Способ автоматического управления трубчатымреактором

29532 Союз Советскнв Социалиотичвскив РеспубликКомитет по деламизобретений и открытийпри Совете МинистровСССР риоритет публиковано 26 тЧ 11,1971. Бюллетень ч УДК 661.53-52(088.8) Дата о кования описания 12.Х.19 Авторыизобретения Б. В. Ильин, Д. Бальцер и Г, Райниг Ленинградский технологический институт им. Ленсовета, явите СПОСОБ АВ ТИЧЕСКОГО У РЕАКТОРВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫМ Изобретение относится к области управления химическими производственными процессами и может быть использовано для управления трубчатым реактором синтеза аммиака, а также другими трубчатыми химическими реакторами с существенной инерционностью процессов химических превращений.Известен способ автоматического управления трубчатым реактором регулированием подачи смеси в зависимости от температуры в 10зоне химической реакции,Однако он снижает производительность аппарата и качество регулирования процесса.Предлагаемый способ устраняет указанныенедостатки. Для этого смесь подают по температурному полю зоны химической реакции.На чертеже дана схема автоматического управления трубчатым реактором синтеза аммиака,Реактор состоит из катализаторных коробок 1 и 2, нижних теплообменников 3 и 4 икотла-утилизатора б. Свежая азотоводородная смесь поступает в реактор по трубопроводу б. Поток свежего газа разветвляется натри части. Часть газа поступает в межтруоное пространство нижнего теплообменника, вкотором нагревается, охлаждая горячие продукты реакции, поступающие из котла-утилизатора.После нижнего теплообменника нагретая З 0 смесь смешивается с холодным газом, которып поступает через нижний байпас 7. Далее газ проходит охлаждающие трубки катализаторной коробки 2, после чего смешивается с холодным газом, поступающим через верхний байпас 8. Затем газ идет в межтрубное пространство катализаторной коробки 1 (в реакционную зону), где находится железный катализатор. Здесь протекает реакция образования аммиака из азотоводородной смеси. Это равновесная реакция с выделением тепла. Горячие газы из зоны реакции проходят котел- утилизатор, в котором отдают часть своего тепла для образования пара и поступают в трубки нижнего теплообменника 4.Измерение температур в нескольких точках, например в пяти, температурного поля реакционной зоны осуществляется с помощью термопар, помещенных в чехол; э,д.с. каждой термопары умножается в устройствах 9 и 10 на постоянный во времени коэффициент 0, После этого преобразованные э.д.с. складываются в сумматорах 11 и 12 и подаются на элементы сравнения 13 и 14. Таким образом, на элементы сравнения информация об объекте поступает в виде оценок состояния процесса, которые получаются следующим образом:Х, Т(1,1)д. (1) Л; к = 1,2 (1)о295321 Предмет изобретения Заказ 2776/9 Изд,1173 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Типография, пр, Сапунова, 2 где Х - оценки состояния процесса;Т - рабочее температурное поле взоне реакции;д - весовые коэффициенты;1. - длина катализаторной коробки;- длина;- время,Регулятором на элементы сравнения 13 и 14подаются задания У, которые рассчитываются по формулеьУ= Х= Трсс 1, к = 1,2, (11)огде Т" - оптимальное температурное поле,Уравнение 11 показывает, что задания регуляторам формируются для установления оптимального температурного поля, которое определяется в ходе статистической оптимизациипроцесса. Ошибки регулирования определяются еф = У, - Х; к = 1,2, (111)Ошибки регулирования е и е подаются на ПИ-регуляторы 1 э и 16, которые вырабатывают регулирующие воздействия р, и и, поступающие на клапаны нижнего и верхнего байпасов,11 ри работе системы управления необходимо рассматривать два случая: отработку контролируемых (измеряемых) и неконтролируемых (неизмеряемых) возмущений.11 ри измерении контролируемых возмущений, можно рассчитать новый оптимальный температурныи профиль. 1 огда определяются новые задания Урегуляторам в соответствии с формулой 11, которые подаются на элементы сравнения 18 и 14. При этом возникают ошибки регулирования ен, поступающие на входы регуляторов 15 и 16. Последние вырабатывают новые управляющие воздействия р, и р, изменяющие положение байпасов 7 и 8, что приводит к изменению температурного поля в зоне реакции. Оценки состояния (1) при этом меняются в сторону уменьшения ошибки регулирования (111). Переходный процесс заканчивается, когда регулирующие органы занимают положения, при которых все ек= О10 Допустим, что на систему подействовало неконтролируемое возмущение. При этом задание регуляторам не меняется. Появляются ошибки регулирования из-за того, что рабочее температурное поле вследствие воздействия 15 неконтролируемых возмущений не соответствует заданному оптимальному температурному полю. Система управления реагирует на такие возмущения аналогично, и переходный процесс заканчивается, если все е=О. Одна ко при этом рабочее температурное полеотличается от оптимального,Задача синтеза системы автоматическогоуправления по температурному полю заключается в выборе весовых коэффициентов и на строек регуляторов по определенному критерию качества управления. ЗО Способ автоматического управления трубчатым реактором синтеза аммиака путем регулирования подачи смеси в зависимости от температуры в зоне химической реакции, отличиюиийся тем, что, с целью повышения произ водительности аппарата и улучшения качества регулирования, подачу смеси осуществляют по температурному полю зоны химической реакции.