SU1669862A1

SU1669862A1 - Способ управлени производством аммиака

Info

Publication number: SU1669862A1
Application number: SU894694527A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Федоров; Николай Иванович Корчака; Иван Максимович Кисиль; Елена Андреевна Котовенко; Александр Григорьевич Шаблий; Виктор Васильевич Андрианов; Виктор Григорьевич Крот
Original assignee: Черкасское производственное объединение "Азот"; Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1991-08-15

Abstract

Изобретение относитс к управлению химическими процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и позвол ет повысить производительность и срок службы оборудовани за счет предупреждени аварийных режимов. Система управлени содержит измерители 10 - 13 соответственно температуры газа и концентрации метана после конвектора второй ступени, концентрации инертов или метана в синтез газа и концентрации водорода или соотношени между водородом и азотом в системе циркул ции, элементы (Э) 14 - 16 сравнени , ИЛИ Э 17, регул торы 8, 9, 19 и 24, ограничители 22, 23 и 25, задатчик 21, сумматор 27 и компенсатор 26. 1 ил.

Description

Изобретение относится к управлению химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности при автоматизации производства аммиака.

Целью изобретения является повышение производительности и срока службы оборудования за счет предупреждения аварийных режимов.

На чертеже приведена система, реализующая данный способ.

Система для управления режимом технологического объекта (на чертеже изображены конвертер 1 первой ступени, конвертер 2 второй ступени, технологическое оборудование 3 стадий конверсии окиси углерода, очистки и метанирования, колонна 4 синтеза) содержит измеритель 5 температуры конвертированного газа, исполнительный механизм 6, измеритель 7 и регулятор 8 подачи топлива, первый регулятор 9, измерители 10 и 11 температуры газа и концентрации метана после конвертера второй ступени, измеритель 12 концентрации инертов или метана на выходе стадии подготовки, формирователь 13 концентрации водорода или соотношения между водородом и азотом в системе циркуляции, первый, второй и третий элементы 14-16 сравнения, элемент ИЛИ 17, исполнительный механизм 18, второй регулятор 19, измеритель 20 подачи природного газа, задатчик 21, первый ограничитель 22, второй ограничитель 23, третий регулятор 24, третий ограничитель 25. компенсатор 26, сумматор 27.

Измеритель 5 предназначен для формирования величины температуры конвертированного газа после конвертера 1.

Исполнительный механизм 6, измеритель 7 и регулятор 8 подачи топлива предназначены для поддержания заданного расхода топлива в конвертер 1.

Первый регулятор 9 предназначен для поддержания требуемой температуры конвертированного газа после конвертера 1.

Измерители 10, 11 предназначены для формирования величин соответственно температуры t2 и концентрации х? метана или инертов после конвертера второй ступе ни.

Измеритель 12 предназначен для формирования величины концентрации инертов или метана на выходе стадии подготовки.

Измеритель 12 можно также устанавливать в магистрали подачи свежей смеси в цикл синтеза.

Формирователь 13 предназначен для формирования показателя избытка водорода - концентрации водорода или соотношения между водородом и азотом в системе циркуляции (хц).

Измерители 11, 12 и формирователь 13 могут быть реализованы на базе промышленных хроматографов (газоанализаторов). При определении соотношения между водородом и азотом может использоваться блок соотношения, формирующий эту величину по замеренным концентрациям водорода и азота.

Первый элемент 14 сравнения предназначен для сравнения температуры t2 с заданным значением Bt по этой температуре и формирования позиционного сигнала Pt в случае T2^Bt.

Второй элемент 15 сравнения предназначен для сравнения показателя хц с заданным значением Вц и формирования позиционного сигнала Р_ц при х_ц >В_Ц.

Третий элемент 16 сравнения предназначен для сравнения концентрации хв с заданным значением В_в и формирование сигнала Зс при х_в > В_в.

Элемент ИЛИ 17 предназначен для выработки сигнала Зц при поступлении сигналов на один из его входов или одновременно на оба входа.

Исполнительный механизм 18. второй регулятор 19 и измеритель 20 предназначены для поддержания требуемой подачи природного газа в конвертер 1

Задатчик 21 предназначен для хранения величины задания по температуре газа, конвертированного в конвертере 1.

Первый ограничитель 22 предназначен для контроля скорости изменения температуры конвертированного газа. Если Δ3> Βδ. то принимается Δ 3 = 3s. если Δ 3< Н5, то принимается АЗ = Нс. где Δ3 - изменение задания по температуре.

Второй ограничитель 23 предназначен для контроля направления изменения температуры конвертированного газа. Если Δ3 > 0 и присутствует сигнал Зц или 3 < 0 и присутствует сигнал 3_iC. то принимается Δ3 = 0. в остальных случаях Δ 3 не изменяется.

Третий регулятор 24 предназначен для выработки управления по температуре конвертированного газа из условия регулирования концентрации х₂ относительно задания по этой концентрации, вводимого в камеру задания этого регулятора, Регулятор 24 может иметь ПИ- или ПИД-структуру.

Третий ограничитель 25 предназначен для ограничения задания по температуре конвертированного газа по граничным значениям Нт и Вт.

Если 3 ^Вт. то принимается 3 Внесли 3<Нт, то принимается 3 - Н₇.

Компенсатор 26 предназначен для компенсации возмущения по расходу природного газа, его структура задается из условия инвариантности регулируемой величины к расходу газа.

Сумматор 27 предназначен для суммирования двух величин, поступающих на его входы.

Способ осуществляют следующим образом.

При помощи измерителя 5 формируют величину температуры конвергированного газа после конвертора 1 и подаю; на вход первого регулятора 9. С помощью исполнительного механизма 6. измерителя 7 и регулятора 8 поддерживают расход топлива, равный заданию, вводимому в регулятор 8. При помощи регулятора 9 корректируется задание регулятору 8 из условия поддержа ния температуры конвертированного газа на уровне задания подаваемого в камеру задания регулятора 9.

С помощью измерителей 10—12 формируются сигналы t£, Х2 и х_п. Сигнал t2 подают на вход первого элемента сравнения 14. Сигнал Х2 подают на вход третьего регулятора 24. Сигнал х_а подают на вход третьего элемента 16 сравнения.

При помощи формирователя 13 определяют показатель х_ц. который подают на вход второго элемента 15 сравнения. При помощи элементов 14, 15 сравнения и элемента ИЛИ 17 вырабатывают сигнал Зц в случае, когда температура t2 и/или показатель хц выше своих заданных значений. Сигнал Зц подают на третий вход второго ограничителя 23. С помощью элемента 16 сравнения вырабатывают сигнал 3<, в случае, когда концентрация хв больше своего заданного значения. При помощи исполнительного механизма 18. регулятора 19 и измерителя 20 поддерживают требуемый расход природного газа в конвертер 1. С помощью регулятора 24 вырабатывают управление из условия поддержания заданной концентрации хе. Выработанное управление подают на первый вход сумматора 27. При помощи компенсатора 26 вырабатывают управления. компенсирующие возмущения по расходу природного газа, которые могут приводить к изменению концентрации компонентов конвертированного газа. Это управление подают на второй вход сумматора 27. С помощью сумматора 27 определяют результирующее управление по температуре конвертированного газа, которое подают на первый вход ог раничи геля 23. При помощи ограничителя 23 управления контролирую! с учетом сигналов Зц и 3,-. Затем с помощью ограничителя 22 проверяют управление по скорости изменения и вводят управление в задатчик 21. При помощи ограничителя 25 управление ограничивают по границам Н, и Вт и вводят в камеру задания регулятора 9. устанавливая требуемую величину задания по температуре конвертированною газа из условия регулирования концентрации х?

Возможно также использование упрощенного варианта способа, при котором регулирование концентрации Х2 приводится без коррекции по подаче природного газа. Гак можно поступать в том случае, когда на величину расхода газа накладывается значительная помеха. При этом аннулируется комоет сатор 26 и сумматор 27. а выход регулятора 24 подсоединяют к первому входу ограничителя 23. В таком варианте несколько снижается быстродействие при изменении нагрузки по газу, но упрощается реализация способа.

Таким образом, регулирование концентрации л'2 с учетом величин t2. хв и х_ц приводит к предупреждению аварийных ситуаций, возникающих при нарушении состава циркуляционной смеси, а также к поддержанию минимально допустимой температуры конвертированного газа в каждый момент времени, что повышает срок службы оборудования за счет предупреждения перегрева реакционных труб в конвертере

Предлагаемый способ может быть реализован как на базе УВМ, так и на основе стандартных аналоговых средств автоматизации.

Предложенный способ обеспечивает по сравнению с прототипом более высокое качество управления производством аммиака, поскольку позволяет увеличить точность регулирования состава газовой смеси и предупредить возникновение ряда аварийных ситуаций, возникающих при нарушении состава циркуляционной смеси и при перегревах реакционных труб конвертера. Это приводит к увеличению срока службы оборудования и повышению производительности агрегата синтеза.

Claims

Формула изобретения

1. Способ управления производством аммиака путем регулирования температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени изменением подачи в него топливного газа и регулирования подачи природного газа в конвертор метана первой ступени, отличающийся

Ί тем. что. с целью повышения производительности и срока службы оборудования за счет предупреждения аварийных режимов, дополнительно измеряют температуру и концентрацию метана или инертов на выхо- 5 де конвертора метана второй ступени, концентрацию метана или инертов в синтез-газе, концентрацию водорода или соотношение водорода и азота в системе циркуляции, осуществляют регулирование 10 концентрации метана или инертов на выходе конвертора метана второй ступени изменением температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени, сравнивают температуру на выхо- 15 де конвертора метана второй ступени, концентрацию метана или инертов в синтез-газе, концентрацию водорода или соотношение водорода и азота в системе циркуляции со своими заданными значени- 20 ями и при достижении температурой на вы ходе конвертора метана второй ступени и/или при достижении концентрацией водорода или соотношением водорода и азота в системе циркуляции своих заданных значений ограничивают увеличение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени, а при достижении концентрацией метана или инертов в синтез-газе своего заданного значения ограничивают снижение температуры конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени.
2, Способ поп. 1.отличающийся тем, что, температуру конвертированного газа на выходе конвертора метана первой ступени дополнительно корректируют в зависимости от подачи природного газа в конвертор метана первой ступени и ограничивают эту температуру по заданным нижнему и верхнему граничным значениям.