Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1962206 л Л л ф =-.- , =. - - с ф, Ъ"(23) ПриоритетОпубликовано 30.09.82, бюллетень Мо 36Дата опубликования описания 3009,82 1) М К э С 01 С 1/046 05 Р 27(00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКАИзобретение относится к областиавтоматизации химико-технологическихпроцессов и может быть использованов химической, нефтехимической проьишленности при автоматизации процесса получения синтетического аммиака,Известен способ регулированияпроцесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода воздуха иазота в зависимости от составовсвежего и циркуляционного газов, расходов жидкого сконденсированногоаммиака, свежего и продувочного газов, температуры и давления конденсации жидкого .аммиака 1 ,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является способ регулирования процесса синтеза аммиакапутем изменения расхода воздуха вшахтный конвертор в зависимости отсоставов свежего и циркуляционногогазов в цикле синтеза 2 ,Общим недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают максимальной производительности колонны синтеза аммиака, таккак по мере увеличения времени пробета катализатора возрастает сопротивление движению газа в системе синтеза. При достижении верхнего ограничения по перепаду давления на циокуляционном компрессоре снижается нагрузка по газу на колонну синтеза.Цель изобретения - поВышение производительности процесса.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе расход воздуха в шахтный конвертор дополнительно корректируют по перепаду давления на компрессоре циркуляционного гава. На чертеже представлена схема автоматического регулирования, реализующая предлагаемый способ.Схема содержит шахтный конвертор 1, компрессор 2 циркуляционного газа колонну 3 синтеза, датчик 4 концентрации метана в свежем газе, датчики 5-8 перепада давления, концентрации метана, аммиака и водорода в циркуляционном газе соответственно, функциональный блок 9, блок 10 расчета концентрации водорода, регулятор 11, блок 12 прерывания сигнала, интегрирующий .преобразователь 13, регулятор 14 расхода воздуха, датчик 15 расхода воздуха, исполнительный механизм 16.Способ осуществляется следующим образом.Частично конвертиро; ацный гаэ ивоздух подают в шахтный конвертор 1.Выходящий из конвертора газ, пройдя ряд аппаратов (не показаны), смешивается с циркуляционным газам и.поступает на всас циркуляционного компрессора 2, с нагнетания которого через систему теплообменников (не показано), поступает в колонну 3 синтеза аммиака. После колонны гаэ через систему конденсации аммиака воз вращается в процесс и частично идетна продувку. Сигналы от датчиков 4,6-7 концентрации метана в свежем газе, концент. раций метана и аммиака в циркуляци онном газе поступают на блок 10 расчета концентрации водорода. Сигнал от датчика 5 перепада давления поступает на Функциональныйблок 9, где Формируется выходнойсигнал, пропорциональный требуемому соотношению Н . И 1, подаваемыйна блок 10 расчета концентрации водорода, В случае, если сигнал отдатчика 5 перепада давления не превышает установленного значения, вы 20 ходной сигнал Функционального блока 9 соответствует заданному зачению соотношения Н : И 1.Блок 10 расчета концентрации водорода формирует выходной сигнал, пропорциональный концентрации водорода, соответствующий заданному соотношению Н. И, который в качестве задания поступает на вход регулятора 11, куда в качестве перемен- ЗЗ ной от датчика 8 подается сигнал иэмеренной концентрации водорода,При равенстве сигналов переменной и задания выходной сигнал с регулятора 11 будет равен нулю. Проходя через блок 12 прерывания сиг 40 нала, он поступает на интегрирующий преобразователь 13, Поскольку входной сигнал его равен нулю, то выходной сигнал, поступающий в качестве задания на регулятор 14, остается неизменным, и следовательно, изменений расхода воздуха в шахтный конвертор 1 не произойдет.При изменении потока газа, поступающего в шахтный конвертор 1 50(например, уменьшения его), выходные сигналы с датчиков 4, 6, поступающие на блок 10, остаются неизменными, и следовательно, не будет изменения выходного сигнала этого блока. Сигнал, поступающий с датчика 8 на регулятор 11, уменьшается,Появившаяся на входе регулятора 11 величина рассогласования сигналов, приводит к появлению сигнала 6 на выходе этого регулятора, пропорционального рассогласованию поступивших сигналов.Сигнал, выходящий иэ регулятора 11, поступает на вход блока 1 пре рывания сигналов. Если в этот момент данный блок запрещает прохождение сигнала, то на выходе интегрирующего преобразователя 13 остается ранее запомненный сигнал, который подается на вход регулятора 14, не вызывая изменений расхода воздуха.В моменты времени кратные 15- 30 мин, блок 12 прерывания сигнала разрешает прохождение сигнала в течение 0,3-2 мин и сигнал с выхода этого блока поступает на вход интегрирующего преобразователя 13, где интегрируется, суммируется с ранее запомненным сигналом, поступает на регулятор 14, который через исполнительный механизм 16 уменьшает расход воздуха в шахтный конвертор 1.1В случае, если сигнал от датчика 5 перепада давления превышает установленное значение, выходной сигнал блока 9 увеличивается на величину, пропорциональную разности между текущим и установленным значениями перепада давления, Этот сигнал, поступая на блок 10, приведет к увеличению его выходного сигнала. Далее сигнал с блока 10 поступает в качестве задания на регулятор 11. На входе регулятора 11 появится величина рас-. согласования сигналов, что приведет к появлению сигнала на выходе этого регулятора, пропорционального рас-. согласованию поступивших сигналов. Выходной сигнал с регулятора 11, пройдя блок 12 прерывания сигнала, интегрирующий преобразователь 13, уменьшит задание регулятору 14 расхода воздуха, что приведет к уменьшению расхода воздуха через исполнительный механизм 16 на шахтный конвертор 1 и соответственно к увеличению соотношения Н 1 . И 1 и уменьшению перепада давления на компрессоре циркуляционного газа. По предлагаемому способу управления обеспечивается поддержание нулевого значения величины.Р иЬХ=СН 1 -Сн,игде СН, Сн - измеренное и расчетное значение величины концентрации водорода в циркуляцион.- ном газе,ьХ - величина, пропорциональная отклонениюсоотношения Н . Иот заданного значения.РДля расчета величины Сн , соответствующей соотношению Й . К 1,определяемому заданным параметром,использовано выражение, полученноеиэ материального баланса отделениясинтеза аммиака 1где ц ц ОЬ МИ СН СЬ+Ь4 1 Ъ ц Ь ИСНд СН А - параметр, опреде ляющий величину НИ для НИ,= 3, значение д = 0,75; СННСсн Сон - соответственноВ 4 " концентрации аммиака,метана в.циркуляционном газе и метана в свежем газе, во, в вв - коэффициенты, Параметр с, определяющий величину соотношения Й 1, И по предлагаемому способу управления, является ,функцией перепада давления на компрессоре циркуляционного газа.По мере увеличения времени пробега катализатора возрастает сопротивление движению газа в системе синтеза. При достижении ограничения по перепаду давления на циркуляционном компрессоре снижается нагрузка по газу на колонну синтеза аммиака.Так согласно материальному балансу отделения синтеза аммиака иэ-за роста сопротивления в системециркуляций нагрузка на колонну сийтеза снижается с 10435 нм 3/т ИНв начале кампании до 9239 нм/ИН в конце кампании, т.е, на 11,5. Величину снижения нагрузки можно уменьшить на 3,5-4,5 и довести ее до. 8-9 за счет некоторого увеличения соотно- . шения Н 1 . З в газе на входе в колонну синтеза.По первому варианту изменение сод отношения.с 2,9 до 3,3 приводит к снижению выхода колонны синтеза на 0,21, с 14,21 до 14,0, что в свою очередь приводит к снижению производительности при неизменной нагрузкена колонну. Для того чтобы производительность колонны осталась неизменной, необходимо увеличить нагрузку.Расчеты показывают, для того что;5 бы производительность колонны осталась неизменной при увеличении соотношения Нъ: И с 2,9 до .3,.3, достаточно увеличения нагрузки на колоннуна 1,5., в то время как при данном О изменении соотношения имеется возможность увеличить нагрузку на 3,54,5, Таким образом, впервом варианте имеется воэможность увеличения про.изводительности на 2-3, во втором 15 на 3,5-4,5. По этому перепад давленияна циркуляционном компрессоренеобходимо учитывать при управлениисоотношением Н 1 : И 1 в системе синтеза аммиака.20 Использование предлагаемого способа управления позволяет повыситьпроизводительность процесса синтеза аммиака на 4,5.25Формула изоб.плетенияСпособ автоматического управления процессом синтеза аммиака путем 30изменения расхода воздуха в шахтныйконвертор в зависимости от составовсвежего и циркуляционного газовв цикле синтеза, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, 35 расход воздуха в шахтный конвертордополнительно корректируют по перепаду давления на компрессоре циркуляционного газа.40 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 318546, кл. С 01.С 1/04,.1971.2. Патент США Р 2894821,45 кл. 123-198,. 1959.962206 Составитель Г. ОгоджаРедактор Т, Портная Техред М.11 адь Корректор Г.Решетник Подписно нлиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 7374/32 БНИИПИ по де 123035, МТираж осударствен ам иэобрете сква, Ж, 509ого комитета СССРий и аткрцтийРаушская наб, д, 4