа на входе в колонну синтеза);

uA- - изменение i-ro параметра возмущени  за выбранный интервал времени t; Д Г-- изменение температуры j-ro сло  катализатора, за врем  t;

i S-, изменение степени откры- ти  холодного байпаса j-ro и (j - 1) сло  катализато

, . ра за врем  t;

К, К-, к. К; - экспериментальные

л J I

коэффициенты;

U: - константа вывода ка задание дл  j-ro сло  катализатора.

Управл ющее воздействие по холодному байпасу дл  j--ro сло  катализа- 55 тора на текущий момент цикла расчета t, определ етс  по уравнению

,)-y-(t,)+4y.(t,),

(2)

де YjCt,,)

31212945

текущее (установленное на предыдущем интервале времени) значение степени открыти  холодного байпаса j-ro сло  ката- 5 лизатора на момент времени t, .

В уравнение (1) входит параметр изменени  степени открыти  холодного байпаса дл  того же рассчитывав- 10 мого сло  (j) катализатора за интервал времени t (интервал между двум  циклами опроса параметров и расчета управл ющего воздействи ). Реализаци  управл ющего воздействи  проис- 15 одит после опроса параметров и расчета. Поэтому, если на предыдущем цикле реализуетс  управл ющеее возействие , т.е. йУ О, то при текущем цикле опроса параметров и рас- 20 чета US также не равно нулую. Кроме того, если оператор-технолог вмешиаетс  в процесс управлени  и вручую производит изменение степени открыти  холодного байпаса по расгмат- 25 иваемому слою катализатора в промеутке между выдачей автоматического управл ющего воздействи  по данным рошлого цикла опроса параметров и опросам параметров на текущий цикл, JQ то произошедшее изменение степени открыти  холодного байпаса по рассматриваемому слою катализатора так- е будет учтено.

Необходимость этого учета диктутс  инерционностьюобъекта. Поэтоу рассчитанное управл ющее воздейтвие учитывает изменение степени открыти  холодного байпаса и не допускает перерегулировани  процесса , так как предлагаемый способ управлени  учитывает не только возущени , но и отклонение регулируеой величины, т.е.температуры в сло х катализатора, которое через 2 ин (выбранный интервал воздействи ) еще не скажетс  в полной мере.

При расчете управл ющего воздействи  - степени открыти  холодного байпаса дл  j-сло  - учитываетс  зменение степени открыти  холодного байпаса предьиу1чего сло  (кроме 1-го сло ) за интервал времени t, авный времени между двум  циклами. Учет этого изменени  вызываетс  технологической особенностью колон- 55 ы синтеза аммиака полочного типа, которой изменение степени открыти  олодного байпаса дл  предыдущего

сл ли сл

те но ск че то

35

40

50

ус

гд

зн та

ты ка

ще ка ли а ду ве и па сл и са ув

ту зн но си ли ги хо и те хо ры но те че

ют 18

ба I

со жи  х ам

5 0 5 Q

5

сло   вл етс  возмущением дл  регулируемой температ фы последующего сло  катализатора.

Величина U;  вл етс  задаваемой технологическим персоналом величиной , с помощью которой регулируют скорость достижени  заданного значени  температуры в слое катализатора . Величина U определ етс  из

0

0

при (Т.- Tj.) +е ; при (ij- Т..) при - с( Т,).- + , - текущее и заданное

условий:

f+ в;

u; J- в;

1 о

где Tj и Т,;;

значение температуры j-ro сло  катализатора;

В - численное значение константы вывода на задание в j-ом слое катализатора;

- погрешность регу::ировани .

Если рассогласование между текущей и заданной температурами в слое катализатора превышает заданную величину погрешности регулировани  6, а все возмущени  отстутств тот (между циклами опроса и расчета), то величина В: входит в расчет 4y.(t,) и степень открыти  холодного байпаса увеличиваетс , а температура в слое уменьшаетс  при (Т, - Tj,;) + и степень открыти  холодного байпаса уменьшаетс , а тегпература в слое увеличиваетс  при (Т;- Т,:) ; .

Величина скорости вывода температурного режима полки на заданное значение выбираетс  из условий тех-- нологической эксплуатации колонны синтеза. При свежем (активном) катализаторе колонна синтеза быстрее реагирует на изменение степени открыти  холодного байпаса. При разрушении и отравлении катализатора отклик температуры на изменение расхода холодного газа становитс  менее быстрым . Поэтому, задава  величину можно регулировать скорость вывода температуры в слое на заданное значение .

Рассчитанные по формулам (1) - (3) управл юш -1е воздейсггви  выдаютс  на исполнительные механизмы 18-21 соответствующих холодных

байпасов. I

Использование предлагаемого способа управлени  позвол ет поддерживать заданные температуры в сло х катализатора колонны синтеза аммиака при различных возмущающих

воздействи х с точностью до 2 С, а также производить автоматический вывод на заданный температурный режим при достижении автотермичес -- кого режима колонны как в период пуска агрегата, так и при любом

начальном включении управлени . Это позвол ет снизить расход природного газа на У00 тыс.нм в год и дополнительно выработать 700 т аммиака в год.атакже продлитт срок службыка- тализатора колоннысинтеза а№-1иака.

/ЧбС

Редактор И.Дербак

Составитель Г.Огаджанов

Техред М.Пароцай Корректор Т.Колб

Заказ 716/31 Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород., ул.Проектна ,

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем изменения подачи циркуляционного газа через клапаны холодных байпасов в колонны синтеза прямо пропорционально температурам в соответствующих слоях катализатора, о тл и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и увеличения срока службы катализатора путем улучшения качества регулирования температуры, дополнительно измеряют температуру и состав газа на входе колонны синтеза, температуру вторичной конденсации и азотоводородной смеси на входе колонны конденсации, определяют положения клапанов холодных байпасов и корректируют подачу циркуляционного газа через каждый холодный байпас колонны прямо пропорционально температуре газа на входе в колонну синтеза и обратно пропорционально температурам вторичной кон- <g денсации и азотоводородной смеси на входе колонны конденсации, составу газа на входе колонны синтеза и положениям клапанов холодных байпасов данного и предыдущего по ходу газа слоев катализатора.

   _^U ...1212945