SU1518295A1

SU1518295A1 - Способ автоматического регулировани процесса каталитической очистки отход щих газов в производстве неконцентрированной азотной кислоты

Info

Publication number: SU1518295A1
Application number: SU874320346A
Authority: SU
Inventors: Абрам Иосифович Поджарский; Борис Данилович Жигайло; Александр Ефимович Демидов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8973
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-10-30

Abstract

Изобретение относитс к области автоматического управлени технологическими процессами производства неконцентрированной азотной кислоты и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности. Целью изобретени вл етс уменьшение расхода природного газа и снижение выбросов в атмосферу монооксида углерода. Способ предусматривает регулирование температуры газовой смеси на входе в реактор изменением расхода природного газа в камеру сгорани реактора, соотношени расходов природного газа и воздуха в камеру сгорани реактора изменением расхода воздуха, температуры очищенных газов на выходе реактора изменением расхода добавочного воздуха в узел абсорбции и регулирование расхода природного газа в реактор в зависимости от расхода природного газа и воздуха в камеру сгорани реактора, температур газовой смеси на входе в камеру сгорани реактора, на входе и выходе реактора и максимальной разности температур в реакторе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

тупает в камеру 3 сгорани , где нагреваетс до температуры зажигани катализатора за счет смешени с продуктами сгорани природного газа. Процесс очистки газов от оксидов азота протекает эффективно при наличии в газовой смеси на входе в реактор А продуктов недожега п{5иродного газа - водорода и монооксида углерода,поэто- му в камеру сгорани подают воздух в количестве, недостаточном дл полного сгорани природного газа. Соотношение расходов природного газа и воздуха подцеживают в пределах от 1:7,7 до 1:9,2. Нагрета газова смесь поступает в реактор 4, в котором на катализаторе протекают экзотермические реакции окислени компонентов природного газа кислородом, содержащимс в отход щем газе, и восстановлени оксидов азота природным газом до нетоксичных компонентов, В результате протекани этих реакций происходит повышение температуры от- ход щего газа и разогрев катализатор Разные зоны каталитического сло приобретают разную температуру. При недостатке природного газа имеет место болIла разность температур наиболее гор чей и наиболее холодной зон. При оптимальном расходе природного газа в реактор разность температур наиболее гор чей и наиболее холодной зон находитс в пределах от 5 до 10 С, При большем избытке природного газа указанна разность температур снижаетс ниже 5 С, при недостатке - повышаетс вьш1е 10° С,

Расход воздуха в узел 1 абсорбции

и камеру 3 сгорани измер ют датчиками 5 и 6 соответственно расхода, расход природного газа в камеру 3 сгорани и реактор 4 - датчиками 7 и 8 т- соответственно расхода.

Температуру газовых смесей на входе в камеру 3 сгорани , в реактор 4 и очищенного газа после реактора измер ют соответственно датчиками 9-11 температур , разность температур наиболее гор чей и наиболее холодной зон каталитического сло реактора - вычислительным устройством 12, Расход воздуха в узел 1 абсорбции, камеру 3 сгорани регулируют исполнительными механизмами 13 и 14 соот- ветственно, а расход природного газа в камеру сгорани и реактор механизмами 15 и 16 соответственно.

Q j п

0

Автоматическое регулирование процесса каталитической очистки осуществл ют с помощью регул торов 17 - 19 и вычислительного устройства 20,

Способ осуществл ют следующим образом .

На регул тор 17 подают сигнал от датчика 10 температуры газовой смеси на входе в реактор. По величине этого сигнала формируют управл ющее воздействие на исполнительный механизм 15, поддержива таким образом заданное значение температуры газовой смеси на входе в реактор 4,

На регул тор 18 подают сигналы от датчиков 6, 7 по замеру расходов воздуха и природного газа в камеру сгорани . Путем сопоставлени этих сигналов формируют управл ющее воздействие на исполнительный механизм 14, поддержива таким образом заданную величину соотношени расходов природного газа и воздуха в камеру 3 сгорани . На регул тор 19 подают сигнал от датчика 11 по замеру температуры очищенного газа. По величине этого сигнала формируют управл ющее воздействие на исполнительный механизм 13, поддержива таким образом заданную величину температуры очищенного газа после реактора 4,

На вычислительное устройство 20 подают сигналы от датчиков 6, 7, измер ющих расход воздуха и природного газа соответственно в камеру 3 сгорани , а также от датчиков 9-11, измер ющих соответственно температуру газовых смесей на входе в камеру сгорани , на входе в реактор и очищенного газа после реактора. Вычислительное устройство 20 рассчитывает величину расхода природного газа в реактор по уравнению

Vp (2,47-7,4 I0 4p+9,1-10 tj )д

Р

-Р

VgUK-t,) п L tp-t,- 0

где V и V - объемный расход природного газа, подаваемого в реактор и камеру сгорани соответственно;

Vg - объемный расход воздуха , подаваемого в камеру сгорани ;

t р к температура газа соответственно на входе

в камеру сгорани , и входе в peaKTOfi и после него, С.

По результату расчета формируетс управл ющее воздействие па исполнительный мрхапизм 16 и таким образом регулируетс расход природного газа в реактор.

В вьмислительное устройство 20 по- Q дают также сигналы от вычислительного устройства 12, которое измер ет температуру в разных зонах каталитического сло и рассчитьшает разность температ тэ наиболее гор чей и наиболее холодной зон этого сло . Если величина этой разности находитс за пределами диапазона , то в вычислительное устройство 20 подают сигнал коррекции. При разности температур ниже 5 С вычислительное устройство 20 измен ет управл ющее воздействие на исполнительный механизм 16 в направлении снижени расхода

0,12%; производительность агрегата - 14,4 т/ч азотной кислоты в пересчете на 100%-ную HNO. При этих услови х

р провели 5 опытов, реалиэукщих схему автоматического регулировани , npei- ставленную на чертеже. Каждый опыт проводили в течение 5 сут. Замеры температур и расходов газовых потоков осуществл ли через час, а аналитическое определение их состава - 2 раза в сутки. Дл каждого опыта задавали температуру газовой смеси перед реактором 4 (tp) регул тором 17, соот15 ношение расходов природного газа и воздуха в камеру 3 сгорани - регул тором 18 и температуру очищенного газа после реактора 4 (t) - регул тором 19,

Результаты этих опытов представлены в табл.2.

20

30

Из табл.2 видно, что предлагаемый способ регулировани позвол ет при природного газа в реактор (через сме- 25 температурах зажигани ка- ситель 2 и камеру 3 сгорани ). Еслитализатора поддерживать 1 асход природного газа в реактор на оптимальном уровне, при котором объемна дол монооксида углерода не выходит за пределы от 0,03 до 0,06%, а объемна дол оксидов азота - за пределы от 0,003 до 0,005%.

Средн объемна дол оксидов азота составила 0,004%, средн объемна дол монооксидов углерода - 35 0,05%, выброс моНооксидов углерода в атмосферу - 35 кг/ч; средний сум- марний расход природного газа в камеру сгорани и реактор составил 1415 им /ч,а удельный расход природного газа - 98,2 нм /т азотной кислоты в пересчете на 100%-ную НКОз Сопоставление этих данных с данразность температур выше 10 С, управл ющее воздействие на исполнительный механизм измен ют от направлени увеличени расхода природного газа в реактор,

Пример 1. Способ регулировани по способу-прототипу ( три- руетс приведенными в табл.1 средними по всему производству показател г-(и работы агрегатов неконцентрированной азотной кислоты под давлением 0,176 МПа.

Средний выброс монооксида углерода в атмосферу одним агрегатом составил 105 кг/ч.

Пример 2. На одном из агрегатов неконцёнтрнрованной азотной кислоты под давлением 0,716 МПа провели испытание схемы автоматического регулировани процесса каталитической очистки отход щих газов от оксидов азота по предлагаемому способу. В узел конверсии аммиака подали 51300 нм /ч воздуха и 5700 га40

ными примера 1 показало, что внедрение данного способа автоматическо- 5 го регулировани каталитической очистки отход щих газов от оксидов азота позво1г:ит уменьшить выброс в атмосферу токсичного монооксида углерода по сравнению с прототипом в 3 раза

зообразного аммиака. Степень конвер- ° УДельный расход природного газа на

24 нм /ч при сохранении объемной доли оксидов азота в очищенном газе на уровне прототипа.

сии аммиака в оксиды азота составила 94%, температура газовой смеси на входе в камеру 3 сгорани (tц) - 120 С, температура очищенного гэза после реактора (t) - , соотношение природного газа и воздуха в камеру сгорани 1:8,7, объемна дол оксидов азота в очищенном газе

провели 5 опытов, реалиэукщих схему автоматического регулировани , npei- ставленную на чертеже. Каждый опыт проводили в течение 5 сут. Замеры температур и расходов газовых потоков осуществл ли через час, а аналитическое определение их состава - 2 раза в сутки. Дл каждого опыта задавали температуру газовой смеси перед реактором 4 (tp) регул тором 17, соотношение расходов природного газа и воздуха в камеру 3 сгорани - регул тором 18 и температуру очищенного газа после реактора 4 (t) - регул тором 19,

30

35

40

УДельный расход природного газа на

55

Ф

рмула изобретени

1. Способ автоматического регулировани процесса каталитической

очистки отход ашх газов в производстве неконцентрированной азотной кислоты , заключающийс в регулировании расхода природного газа в реактор, температуры газовой смеси на входе в реактор изменением расхода природного газа в камеру сгорани реактора соотношени расходов природного газа и воздуха в камеру сгорани реактора изменением расхода воздуха, температуры очищенных газов на выходе реактора изменением расхода добавочног воздуха в узел абсорбции и измерением температуры газовой смеси на входе в камеру сгорани реактора, о т - личаюцийс. тем, что, с целью снижени удельного расхода природного газа и уменьшени выбросов в атмосферу монооксида углерода, дополнительно измер ют максимальную разность температур в реакторе и ре0

5

0

гулируют расход природного га л н реактор в зависимости от расходов природного газа и воздуха в камеру сгорани реактора, температур газовой смеси на входе в камеру сгорани реактора, на входе и выходе реактора и максимальной разности температур в реакторе.

2. Способ ПОП.1, отличающийс тем, что сравнивают измеренное значение максимальной разности температур с верхним и нижним предельными значени ми и при достижении измеренным значением максимальной разности температур верхнего предельного значени увеличивают расход природного газа в реактор, а при достижении измеренным значением максимальной разности температур нижнего предельного значени уменьшают расход природного газа в реактор.

Мес цJ G, , J г,с Т °1 °

римечание

G - производительность агрегата , т/ч кислоты в пересчете на 100%-ную азотную кислоту; VP - средний удельный расход природного газа суммарно в камеру сгорани и реактор, нм /т (здесь и далее все расходы указаны в нм при 20 с и 101,325 кПа); степень конверсии аммиака и монооксида азота; N0. и N0 - объемна дол оксидов азота соответственно в отход щем газе до смесител 2 и в очищенном газе после реактора, %; СО - объемна дол монооксида углерода в очищенном газе, %.

ек

к

Таблица 1

G P

ек

к

f At v, Ve,,c Vp JV.J NO; J

Примечание, ut

6. A

e. КС

Остальные условные обозначени указаны в табл.1

1518295

Таблица

c Vp JV.J NO; J

10 2

со

-разность температур наиболее гор чей и наиболее холодной зон каталитического сло , С;

-расход добавочного воздуха в узел абсорбции, нм /ч;

-расход воздуха в камеру сгорани , нм /ч.

Claims

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования процесса каталитической очистки отходящих газов в производстве неконцентрированной азотной кислоты, заключающийся в регулировании ¹расхода природного газа в реактор, температуры газовой смеси на входе в реактор изменением расхода природного газа в камеру сгорания реактора, соотношения расходов природного газа и воздуха в камеру сгорания реактора изменением расхода воздуха, температуры очищенных газов на выходе реактора изменением расхода добавочного воздуха в узел абсорбции и измерением температуры газовой смеси на входе в камеру сгорания реактора, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода природного газа и уменьшения выбросов в атмосферу монооксида углерода, ₂θ дополнительно измеряют максимальную разность температур в реакторе и ре гулируют расход природного газа в реактор в зависимости от расходов природного газа и воздуха в камеру сгорания реактора, температур газовой смеси на входе в камеру сгорания реактора, на входе и выходе реактора и максимальной разности температур в реакторе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сравнивают измеренное значение максимальной разности температур с верхним и нижним предельными значениями и при достижении измеренным значением максимальной разности температур верхнего предельного значения увеличивают расход природного газа в реактор, а при достижении измеренным значением максимальной разности температур нижнего предельного значения уменьшают расход природного газа в реактор.

Месяц

Таблица 1

N0* N0* Г СО*

Январь 13,6 125,0 90,4 0,090 0,0025 0,17 Апрель 12,7 125,0 88,5 0,127 0,0066 0,12 Июль 12,7 126,6 89,4 0,140 0,0048 0, 18 Октябрь 13,5 112,5 90,1 0,1 19 0,0049 0,14 Среднее 13,1 122,3 89,6 0, 1 19 0,0054 0,15

Примечание. G_K - производительность агрегата, т/ч кислоты в пересчете на 100%-ную Ve азотную кислоту; - средний удельный расход природного газа суммарно в камеру сгорания и реактор, нм³/т (здесь и далее все расходы указаны в нм³ при 20°С и 101,325 кПа); - степень конверсии амми- м к ака и монооксида азота; N0, и N0 * X - объемная доля оксидов со^к азота соответственно в отходящем газе до смесителя 2 и в очищенном газе после реактора, %; - объемная доля моноокси- да углерода в очищенном газе, %.

1518295 10

Таблица 2

At 1 1 1 1 ¹ -г¹ 1 Ί 1 1 ® 1 1 > 1 1 1 1________________________1 V_B.xc ----- 1 1 1 < 1 ¹ п ¹ 1 ° 1 [с? 400 7 8490 5820 765 670 0,005 0,04 500 10 6350 8020 460 920 0,005 0,03 500 7 6320 8040 490 925 0,004 0,05 500 5 6360 8000 540 918 0,003 0,06 550 7 5190 9040 360 1040 0,004 0,06

Π р

- разность температур наиболее горячей и наиболее холодной зон каталитического слоя, С;

- расход добавочного воздуха в узел абсорбции, нм³/ч;

- расход воздуха в камеру сгорания, нм³/ч.

Технологический газ

Остальные условные обозначения указаны в табл.1

Очищенный газ