Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака

) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССО СИНТЕЗА АММИАКА Изобрете зации химик сов и.может ческой, неф для процесс аммиака.в амати ие относится к -технологически быть использова ехимической про получения синт процес- в химишленности ического 5 ест вляет ся опене позволяетмаксимальноистеме циркукономические оИзвестен способ регулирования процесса синтеза аммиака путем .изменения величины расхода продувочного газа в зависимости от содержания инертов в циркуляционном газе 1 .Однако данный способ характеризуется низким качеством переходных пр цессов из-за большой инерционности объекта и наличия существенного запаздывания по каналу измерения содержания инертов, осуществляемого ав томатическим газоанализатором.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регули рования процесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода проду х, 8. П.,асилейКО- -очного газа в зависимости от давения в циркуляционном газе2.Однако известный способ также небеспечивает требуемого качества реулирования из-за инерционности и неинейности объекта управления. Поэтоу на практике управление расходомродувочного газа осущатором вручную, чтороводить процесс приозможном давлении в сяции, т.е. ухудшает эоказатели процесса,Цель изобретения - повышение экоомичности процесса за счет улучшеия качества регулирования процесса.Указанная цель достигается тем,то расход продувочного газа коррекируют по расходам свежего и циркуляионного газа, а также по разностиемператур газа на выходе и входеолонны си нт ез а.Предлагаемый способ управления отосится к классу комбинированных сисз 89386 тем, поскольку он обеспечивает управление как по возмущению (нагрузка по свежему и циркуляционному газу), так и по отклонению (давление в цикле циркуляции, температура газа на входе и выходе колонны синтеза), Это позволяет вырабатывать управляющее воздействие с учетом нелинейности объекта, чем достигается улучшение динамических характеристик системы. 10На чертеже изображена принципиальная схема автоматического регулирования, реализующая предлагаемый способ.Схема содержит датчик 1 расхода свежего газа, датчик 2 расхода цирку э ляционного газа, датчик 3 температуры газа на входе в колонну 4 синтеза, датчик 5 температуры газа на выходе из этой колонны, датчик б давления циркуляционного газа на входе в колонну синтеза, датчик 7 расхода продувочного газа, функциональный блок 8, регулятор 9 давления, сумматор 10, регулятор 11 расхода продувочного газа и регулирующий клапан 12 на линии выдачи продувочного газа из сепаратора 13. Значение расходов свежего и циркуляционного газов и температуры газана входе и выходе колонны синтеза,измеряемые соответственно датчиками1-3 и 5, поступают на вход Функционального блока 8, в котором на выходе Формируется сигнал, пропорциональный величине отклонения расхода про"дувочного газа от номинального значения, Выходной сигнал блока 8 поступает на сумматор 10, куда также поступает выходной сигнал регулятора 9,подключенного своим входом к датчику б. Сумматор 10 на выходе Формирует40сигнал используемый в качестве задания регулятору 11, Последний, сравнивая текущее значение расхода продувочного газа, измеряемое датчиком7, с указанным заданием, отрабатывает на выходе сигнал и выдает его нарегулирующий клапан 12, изменяющийсоответствующим образом расход продувочного газа,При уменьшении нагрузки по свежему газу уменьшается выход иэ датчика1 и практически одновременно происходит изменение расхода циркуляционного газа, характеризующееся уменьшением выхода из датчика 2, В началь" ффный момент сигналы от датчиков 3 и 5температуры остаются неизменными. Сум.матор 10, на вход которого поступает 5 4неизменный сигнал от регулятора 9 иуменьшенный от функционального блока8, корректирует задание регулятору 11который, воздействуя на исполнительный механизм, сокращает расход продувочного газа,юЧерез некоторое время, определяемое инерционностью объекта (примерно2 мин), начинается увеличение разности температур газа в указанных точках. Изменяющийся в соответствии сэтой разностью сигнал через функциональный блок 8 и сумматор 1 О корректирует (уменьшает) задание регулятору11, что обеспечивает дополнительноесокращение расхода продувочного газа.По окончании переходного процессапоследний соответствует изменившемуся температурному режиму колонны синтеза.В случае неполной компенсации возмущающих. воздействий происходит изменение давления циркуляционного газана входе в колонну, что приводит к изменению выходного сигнала регулятора;9, который, проходя через сумматор 10,изменяет задание регулятору 11. Последний соответственно, изменяя расходпродувочного газа, приводит давлениек прежнему значению.Аналогичным образом система управления функционирует и при повышении нагрузки по свежему газу.Рассмотрим работу системы управ"пения при изменении состава циркуляционного газа, например при увеличении содержания метана. Увеличение содержания метана в циркуляционном газе (как следствие изменение его содержания в свежем газе) приводит кухудшению условий протекания реакцийсинтеза, что проявляется в снижении,температуры на выходе из колонны,т.е. в сокращении разности температурциркуляционного газа на выходе и вхо"де колонны. Одновременно с этим проявляется повышение давления циркуляционного газа на входе в колонну. Указанное сокращение разности температур и увеличение давления приводит к росту сигналов на выходе из функционального блока 8 и регулятора 9, чем обеспечивается увеличение задания регулятору 11 и, соответственно, увеличение расхода продувочного газа,Таким образом, увеличение расхода продувочного газа приводит величинуЗаказ 11380/36 Тираж 508 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5евееВФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 89386 давления к заданному значению при новом уровне инертов.Аналогичным образом система управления функционирует и при уменьшении содержания метана в циркуляционном газе, а также в случае изменения содержания аммиака на входе в колонну синтеза и при отклонениях соотношения водорода к азоту от стехиометрического значения. 1 ЕИспользование предлагаемого способа управления позволит благодаря улучшению качества регулирования поднять средний уровень давления процесса синтеза. Произведенная оценка по казывает, что, например, для агрегата синтеза аммиака мощностью 1360 г/сут реализация предлагаемого способа позволит вести процесс при давлении в среднем на 5-7 атм выше имеющегося 20 уровня, и что обеспечивает условия для увеличения выхода аммиака из ко" лонны синтеза на 0,2-0,3 об,Ф. 5 ВФормула изобретенияСпособ автоматического управления процессом синтеза аммиака в колонне путем изменения расхода продувочного газа в зависимости от давления в цикле циркуляции, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет лучшения качества регулирования, расход продувочного газа корректируют по расходам свежего и циркуляционного газа, а также по разности температур газа на выходе и входе колонны синтеза. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Крайнов В,Н. Эффективность различных способов регулирования процесса синтеза аммиака. - "Азотная промышленностьф. М., НИИТЭХИМ, 1974,И 6, с, 60-63.2, Технический проект К 7-704 А.1972, черт. йС.