Способ управления технологическим комплексом переработки серосодержащих газов в параллельно-работающих многослойных контактных аппаратах

ВЕТЕНЛ 1 чЧ ЬУф Союз СоветскихСоциалистичесиикРеспублик О И Е ИЗОБРЕТЕН ЙЯ и 1 7322 О 6(22) Заявлено 22.03,76 (21) 2335987/23-26с присоединением заявки РЙ -(51)М. Кл. С 01 В 17/72 Ь 05 0 27/ОО Ввударственей квинтет СССР ао днам нзобретений н втнрытнй(72) Авторы изобретения А, Ашимов, И. А, Буровой, А. А, Джусупов и В. П. Морозов Казахский политехнический институт им. В, И, Ленина,Проектно-конструкторское бюро автоматизированныхсистем управления и Московский институт стали и сплавов(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМКОМПЛЕКСОМ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРОСОДЕРЖАЩИХГАЗОВ В ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ МНОГОСЛОЙНЫХКОНТАКТНЫХ АППАРАТАХ Изобретение относится к способам управления переработкой отходящих серосодержаших газов цветной ме таллургии контактным методом и может быть использовано в цветной металлур-,5 гии в производстве серной кислоты иэ отходящих газов.Известен способ управления процес сом переработки серосодержаших газов в серную кислоту, основанный на распре 0 делении смеси газов по агрегатам их переработки в зависимости от концентра ции двуокиси серы в газовой смеси 1,Недостаток данного способа эаклю чается в том, что в процессе работы15 не учитывается температурный режим агрегатов, что приводит к снижению производительности установки в целом.Известен также способ управления переработкой серосодержаших газов контактным методом путем регулирования расходов байпасируемой газовой смеси в каждом тзплообменнике в зависимости от расхода исходной газовой смеси на соответствующие контактные аппараты, концентрации в ней двуокиси серы и разности температур на входе и выходе каждого контактного слоя 21,Недостаток данного способа управления заключается в том, что при частык и интенсивнык возмушениях по концентрации сернистого ангидрида в газовой смеси для сохранения автотермичности процесса в каждом контактном аппарате необходимо понижать его газовую нагрузку, что влечет за собой нарушение режима работы источника отходящих серосодержаших газов, Так, например, при работе группы параллельно работающих аппаратов на отходяших газах агломера ционного производства в случае резкого понижения концентрации сернистого ангидрида для обеспечения автотермичнос ти процесса в контактных узлах необходимо понижение газовой нагрузки, что приводит к снижению потребления серосодержащик газов от источника (агломерационное производство) и, как следствие,где 3 7322понижению производительности источника по основному продукту.Целью изобретения является повышение производительности технологическогокомплекса,Поставленная цель достигается тем,что дополнительно измеряют температуры газовой смеси на входе и выходе каждого теплообменника, прогнозируют с помощью вычислительного устройства время 10достижения предельно допустимых значений температур в контактных аппаратахи перераспределяют расход исходной газовой смеси на контактные аппараты взависимости от соотношений прогнозированного времени.На чертеже представлена принципиальная схема системы управления.Поток 1 от источника серосодержащих газов, например газы агломерацион- рОного производства, поступает на контактные аппараты 2-4, которые конструктивно и по принципу работы совершенно одинаковы. Аппараты 2 и 3 схематично показаны блоками, а аппарат 4 - более 25подробно с точками съема информации,газоотходными линиями и конструктивными элементами, которые упрощенно изображаются поблочно,Типовой контактный аппарат 4 имеет зОчетыре контактных слоя 5-8, пять рекуперативных теплообменников 9-13 системы управляемых задвижек 14-18,посредством которых осуществляется управление тепловым режимом в аппарате.Информация о состоянии технологического режима формируется в виде электрических сигналов с помощью расходомера 19, концентратомера 20, термопар21-36, затем информация по шине 37 40поступает в вычислительное устройство38. В это же устройство подаются уставки 39 (некоторые константы, характерирующие технологические параметры контактнык слоев 5-8 теплообменников459-13, управляемых задвижек 14-14Суть управления тепловым режимомв .контактном аппарате заключается в поддержании такого температурного режима,что обеспечивает оптимальный выход ко онечного продукта, оцениваемого по формуле: П=я С502П - производительность контактного аппарата; 55Ц нагрузка на аппарат 9С - концентрация исходной га 80зовой смеси,- степень контактирования,06 4Степень контактирования является к тому же и показателем качества ведения процесса, которая оценивается по формуле Фиалко где ьТ - разность температур эамеренных термопарами контактных слоев;Л - коэффициент, характеризующий состояние процесса в контактном слое.Следовательно, если имеется стабильный по составу гаэ на входе, то выходпродукта зависит от, которая в своюочередь зависит от разницы температурна выходе и входе в контактный слой,соответственно, и задача оптимальногоуправления контактным аппаратом сводится к поддержанию определенной разницы температур на слоях контактноймассы, которая задается технологомоператором, Колебания температурногорежима устраняют путем подачи управляющих воздействий на изменение количества байпассируемой газовой смеси,участвующей в процессе окисления и теплообмена посредством задвижек 15-18,Причем величина управляющих воздействий пропорциональна степени отклонения от эталонной, задаваемой технологом, текущей разности температур, которая образовалась в результате действия возмущения,Количество искодной газовой смеси вкаждом аппарате регулируют посредствомзадвижек 14. В теплообменниках 9-13,происходит предварительный нагрев газовой смеси до регламентной. Контрольза соблюдением регламентных требований осуществляется посредством подключения термопар к газоходным линиям,Ввиду последовательного расположениятеплообменников выход одного являетсявходом следующего. Термопары 21 и22 характеризуют состояние теплообменника 9 по холодному тракту, соответственно, термопары 22 и 23, характеризуют состояние теплообменника 10, термопары 24 и 25 - состояние теплообменника 11, термопары 25 и 26 - состояние теплообменника 12, а термопары26 и 27 - теплообменника 13. Байпасирующие линии с задвижками 15-18 обеспечивают необходимый температурныйпрофиль в аппарате, перепуская часть га-.зовой смеси, минуя теплообменники. Изпоследнего теплообменника 13 газ по2206 1 О 15 20 30 5 73 ступает на слой катализатора, где проходит экзотермическая реакция превращения, далее газ поступает в теплообменник 13, но уже по горячему тракту, в котором посредством теплопередачи менее нагретой среде (холодному тракту) происходит отбор тепла до регламентной. Затем смесь проходит в слой 6, где измеряются температуры термопарами 29 и 30 на входе и выходе, Последовательно, проходя слой 7 и 8 и промежуточные теплообменники 11, 10 и 9, газ поступает на дальнейшую переработку по технологической цепочке получения Нй 8 04 контактным методом.Способ осуществляют следующим образом.В вычислительное устройство 38 по ступает информация о состоянии температурного режима, например, в теплообменнике 13 и слое 5.В вычислительном устройстве 38 проводится оценка работоспособности данного подразделения по математической модели, которая составлена на основании физико-химических свойств течения процесса превращения исходной газовой смеси до кондиционных показателей.Динамическая детерминированная модель теплообменника и слоя соответственно выглядит следующим образом.4 Н 4 х 2( 1 г) (по холодно му тракту теплообменника). 35т Т щК Т -К (Т "Т). (яогорячему тракту теплообменника). С 1 =К +К Т +К чС -КЙ (МОдЕЛЬСЛОя). 403 ивбн 7 совТ где Т иТ - температуры, соответстхвенно, на входе и выходе теплообменника 13; 45ни к . - температуры, соответственно, на входе и выходеконтактного слоя 5,- время, в течение кото 4 2 Т 350рого температуры Т,Т .и Т примут свои при.- цельные значения Т,Т:итиК -К - коэффициенты.55 Предельные значения Т 11,Т,Т, задает оператор - технолог. 6Поэтому в случае возмущения какойлибо координаты процесса, находящейсяв правой части равенства, можно всегда,подставив значение возмущения в уравнения, определить через сколько временизначения прогнозируемых по времени текущих основных параметров выйдут изобластидопустимых значений на предельные,Данный способ управления переработкой серосодержащих газов контактнымметодом позволяет вести процесс в комплексе источник - потребитель с повышенной надежностью, так как увеличивается время работы комплекса без понижения количества отбираемого потребителем исходной газовой смеси в среднем на 100 , уменьшить число аварийныхситуаций (остановку аппарата за счетнарушения автотермичности пооцесса) в.15%я вследствие чего увеличить выходконечного продукта на 1,5%,формула изобретения Способ управления технологическимкомплексом переработки серосодержащихгазов в параллельно работающих многослойных контактных аппаратах с теплообменниками путем регулирования расходов байпасируемой газовой смеси в каждом теплообменнике в зависимости отрасхода исходной газовой смеси на соответствующие контактные аппараты, концентрации в ней двуокиси серы и разности температур на входе и выходе каждогоконтактного слоя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повышения производительности технологического комплекса, дополнительно измеряют температурыгазовой смеси на входе и выходе каждоготеплообменника, прогнозируют с помощьювычислительного устройства время достижения предельно допустимых значенийтемператур в теплообменниках и контактных слоях и перераспределяют расходыисходной газовой смеси на контактныеаппараты в зависимости от соотношенийпрогнозированного времени.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР позаявке М 2415311/23-26, 28,10,76,2. Авторское свидетельство СССРЯ 445460, кл, В 01 У 8/02, 1972565 Подписноевенного комитета СССний и открытийРаушская наб., д. 4/5/14 Тираж ЦНИИПИ Государстпо делам изобрет 35, Москва, Ж,каз 16 113 л ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Г. Огаджанов актор Л. Курасова Текред НБабурка Корректор Ю. Макаренк