SU1432006A1 - Способ управлени производством аммиака - Google Patents

Description

(21)4196870/31-26

(22)18.02.87

(46) 2.3.10.88. Бюл. № 39

(71)Киевский политехнический институт им. 50-лети  Великой Окт брьской социалистической революции и Черкасское производственное объединение Азот им.Комсомола Украины

(72)Г.А.Статюха, А.В.Федоров, И.М.Кисиль, Н.И.Корчака, А.Ф.Под- липн к, В.В.Андрианов, Ю.В.Пискун и Я. В. Кухтинов

(53)66.012-52- (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР :№ 1020373, кл. С 01 С 1/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1350112, кл. С 01 С 1/04, 1985.

(54)СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ :АММИАКА

(57)Изобретение относитс  к управлению химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промьшленности при управлении производством аммиака . Целью изобретени   вл етс  повышение производительности установки . Способ предусматривает регулирование состава циркул ционного газа изменением подачи природного газа в конвертер метана (КМ) первой ступени и воздуха в КМ второй ступени. Способ также включает коррекцию подачи воздуха в зависимости от подачи природного газа и прекращение увеличени  подачи природного газа хфи измеренном значении давлени  в цикле синтеза аммиака выше заданного значени  и/или температуры смеси на выходе КМ первой ступени ниже заданного значени . 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

(Л

I Изобретение относитс  к области : управлени  химргческими процессами :и может быть использовано в промьш- ленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности при управлении производством аммиака.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности, : На чертеже приведена принципиальна  схема реализации предлагаемого способа.

На схеме обозначены конвертер 1 метана первой ступени, конвертер 2 метана второй ступени, технологическое оборудование 3 стадии конверсии окиси углерода, очистки и метаниро- вани , колонна 4 синтеза, Формирова- |тель 5 соотношени  между водородом и азотом вентиль 6 подачи природног газа, первый регул тор 7, измеритель 8 подачи природного газа, первый за- |датчик 9, второй регул тор 10, сум- laTop 11, измеритель 12 давлени  в системе циркул ции, измерители 13 и 14 температуры смеси после шахт конвертера первой с;тупени, первый и второй элементы 15 и 16 сравнени , элемент ИЛИ 17, программный ограни- читйль 18, сигнализатор 19, блок 20 селекции, первый ограничитель 21, второй задатчик 22, переключатель 23, второй ограничитель 24, вентиль 25 подачи воздуха, третий регул тор 26, делитель 27, третий задатчик 28, четвертый регул тор 29, четвертый задатчик 30 и измеритель 31 подачи воздуха.

Формирователь 5 предназначен дл  формрфовани  величины текущего соотношени  S между водородом и азотом в системе циркул ции и может быть реализован на базе промьшленного хроматографа, замер ющего концентрации компонентов смеси, в том числе водорода и азота, и блока соотношени , формирующего по концентраци м :водорода и азота величину S. Вентиль :6 предназначен дл  изменени  подачи природного газа, первый регул тор 7 дл  поддержани  задаваемого расхода природного газа. Регул тор 7 может иметь ПИД-структуру. Измеритель 8 предназначен дл  формировани  величины расхода природного газа, первый задатчик 9 - дл  запоминани  задани  по расходу гама, вводимого в регул тор 7, второй регул тор 10 - дл  фор

мировани  изменени  расхода природного Газа из услови  поддержани  соотношени  S относительно задани , }зводимого в камеру задани  этого регул тора. Регул тор 10 может иметь ПИД-структуру..Сумматор 11 предназначен дл  сложени  задани  з по величине S с константой а.

Константа а выбираетс  такой, чтобы при величине S, большей з + а, выполн лось соотношение

15

i -|iip - p °

0

5

0

5

0

5

0

5

где П - производительность процесса

по аммиаку, Г - подача природного газа.

Измеритель 12 предназначен дл  формировани  величины давлени  Р в системе циркул ции. Измеритель 12 мож но также устанавливать в магистрали подачи свежей азотоводородной смеси.

Измерители 13 и. 14 предназначены дл  формировани  величин температур смеси после двух шахт конвертера первой ступени. Первый элемент 15 сравнени  Ьредназначен дл  сравнени  давлени  Р с ограничением Вр и выработки соответствующего сигнала N при , второй элемент 16 сравнени  - дл  сравнени  температурного сигнала t на выходе блока 20 селекции с ограничением Н и выработки соответствующего сигнала К при t f Н,, Необходимость сравнени  величины t с ограничением Н объ сн етс  тем, что увеличение подачи газа снижает температуру t, а при (. увеличение подачи газа приводит к нарушению процесса конверсии. .

Элемент ИЛИ 17 предназначен дл  выработки сигнала В в случае, когда хот  бы на один из двух входов эле- ,мента ИЛИ 17 поступает входной нал. Если ни на одном из входов элемента ИЛИ 17 нет сигналов, то сигнал В на выходе элемента ИЛИ 17 отсут- ствует.

Программный ограничитель 18 предназначен дл  контрол  и ограничени  скорости изменени  расхода газа. Если , то принимаетс  ЛГ BS, если , то принимаетс  дГ Hj, (ДГ - изменени  расхода газа за заданный промежуток времени).

Сигнализатор 19 предназначен дл  информировани  оператора о наличии

предварительной ситуации в случае, когда контролируема  величина соотношени  меткду водоролом и азотом выходит за ограничени  Н и Bf

Блок 20 селекции предназначен дл  выбора из двух входных величин меньшей и вьщачи этой величины.

Первьш ограничитель 21 контролирует величины расхода природного газа по максимальному и минимальному значени м расхода. Он блокирует увеличение подачи газа при и блокирует снижение подачи газа при Г i HF .

В.торой задатчик 22 предназначен дл  ввода задани  по подаче газа при отключении первого задатчика 9 от первого ограничител  21.

Переключатель 23 предназначен дл  отключени  первого задатчика 9 от ограничител  21 с подключением к первому задатчику 9 второго задатчика 22, Второй задатчик 22 и переключатель 23 служат дл  повьшени  удобства эксплуатации системы и могу использоватьс , например при настроечных работах.

Второй ограничитель 24 предназначен дл  блокировки увеличени  подачи газа при наличии сигнала В путем занулени  положительного прираще - ни  Д Г,

Вентиль 25 предназначен дл  изменени  подачи воздуха в конвертер 2 второй ступени, третий регул тор 26 дл  поддержани  задаваемого расхода воздуха, делитель 27 - дл  делени  величины задани  по,расходу газа на коэффициент Ь , равный текущему отношению подачи газа к подаче воздуха, третий задатчик 28 - дл  хранени  величины р) ,

Четвертый регул тор 29 корректирует величину Р) из услови  поддержани  соотношени  S относительно задани  з, которое формируетс  в четвертом задатчике 30.

Измеритель 31 подачи воздуха предназначен дл  формировани  величины расхода воздуха, подача которого измен етс  с помощью вентил  25,

Способ осуществл ют следующим образом .

При помощи формировател  5 формируют текущее значение соотношени  S, которое подают на входы второго и четвертого регул торов 10 и 29 и вхо сигнализатора 19. При помощи измерител  12 опреде.п ют величину давлени  .Р в системе циркул ции или в системе подачи свежей смеси н подают эту величину на вход первого элемента 15 сравнени , С помощью первого элемента 15 сравнени  сравнивают давление Р с ограничением Вр и при Bbwamt сигнал N на первьш вход элемента ШШ 17.

Q С помощью измерителей 13 и 14 формируют значени  температур смеси на выходе шахт конвертера пер вой ступени и подают на входы блока 20 селекции , с помощью которого определ ют

5 величину t наименьшей температуры и подают ее на вход второго элемента. 16 сравнени . С помощью последнего срав- ниваю т температуру t с ограничением Н и при выдают сигнал К на

0 второй вход элемента ИЛИ 17. С помо- щью элемента ИЛИ 17 вырабатьтают сигнал В в случае поступлени  сигнала N или К либо при одновременном поступлении сигналов N и К. Сигнал В

5 подают на первьд вход второго ограничител  24, С помощью четвертого задатчика 30 формируют задание з по соотношению S, которое подают на вход сумматора 11 и в камеру задани  чет0 вертого регул тора 29, С помощью вто- рого регул тора 10 вырабатывают управление по изменению задани  регул тору 7 подачи природного газа из услови  поддержани  соотношени  S относительно скорректированного задани  3 + а, которое получают в сумматоре 11 и подают в задани  регул тора 10, Полученное в регул торе 10 управление подают на второй вход второго ограничител  24, где корректируют его в зависимости от наличи  сигнала В, и подают на вход программного огран гчител  18, С помощью программного 18 и первого 21 ограничителей корректируют величину управлени  по величине изменени  расхода газа за заданный промежуток времени (по скорости изменени  расхода газа) и по допустимой величине расхода. Затем через переключатель 23 вьщают управление на вход первого задатчика 9, где происходит коррекци  задан51  по расходу газа первому регул тору 7, Сформированное задание вьщают в камеру задани  пос леднего. При помощи регул тора 7 и вентил  6 поддерживают требуемый расход газа, значение которого определ ют при помощи измерител  8 и

0

5

0

д т в регул тор 7. При разамкнутой цепи переключател  23 на вход первого задатчикй 9 ввод т управление с второго задатчика 22, При помощи контура регулировани , содержащего измеритель 31 подачи воздуха, вентиль 25 подачи воздуха и третий регул тор 26, поддерживают подачу поздуха в соответствии с величиной, подаваемой с выхода делител  27 в камеру задани  регул тора 26, При помощи делител  27, третьего задатчика 28 и четвертого регул тора 29 формиру- №т величину задани  регул тору 26 из Услови  поддержани  регулируемой величины соотношени  между водородом и азотом относительно задани  з С коррекцией по текущему заданию 1 ул тору 7,

Йри отсутствии замеров температуры на выходе каждой шахты конвертера йервой ступени можно использовать упрощенный вариант способа, учиты- йающий результирутощую температуру газа на выходе этого конвертера;

Таким образом, корректировка расхода газа из услови  регулирова- йи  соотношени  S относительно задани  3 + а приводит к максимизации выпуска аммиакаJ так как при. реализа ции способа всегда поддерживаетс  режим, соответствующий наибольшей производительности процесса и максимально допустимой подаче газа дл  данного режима, с автоматическим предупреждением предаварийных ситуаций , возникающих при нарущении соотношени  S вследствие действи  на объект возмущений или при нарущении работы системы подачи воздуха в конвертер 2 второй ступени. I Способ может быть реализован как ria базе УВМ, так и на основе стандартных аналоговых средств автомати- 31ации.

Предложенный способ обеспечивает по сравнению с прототипом более высокое качество управлени  процессом .синтеза аммиака, поскольку позвол ет, увеличить точность регулировани  сое тана смеси в системе циркул ции и прдупредить возникновение р да аварийн режимов, возникающих при нарушении

5

0

состава смеси. Это приводит к повышению стабильности процесса и увеличению его производительности.

Claims (3)

1.Способ управлени  производством ак1мнака путем регулировани  состава циркул ционного газа изменением подачи воздуха в конвертер метана второй ступени, измерени  давлени  циркул ционного или свежего газа и регулировани  подачи природного газа в конвертер метана первой ступени , отличающийс  тем, что, с целью повьщгени  производительности , дополнительно измер ют температуру смеси на выходе конвертера метана первой ступени, регулируют состав циркул ционного газа изменением подачи природного газа в конвертер метана первой ступени., корректируют подачу воздуха в конвертер метана

5 второй ступени в зависимости от расхода природного газа в конвертер метана первой ступени, сравнивают измеренные значени  давлени  циркул ционного или свежего газа и температуру смеси на выходе конвертера метана первой ступени с заданными значени ми и при измеренном значении давлени  циркул ционного или свежего газа вьщ1е заданного значени  и/или температуры смеси на выходе конвертера метана первой ступени ниже заданного значени  прекращают увеличение подачи природного газа в конвертер метана первой ступени.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что измер ют температуру смеси на выходе каждой шахты конвертера метана первой ступени, определ ют минимальное значение из этих температур и по нему суд т об измеренном значении температуры смеси на выходе конвертера метана первой ступени.

3.Способ по п.1 или по пп.1 и 2, отличающийс  тем, что подачу природного газа в конвертер метана первой ступени ограничивают по скорости его изменени  и максимальному и минимальному значени м расхода.

0

5

0

5

0

ГО)