Способ управления процессом конверсии окиси углерода

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18. 11. 80 (21) 3239049/23-26 (51 М. КП.З с присоединением заявки Йо С 01 В 3/16С 05 Р 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийОпубликовано 230882, Бюллетень М 31 Дата опубликования описания 23,08.82 ц.Г)Государственный всесоюзный центральный орд на., -Трудового Красного Знамени научно-исследовательскийинститут комплексной автоматизации(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕ 1 СИИ ОКИСИ УГЛЕРОДАИзобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической промышленности в производствах аммиака и метанола при Ф получении газа, содержащего водород, путем конверсии смеси углеводородов, когда тепло технологического газа используется в котлах-утилизаторах.Известен способ управления процессом конверсии окиси углерода, заключающийся в изменении расхода конденсата в увлажнитель в зависимости от температур газа на входе в реакторы первой и второй ступени конверсии с учетом активности катализатора и нагрузки по исходному продукту 1 .Недостатком данного способа является увеличение затрат на конденсат, а также на устройство для впрыска конденсата.Известен также способ управления процессом конверсии окиси углерода путем регулирования температуры реакционной смеси на .входе в конвертор окиси углерода первой ступени изменением расхода реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котла-утилизатора второй ступени в зависимости от расхода и составаконвертированного газа на входе вконвертор окиси углерода первой сту-.пени (.2).Недостаток известного способа заключается в высокой себестоимостиаммиака вследствие низкого качестваполучаемого синтез-газа и большогорасхода топлива,Целью изобретения является снижение себестоимости вырабатываемого аммиака за счет повышения качества получаемого синтез-газа и снижениярасхода топлива на получение пара.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котла-утилизатора второй20 ступени допОлнительнО кОрректируютв зависимости от температуры реакционных газов на входе в котлы-утилизаторы первой ступени, температуры питательной воды и давления парав котлах-утилизаторах.25 На чертеже представлена сх мареализации способа.Природный гаэ по трубопроводу 1подают в трубчатую печь 2, в котоРую по трубопроводу 3 подают водяной пар. Полученную в трубчатой пе 952727чи 2 реакционную смесь подают вшахтный конвертор 4, в который потрубопроводам 5 и 6 подают пар ивоздух, Полученная в шахтном конверторе 4 реакционная смесь по трубопроводам 7 и 8 поступает на охлаждение в котлы-утилиэаторы 9 и 10 первой ступени, а затем в котел-ути(лизатор 11 второй ступени., Частьреакционной смеси по байпассирующему трубопронрду 12 подается мимокотла-утилиэатора 11, смешиваетсяс охлажденной в котле-утилизаторе 11частью ее и по трубопроводу 13 подается в конвертор 14 окиси углерода первой ступени. Полученную вконверторе 14 реакционную смесь,охлаждают сначала в котле-утилиэаторе15, а затем н теплообменнике 16аэотоводородной смесью. В котлахутилизаторах 9-11 и 15 из питательной воды, поданаемой по трубопроводу 17, получают пар, который отводят по трубопроводу 18. Из теплообменника 16 реакционную смесь потрубопроводам 19 и 20 подают в конвертор 21 окиси углерода второй ступени.Система упранления процессом конверсии окиси углерода состоит иэдатчика 22 расхода газа на входе в 3конвертор окиси углерода .первой ступени, датчиков 23-26 состава газа навходе в конвертор окиси углеродапервой ступени,датчиков 27 и 28температуры реакционной смеси навходе в котлы-утилиэаторы первойступени, датчика 29 температуры питательной воды и датчика 30 давления пара, получаемого в котлах-утилизаторах 9-11 и 15, датчика 31 темпе,ратуры реакционной смеси на входеконвертора первой ступени, воздействующего на клапан расхода реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу мимо котла-утилизатора 11.второй ступени через вычислительное ф 5устройство 32. Для измерения расхода реакционной смеси на выходеиэ шахтного конвертора 4 вместодатчика 22 можно использовать датчики 33 и 34 расходов природного газа и пара соответственно н трубчатую печь 2 и датчики 35 и 36 расходов пара и воздуха в шахтный конвертор 4, Расход реакционной смесипо байпассирующему трубопроводУ 12 55Гегулнруется клапаном 37.еСпособ управления процессом конверсии окиси углерода осуществляютследующим образом,При отсутствии датчика 22 расхо- бода по сигналам от датчиков 33-36,соответственно расхода природногогаза (Г), расхода пара в трубчапгтую печь .), расхода пара в шахтный конвертор (С т), расхода воз- б 5и духа в шахтный конвертор (О),датчиков 23-26 состава газа на входе конвертора окиси углерода первойступени (ко ), и заданном составеприродного газа определяют расходгаза из котлов-утилиэаторов 9 и 10-и 6 т). (1)По сигналу от датчика 22 или.упомянутой величине расхода конвертированного газа после смешени потоков газа из котлов-утилиэаторов 9и 10, сигналам от датчиков 27 и 28(температуры реакционной смеси навходе в котлы-утилизаторы первойступени (ВМ ), датчика 29 температуры питательной воды (1 пв ) котловутилизаторов и датчика 30 давленияпара (Рп), получаемого в котлахутилиэаторах 9-11 и 15, определяютвеличины температур газа (вц) ирасхода пара (СД) на выходахкотлов-утилизаторов 9 и 10,По упомянутым значениям температур газа на выходах котлов-утилизаторов 9 и 10 определяют величинутемпературы конвертированного газана входе в котел-утилизатор 11 каксреднеарифметическое этих величин.По сигналу от датчика 22 расхода (6 1" ), упомянутой величине температуры конвертированного газа навходе котла-утилиэатора 11 для заданного значения параметра степениоткрытия клапана 37определяютвеличину температуры конвертированного газа и расход пара на выходе котла-утилизатора 11,Определейие температур и .расходов пара на выходах котлов-утилизаторов 9-11 и 15 производится посоотношениямВ Ьь,=Вх-("вх-"к) 1-е р О-С )(2)С С о (1 вх -1 вы 4ВЫ 1 п 1 Всв = ( ("вх ) ф(4)1 п = Е Рп) (5) ф1 пв =("пв ) ) (6Г 4 (Рп );. (7) где К, Г - коэффициент теплопередачи и поверхность теплооб-.менника котла-утилиэатора 11 - энтальпия пара, получаемого в котлах-утилизаторах 11 - энтальпия питательной вопвды котлов-утилизаторов;С - теплоемкость конвертиРрованного газа;температура кипения питательной воды котлов-утилиэаторов.По сигналам от датчиков 22-26 и значению температуры конвертированно-: го газа на входе конвертора 14 окиси углерода первой ступени определя20 ют состав и температуру конвертированного газа на входе конвертора14 окиси углерода(е г 1 к фэх ) (8)вы=(з ф з ф в) (9)где 1- температура конвертированного газа на входе конвертора 14 окиси углерода.По сигналу от датчика 22 и величине температуры конвертированногогаза на выходе конвертора 14 окиси Оуглерода определяют величину температуры конвертированного газавыхи расход пара на выходе котла-утилизатора 15 по соотношениям (2) - (7) .По сигналам от датчиков 22-26, 15температуры конвертированного газа на выходе котла-утилизатора 15ъи заданной величине температуры аэо товодородной смеси на выходе теплообменника 1 б определяют величинутемпературы конвертированного газана входе в конвертор 21 окиси углер.одаЯК 7 ( г ВЬХ к) ф (10)По сигналу от датчика 22 и величинам температуры конвертированногогаза на входе конвертора 21 окисиуглерода и состава конвертированногогаза на выходе кбнвертора 14 окисиуглерода определяют состав конвертированного газа на выходе конвертора21 окиси углеродаф(0 фА з). (11)По сигналу от датчика 22 и составу конвертированного газа определяютвеличину производительности агрегатапо целевому продукту (аммиаку)1 кг (12)По величинам расходов пара иэ котлов-утилизаторов 9-11 и 15 определяютих сумму а".40По величине суммы расходов параиз котлов-утилизаторов 9-11 и 15 изаданной величине расхода пара,подаваемого на турбину компрессораазотоводородной смеси, определяют45величину стоимости природного газа,сжигаемого для получения количествапара, соответствующего разности этихвеличин, По величинам стоимости природногогаза и производительности агрегатапо целевому продукту определяютвеличину составляющей себестоимостипродукта по природному газу на сжигание для выработки параС = СПДА.Полученная величина себестоимости продукта и величина температурыконвертированного газа на входе кон".вертора 14 окиси углерода запоминаются,Эатем выбирают другое значение ф и повторяют расчеты по зависимости (2)-(14). Пля этого используют зна-ченияи запоминают получение значения С и райх ..И так до тех пор, пока не будут проведены расчеты для всех заданных значений параметра Р . Иэ всех запомненных значений величины составляющей себестоимости С выбирают наименьшее ее значение и соответствующее этой величине значение температуры конвертированного газа на входе в конвертор 14 окиси углерода.Найденное значение температуры конвертированного газа на. входе в конвертор 14 окиси углерода сравни" вают с сигналом от датчика 31 и в ,зависимости от величины их разноСти воздействием на клапан 37 изменяют расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу 12,Использование данного способа позволяет снизить себестоимость аммиака за счет улучшения качества синтез- газа и снижения затрат топлива на получение параФормула изобретенияСпособ управления процессом конверсии окиси углерода путем регулирования температуры реакционноймеси на входе в конвертор окисиуглерода первой ступени изменениемрасхода реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котлаутилизатора второй ступени в зависимости от расхода и состава газана входе в конвертор окиси углерода первой ступени; о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения себестоимости вырабатываемогоаммиака эа счет повышения качестваполучаемого синтез-газа и снижениярасхода топлива на получение пара,расход реакционной смеси по байпассирующему трубопроводу котлаутилиэатора второй ступенидополнительно корректируют в зависимости оттемпературы реакционных газов навходе в котлы-утилизаторы первойступени, температуры питательнойводы и давления пара в котлахутилизаторах.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 4982 б 2, кл, С 01 В 31/18, 1974.2, ЯсЬщХшаапп Н. Реогергесйпег1 п бег сЬеш 1 вЬеп цпй агчегчапй1 пйцэгг 1 е ЕРес 1 гоп Пайепче гагЬ.1964, б 9 б, р, 279-284,952727 Составитель Г.ОгаджановРедактор А.Шишкина Техред Т.Маточка Корректор С.Ше е 4 илиал ППП фПатентфф, гУжгород, ул Проек аэ 6190/31 Тираж 509 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж.-35, Подпкомитета СССРи открытийаушская наб., д. 4