SU1270114A1 - Способ управлени процессом синтеза аммиака - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАБЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем регулиро- вани  температуры в зоне реакции колонны синтеза и регулировани  подачи циркул ционного газа по холодному байпасу, отличающийс  тем, что, с целью повыше1ш производительности процесса за счет улучшени  качества регулировани  температуры в зоне реакции, регулируют температуру в зоне реакций изменением подачи циркул ционного газа по байпасу на выход колонны синтеза, измер ют -силу тока, протекающего по спирали нагревател  колонны, расходы свежей азотоводородной смеси и циркул ционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, концентрацию аммиака на входе и выходе колонны, температуру циркул ционного- газа на входе колонны и газа на выходе колонны, по измеренным значени м концентрации аммиака на входе и выходе колонны опреде .л ют степень коверсии смеси, по измеренным параметрам расходов свежей азотоводородной смеси и циркул ционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, определ ют сумму расходов смеси и газа, рассчитывают отношение суммы расходов смеси и газа к лерепаду температур на колонне, сравнивают текущее значение в зоне реакции с заданными значени ми температуры зажигани  и при значении температуры в зоне I реакции вьше первого .заданного знаW чени  измен ют подачу циркул ционного газа по байпасу на выход колонны синтеза в зависимости от квадрата силы тока, протекающего по спирали нагревател  колонны, с коррекцией параметров настроек регул тора температуры в зоне реакции по степени конIND версии смеси, суммы расходов. смеси и ч1 газа и отношени  суммы расходов смеси и газа к перепаду температур на колоине , при значении температуры в зоне реакции ниже первого заданного значени  подачу циркул ционного по байпасу на выход колонны синтеза дополнительно егулируют в зависимости от степени конверсии смеси, а при значе (НИИ температуры в зоне реакции выше вто рого заданного значени  прекращают подачу циркул ционного газа по байпасу на выход колонны синтеза и подают циркул ционный газ по холодному байпасу.

Description

« . о Изобретение относитс  к автоматическому управлению химическими: процессами и может быть использовано в промьшшенности по производству минер альных удобрений при автоматизации колонны синтеза аммиака. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса за счет улучшени  качества регулировани  температуры в зоне реакции. На чертеже представлена схема системы автоматического регулировать ни , реализующей данный способ. Система состоит из объекта 1 регулировани  (представлена колонна синтеза с подводными магистрал ми), измерител  2 температуры в зоне реакции , сумматора 3, делител  4, сумматора 5, квадратора 6, формировател  7 степени конверсии смеси, первог задатчика 8, второго задатчика 9, элемента 10 сравнени , регул тора И, сумматора 12, первого реле 13, третьего задатчика 14, фор мировател  15 параметров настройки, первого ком пенсатора 16, второго реле 7, .второго компенсатора 18, первого 19 ц, ; второго 20 логических элементов, первого 21 и второго 22 сигнализато poBj , измерителей 23 и 24 расходов . свежей азотоводородной смеси в колонну и циркул ционного газа по верх нему байпасу, измерител  25 температуры циркул ционного газа на входе колонны, измерител  26 температуры газа на выходе колонны, измерителей 27 к 28 концентрации аммиака на входе и выходе колонны, измерител  29 силы тока, протекающего по спирали нагревател  колонны, Способ осуществл ют следующим образом , При помощи измерител  2 формируют величину температуры в зоне реакции , которую подают на первые входы .элементов 10, 19 и 20, При помо-щи измерителей 23 и 24 формируют величи ны расходов свежей азотоводородной смеси в колонну и циркул ционного газа по верхнему байпасу, и формиро ванне величины подают на входы сумматора 3, При помопщ.измерителей 27 и 28 формируют величины концентраци аммиака на входе и на выходе колонны Xj и х и подают их на входы формир вател  7, При помощи измерител  29 формируют величину сила тока I, про текающего по спирали нагревател  42 колонны, и подают ее на входы квадратора 6. При помощи сумматора 3 формируют величину, равную сумме расхода свежей азотоводородной смеси в колонну и циркул ционного газа по верхнему байпасу (F+V), которую подают на первые входы детлител  4 и формировател  15. При помопщ сумматора 5 формируют разность температур газа на выходе ..колонны и циркул ционного газа на входе (,), которую подают на второй вход делител  4. При помощи последнего формируют величину отношени  суммы расхода свежей смеси в колонну и циркул ционного газа по верхнему байпасу к перепру температуры на колонне, и полученное отношение подают на второй вход формировател  15, При помощи квадратора 6 формируют величину, пропорциональную квадрату тока, протекающего по спирали нагревател  колонны , и полученную величину подают на вход первого компенсатора 16. При помощи формировател  7 формируют величину, равную степени конверсии смеси в колонне J ()/(8Xj ), которую подают на второй вход . второго реле 17 и на четвертый вход формировател  15 параметров настройки , . При помощи первого задатчика 8 формируют величину Tj, равную температуре зажигани  в колонне, которую подают на третьи входы второго логического элемента 20 и первого логического элемента 19, При помощи элемента 10 сравнени  формируют величину рассогласовани  между измеренной температурой t в зоне реакции и заданием по этой температуре, формируемым с помощью второго задатчика 9, Величину рассогласовани  подаютна вход регул тора 1. С помощью регул тора 11 вырабатывают управл ющее воздействие из услови  устранени  рассогласовани  между измеренной температурой и заданием, управление подают на первый вход сумматора 12, Регул тор может иметь ПИД-структуру. При помощи ({юрмировател  15 измен ют параметры настройки регул тора 11 в соответствии с изменением величины К, F+V, J, Кй. Например: . KV |-(a,+a,K+a(F+V)+a3J ; R a K+a5K(F+V)+agj; D a7K+a8(F+V)+acjj, 3 где KO, R, D - коэффициент усилени  врем  изодрома и вре м  предварени  регул тора; KQ- коэффициент усилени  вентил  байп-аса пода чи циркул ционной см си на вькод колонны синтеза - величина, подаваема  на третий вход формировател  1 К (F+V) г (tj-ti ). При помощи пе вого компенсатора 16 формируют вели чину управлени , компенсирующего во мущени , возникающие вследствие изм нени  режима работы нагревател  колонны синтеза, и выходную величину компенсатора 16 подают на второй вход сумматора 12. Передаточна  функци  компенсатора 16 имеет вид где Wgj , Wt,,.- передаточные функции по каналам возмущени  () и управлени  (W-t); W - положение регулирующе органа - вентил  байпаса - подачи циркул ционной смеси на выход колонны интеза. При помощи второго компенсатора 18 формирз т величину управлени , компенсирующего возмущени , возникающие вследствие изменени  степени конверсии смеси в колонне, выходную величину компенсатора 18 подают на третий вход сумматора 12, Передаточна  функци  компенсатора 18 имеет вид Wg Wu,-t где Wg - передаточна  функци  по каналу (J-t). С помощью сумматора 12 получают управление, равное сумме управлений подаваемых на входы сумматора; выходна  величина сумматора 12 подаетс  на вход первого реле 13, и при замкнутой цепи реле 13 управление ПО ступает на вход третьего задатчика 14, с помощью которого на объекте реализуетс  управление по положению вентил  W, Задатчик 14 обладает пам тью , и в случае отсутстви  выходного сигнала первого реле i 3 поддерживает на объекте управление, выдан144 ное на объект ранее. При цомопщ первого логического элемента 19 производитс  сравнение измерений температуры t с температурой Tj зажигани . Если температура t превьштает температуру TJ более чем на величину константы В , подаваемой на второй вход элемента 19, производитс  отключение второго компенсатора 18, путем размыкани  цепи второго реле 17, Величина 6 выбираетс  такой, чтобы , , где ton оптимальна  температура в зоне реакции. Таким образом, второй компенса-, 3 X тор 18 работает лищь при ----- 0. При помощи второго логического элемента 20 сравнивают температуру t с температурой Т. Если температура t превьшает температуру Т, более чем на величину константы А, подаваемой на второй вход элемента 20, производитс  отключение задатчика 14 от сумматора 12 путем размыкани  цепи первого реле 13. При этом также выключаетс  р-е гул  тор 1 1 и с помощью первого сигнализатора 21 вьщаетс  сигнал о повьщ1ении температуры t выше величины Т +Aj а с помощью второго сигнализатора 22 выдаетс  сигнал на включение регул тора с регулирующим органом - вентилем (Wj) холодного байпаса. Константа Л задаетс  такой, чтобы обеспечивалась возможность регулировани  температуры t с помощью вентил  холодного байпаса . Приведенна  система регулировани  может быть реализована как на стандартных элементах, так и на средствах вычислительной техники. Данный способ обеспечивает высокое качество регулировани  температуры в зоне реакции колонны синтеза как в пусковом режиме, так и в режиме нормальной, эксплуатации, поскольку по звол ет компенсировать р д возмущающих воздействий на колонну и учитывает изменение характеристик колонны в процессе ее работы. Компенсаци  рассматриваемых возмущений и учет изменени  характеристик колонны привод т к существенному повьшению стабильности работы установки синтеза в целом и увеличению производительности колоны .

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем регулиро- вания температуры в зоне реакции колонны синтеза и регулирования подачи циркуляционного газа по холодному байпасу, отличающийся тем, что, с целью повышения'производительности процесса за счет улучшения качества регулирования температуры в зоне реакции, регулируют температуру в зоне реакций изменением подачи циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза, измеряют силу тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, расходы свежей азотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, концентрацию аммиака на входе и выходе колонны, температуру' циркуляционного· газа на входе колонны и газа на выходе колонны, по измеренным значениям концентрации аммиака на входе и выходе колонны определяют степень коверсии смеси, по измеренным параметрам расходов свежей азотоводородной смеси и циркуляционного газа, поступающего в колонну синтеза по верхнему байпасу, определяют сумму расходов смеси и газа, рассчитывают отношение суммы расходов смеси и газа к перепаду температур на колонне, сравнивают текущее значение в зоне реакции с заданными значениями температуры зажигания и при значении температуры в зоне реакции выше первого заданного значения изменяют подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза в зависимости от квадрата силы тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, с коррекцией параметров настроек регулятора температуры в зоне реакции по степени конверсии смеси, суммы расходов смеси, и газа и отношения суммы расходов смеси и газа к перепаду температур на колонне, при значении температуры в зонереакции ниже первого заданного значения подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза дополнительно регулируют в зависимости от степени конверсии смеси, а при значении температуры в зоне реакции выше второго заданного значения прекращают подачу циркуляционного газа по байпасу на выход колонны синтеза и подают циркуляционный газ по холодному байпасу, ί 12701 . о