Способ автоматического управления процессом очистки хвостовых газов от оксидов азота

О ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Государственный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза(56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1435532, кл; С О 1 В 21/38, 1987.Патент США М 3977836,кл. 23 - 2328, 1976.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ ХВОСТОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА (57) Изобретение относится к способам автоматического управления технологическиИзобретение относится к автоматиза-. ции химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты.Цель изобретения - снижение удельного расхода аммиака и суммарного содержания аммиака и оксидов азота в атмосферных выбросах.Анализ результатов исследований по очистке хвостовых нитрозных газов показывает, что для обеспечения необходимой степени очистки с увеличением объемной скорости газа необходимо повышать температуру процесса в реакторе каталитической очистки. При объемной скорости газа 5000 чдостигается требуемое значение по 01 В 21 38, 6 05 О 27 ми процессами, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты, позволяет снизить расход аммиака и уменьшить суммарное содержание в атмосферных выбросах аммиака и оксидов азота, Измеряют содержание оксидов азота в отходящих хвостовых газах после реактора, по температуре в абсорбционной колонне рассчитывают содержание оксидов азота на входе в реактор и подачу в него аммиака, по температуре в реакторе и нагрузке рассчитывают степень очистки и оптимальное содержание оксидов в отходящих из реактора хвостовых газах и по отклонению в них содержания оксидов азота от расчетного значения корректируют подачу аммиака в реактор. 1 ил,суммарному содержанию оксидов азота и аммиака в очищенном газе (менее 0,005 об.;ь) при 200 С в реакторе, а при обьемной скорости 15000 ч для достижения той же степени восстновления необходима температура более 300 С.Ввиду того, что объемная скорость хвостовых нитрозных газов в реакторе каталитической очистки задается условиями работы предыдущих стадий цеха (нагрузки), а температура в реакторе определяется в основном теплообменом в подогревателе отходящих газов, в общем случае не удается достичь в реакторе оптимального соответствия объемной скорости газов и температуры, при этом для каждой нагрузки и температуры существует определенное значение степени очистки, которое невозмож 1664740но повысить увеличением доэирования аммиака. Экспериментально для нагрузок вобласти 0 - (5000-15000) ч установленазависимость степени очистки а(оь) от объемной скорости О газа и температуры Т 1 в 5реакторе каталитического очисткиа = 010, (0,3710 2 аТ 1 - 1,98) + 0,2510Т 1 + 100,2,где а - степень очистки хвостовых нитроэных газов от оксидов азота, %, 100 - объемная скорость газа в реакторе,ч;Т 1 - температура в реакторе, С.Другим важным фактором, влияющимна содержание оксидов азота в хвостовых 15газах, является эффективность работы аб,сорбционной колонны (физико - химическихи гидродинамических условий абсорбции).Ввиду того, что при растворении оксидовазота выделяется тепло реакции, наиболее 20важным фактором из перечисленных является температура ведения процесса, В промышленной практике тепло реакций,протекающих в абсорбционной колонне, отводят водой, подаваемой в змеевики, расположенные на тарелках колонны. Снижениетемпературы способствует уменьшению содержания оксидов азота в отходящих газах,так как увеличивается скорость поглощения.оксидов азота, равновесие реакции смещается в сторону образования азотной кислоты.. В промышленных условиях получениезахоложенной воды с достаточно низкой истабильной температурой не всегда является возможным, Климатические суточные колебания температуры среды существенносказываются на температуре захоложеннойводы, и как следствие, на температуре ведения процесса абсорбции. 40Ввиду того, что изменение нагрузки колонны по газовой фазе автоматически изменяет орошение колонны и не оказываетсущественного значения еа содержание оксидов азота в отходящих газах, зкспериментально найдена зависимость содержанияоксидов азота на выходе из колонны в зависимости от температуры Т 2 в колонне длярабочего диапазона (20 - 401 С:Я = 8,810д Т 2 - 1,9-10 2, 50где Р - содержание оксидов азота в отходящих из колонны газах,обТ 2 - температура ведения процесса вабсорбционной колонне, С.На чертеже дана схема реализации способа.Схема включает абсорбционную колонну 1, скоростной газовый теплообменник 2,реактор 3 каталитической очистки, датчики 4 и 5 температуры сред соответственно вколонне 1 и реакторе 3, датчик (расходомер)6 расхода О газовой фазы в колонну 1, датчик 7 содержания оксидов азота в отходящих из реактора 3 хвостовых газах, блок 8расчета состава газов на выходе из колонны1, блок 9 расчета степени очистки в реакторе3, блок 10 расчета содержания оксидов азота в отходящих из реактора 3 хвостовыхгазах, схему 11 сравнения, блок 12 соотношения и клапан 13 подачи аммиака в реактор 3 каталитической очистки.Схема работает следующим образом.Нитрозные газы после окисления напредыдущей стадии поступают при температуре 300-340 С в теплообменник 2, гдеохлаждаются до температуры 20 - 40 С, идалее поступают в нижнюю часть абсорбционной колонны 1. Объем поступающих нитрозных газов замеряют расходомером б. Вверхнюю часть колонны 1 подают в качествеорошения слабый раствор азотной кислоты.На змеевики, расположенные на тарелкахколонны 1, подают захоложенную воду дляснятия тепла реакций, протекающих в колонне 1. Температуру процесса в колонне 1замеряют датчиком 4 и сигнал Т 2 подают вблок 8 расчета состава газовой фазы на выходе из колонны 1, Блок 8 формирует сигнал 3 содержания оксидов азота в газовойфазе согласно зависимостиР 88, 0-з Т 2 о,вт 9 0-2Сигнал /3, поступая в блок 12 соотношения, воздействует на клапан 13 подачиаммиака в реактор 3, определяя таким образом соотношение порядка М Нз: (МОх 1=1,1.Температуру Т 1 ведения процесса в реакторе 3 замеряют датчикои 5 и подают вблок 9 расчета степени очистки в реакторе3. В блок 9 заводят также сигнал С 1 расходагазовой фазы от датчика б. На основаниисигналов Т 1 и 0 блок 9 вырабатывает сигналстепени очистки согласно зависимостиа = 010(0,3710 Т 1-1,98)+ 0,2510 Т 1 + 100,2,На основании сигнала 3 содержанияоксидов азота в газовой фазе, подаваемой вреактор 3 каталитической очистки и сигналастепени очистки в этом реакторе блок 10вырабатывает сигнал расчетной величинысодержания оксидов азота в отходящих изреактора 3 газах по формуледао- а)и далее расчетную величину подают на первый вход схемы 11 сравнения, на второйвход которой подают сигнал реального содержания оксидов азота в отходящих газах,зэмеряемый датчиком 7, При превышении1664740 8 оти. Орюиеюг Захоюя.Рода оставитель Г, Огэджановхред М.Моргентал Корректор Э, Лончак едактор О, Голова Заказ 2361ВНИИП Тираж 305 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 реального сигнала над расчетным схема 11 сравнения выдает в блок 12 соотношения корректирующей сигнал, под действием которого в блоке 12 изменяется соотношение подачи 1 ч Нз 1 чОх, увеличиваясь вплоть до 1,15 в зависимости от степени рассогласования. При меньшем значении реального сигнала по сравнению с расчетным соотношение й Нз: 1 чОх корректируется соответственно в сторону уменьшения.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить точность регулирования подачи аммиака и снизить за счет этого расход аммиака на 15-16 , а также минимизировать суммарное количество аммиака и оксидов азота в атмосферных выбросах. формула изобретения Способ автоматического управления процессом очистки хвостовых газов от оксидов азота в производстве слабой азотной кислоты на установке, включающей в себя последовательно соединенные абсорбционную колонну и реактор кэталитической очистки, путем регулирования подачи орошения в абсорбционную колонну в зависимости от нагрузки колонны по газовой фазе, регулирования подачи аммиака в реактор и измерения расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну и содержания окси- -5 дов азота в отходящих из реакторахвостовых газах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения удельного расхода аммиака, суммарного содержания аммиака и оксидов азота в атмосферных выбросах, 10 дополнительно измеряют температуры средв реакторе и абсорбционной колонне, по измеренному значению температуры среды в абсорбционной колонне рассчитывают содержание оксидов азота в газе нэ выходе 15 абсорбционной колонны, по измереннымзначениям температуры в реакторе и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну рассчитывают степень очистки газов в реакторе, по рассчитанным значениям со держания оксидов азота в газе на выходеабсорбционной колонны и степени очистки газов в реакторе вычисляют оптимальное содержание оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газах, сравнивают его с 25 измеренным значением и в зависимости отполученного отклонения корректируют подачу э ммиа ка в реа кто р.