SU1234356A1 - Способ регулировни процесса очистки хвостовых газов от окислов азота в производстве слабой азотной кислоты - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промьгашенности в производстве получени  слабой азотной кислоты дл  стадии каталитической очистки.

Цель изобретени  - сокращение расхода природного газа путем повьшени  качества регулировани  процесса.

На фиг.1 представлена блок-схема системы управлени , реализующа  предлагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы изменени  расходов природного газа на сжигание, неочищенных хвостовых, газов и содержани  кислорода в нем при использовании известного и предлагаемого способов; на фиг.З - временные диаграммы изменни  расходов природного газа на восстановление , воздуха и температур в верхнем и нижнем сло х катализаторе, при использовании известного и пред- лагаемо.го способов.

Система управлени  процессом содержит первый датчик 1 температуры (фиг.1), чувствительный элемент которого установлен в верхнем слое катализатора реактора 2 каталитической очистки, регул тор 3 температуры верхнего сло  катализатора, регули- рующий орган 4 подачи воздуха на сжигание , сумматор 5, второй датчик 6 температуры, чувствительный элемент которого установлен в нижнем слое катализатора, регул тор 7 разности температур, регул тор 8 соотношени  расходов воздуха и природного газа на сжигание, датчики 9 и 10 расходов воздуха и природного газа на сжигание , регулирующий орган 11 на ли1ши подачи природного газа на сжигание, датчик 12 концентрации кислорода в неочищенш,1Х хвостовых газах (НХГ), преобразователь 13, блок-14 умножени , датчик 15 расхода НХГ, регул тор 16 соотношени  расходов НХГ и природного газа на восстановление, датчик 17 и регулирующий орган 18 расхода природного газа на восстановление .

Система работает следующим образом .

Ввиду того, что химические реакции , протекающие, на первом и втором слое кат шизатора,  вл ютс  сильно зкзотермическими, в указанных сло х установлены датчики 1 и 6 измерени  температуры, соответственно.

2343562

Требовани  технологии предусматривают поддержание восстановительной среды дл  первого сло  катализатора (при этом происходит эффективное вос5 становление окислов азота до свободного азота), напротив, реакции, протекающие на втором слое катализатора, требуют окислительной среды (в этом случае окись углерода активно реаtO гирует с кислородом с образованием безвредного углекислого газа), Поскольку требовани  по очистке противоположны , необходимо поддержание восстановительной среды (окислы азота

15 представл ют большую опасность дл  здоровь ). При этом процесс характеризуетс  незначительным перепадом температур между первым и вторым слоем катализатора. Так увеличение раз20 ности температур между сло ми катализатора указывает на переход процесса в реакторе к окислительному режиму , наоборот уменьшение разности температур до нул  свидетельствует об

25 образовании сильно восстановительной среды и перерасходу природного газа. Сигналы о значении температуры с датчиков 1 и 6, установленных на первом и втором слое катализатора соот30 ветственно, поступают на входы cyNr- матора 5, где складываютс  с противоположным знаком. На выходе сумматора формируетс  сигнал, численно равный разнице температур между первым и

35 вторым слоем катализатора, который затем поступает на вход регул тора 7. Сигнал с регул тора 7, пропорциональный разнице между заданной и измеренной разницей температур, поступа40 ет на корректирующий вход регул тора 8 соотношени  управл ющего регулирующим органом 11, установленным на линии подачи природного газа в камеру сгорани . Кроме того, к регул тору 8

45 подключен выход с датчика 9 измерени  расхода воздуха, поступающего в камеру сгорани , и выход с датчика 10 расхода природного гаэа в камеру сгорани .

Дл  создани  необ.ч:;д1-1 юй температуры в реакторе сигнал, численно равный температуре первого сло  катали- за.трра, измер емый датчиком 1 , подключен к регул тору 3, где сравниваетс  со значением уставки. Выходной сигнал регул тора 3, пропорциональный величине рассогласовани , управл ет регулирующ11м органом 4, ус тановленным на линии подачи воздуха в камеру сгорани . Регулирование подачи природного газа на восстановление осуществл етс  при помощи регул тора 16 соотношени , управл ющего подачей природного газа с помощью регулирующего органа 18. При этом регул тор поддерживает заданное соотношение расходов неочищенных хвостовых газов и природного газа на восстановление, измер емых датчиками I5 и I7 расхода соответственно.

Кроме того, в схеме предусмотрено корректирующее воздействие на регул тор 16 с блока 14 умножени , пропорциональное значению массового расхода воздуха, поступающего с потоком хвостовых газов в реактор. Данна  величина получаетс  в результате перемножени  в блоке 14 сигналов датчика 15 расходов хвостовых газов на значение объемной концентрации кислорода в потоке хвостовых газов, измеренной датчиком 12, подключенного через преобразователь 13 к блоку 14 умножени .

Введение указанного корректирующего воз действи  позвол ет компенсировать изменение концентрации кислорода в потоке хвостовых газов соответствующим изменением подачи природного газа в реактор на восстановление.

На фиг,2 и 3 приведены временные диаграммы работы предлагаемой системы регулировани  в сравнении с временными диаграммами, полученными дл  базового объекта (прототип). В обоих случа х диаграммь получены как результат численного рещени ( на ЦВМ ЕС 1060 переходных процессов при одинаковых входных ступенчатых возмущени х по концентрации кислорода в неочищенных хвостовых газах (НХГ) ир НХГ.

При неизменной модели реактора каталитической очистки и входных воздействи х в ходе численной имитации мен лась система регулировани . Переходные процессы дп  предлагаемой системы регулировани  отмечались на диаграммах знаком ч . Такой подход позвол ет определить действительно лучшую систему регулировани  из ана0 лиза кривых переходных процессов. Параметры без индекса (фиг.2 и 3) соответствуют базовому объекту (прототип ) . Так из фиг.2 видно, что известна  система регулировани  оказы5 &ает вли ние на предшествующую стадию отдувки. Из графика изменени  концентрации кислорода в НХГ видно, что концентраци  колеблетс  по гармоническому закону (t - tj), затем происхо0 дит срыв колебаний и значительный динамический выброс в момент чени  нагрузки по НХГ с апериодич:ес- КИМ затуханием (t t, t). Рассмотренные возмущени  входной концентра5 Ции привод т к соответствующим колебани м в расходе природного 1 аза(ПГ)- на сжигание и восстановление (см. (} :г. 2 и 3) , а также на изменение температуры на верхнем и нижнем сло х

„ катализатора. При зтом значительный динамический выброс по тем1тературе Т в момент (t i) и (t - tg) может привести к выходу из.стро  газотурбинной установки рекуперации энергии очищенных хвостовых газов (ОХГ), на которую поступают ОХГ после реактора каталитической очистки (в случае системы регулировани  прототипа). . Предпагаемьй способ регулировани  улучшает качество управлени  процессом очистки и сокращает расход при- родного газа.

Utf tz tjtif фиб,2

wrrr

TZ

TI

cpus.3

Составитель Г,0гаджанов p П,А«-МЯП Редактор НЛ(штулинец вхредО.

сссГ

ВНИИПИ Государственного комитета CLOiпо делам изобретений и открытии 11.3035, Москва, Ж-35, Раушска  наб. ,---

7io7Jo7clll

t$

Claims (1)

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ХВОСТОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ путем регулирования соотношения расходов воздуха и природно го газа на сжигание на входе реактора каталитической очистки, изменением расхода природного газа на сжигание с коррекцией по разности температур между верхним и нижним слоями катализатора в реакторе и регулирования расхода природного газа на восстановление, о тличающий с я тем, что, с целью сокращения расхода природного газа путем повышения качества регулирования процесса, регулируют расход природного газа на восстановление в зависимости от расхода неочищенных хвостовых газов с коррекцией по количеству кислорода в них и регулируют температуру верхнего слоя катализатора изменением расхода воздуха на сжигание.

   SU „„1234356