Способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 11988762 Союз СоветскихСоци.алистическихРеспублик(22) Заявлено 26. 04. 79 (21) 2758590/23-26с присоединением заявки Йф -(Щ М. Кл. С 01 В 21/38 6 05 В 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(088. 8) Дата опубликования описания 15.01,83 В.С. Багдасарян, В.К. Фурсикова, Г.Н. Ры кин. ,и В.Я. ЗиниченкоГосударственный научно-исследовательский институт:автоматизации производственных процессов хИВйяескойпромышленности и цветной металлургии Ъб рфф(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫИзобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процессов производства слабой азотной кислоты.Известен способ автоматического регулирования процессом производства слабой азотной кислоты путем регулирования концентрации юяиака в азвиачно-воздушной смеси с коррекцией по температуре в контактном аппарате и изменения расхода добавочного воздуха в зависимости от температуры дожигания хвостовых газов (1)15Известен также способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты путем регулирования соотнсшения расходов аммиака и воздуха, подаваемых в смеситель, подачи добавочного воздуха на вход компрессора и парового конденсата в абсорбционную колонну в зависимости от температуры нитоозных газов на выходе контактного аппарата, 25 дорержания кислорода в выхлопных газах, концентрации кислоты и расхода, Охлаждающей воды в абсорбционную ко;лонну, регулирования подачи питательной воды в котел-утилизатор и газа" 30 восстановителя в реактор каталитической очистки 2).Недостаток известных способов за ключается в том, что они не обеспе" чивают минимизации технологической составляющей себестоимости производимой кислоты, так как не.они предусматривают управление всем производством в целом. Цель изобретения - минимизация технологической составляющей себестоимости получаемой кислоты.Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу ре" гулируют подачу питательной воды и газа-восстановителя в зависимости от совокупности укаэанных параметров процесса, от температуры аьииачно" воздушной смеси, расходов пара и кислоты, а соотношение расходов аммиака и воздуха подачу добавочного воздуха и парового конденсата дополнительно регулируют в зависимости от температуры аммиачновоздушной смеси, расходов пара, питательной воды, кислоты и газа-восстановителя.На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа управления.10 регулятора 7, управляющего клапаном8 на линии добавочного воздуха. Оптимальное значение расхода добавочного воздуха устанавливают от УВМ,которая изменяет задание регулятору 7.Регулирование подачи парового конденсата на орошение абсорбционнойколонны 9 осуществляют с помощью ре-, 20гулятора 10, управляющего клапаном11 на линии парового конденсата. Оптимальное значение расхода паровогоконденсата устанавливают с помощьюУВМ, которая изменяет задание регулятору 10, "управлякщему,клапаном 11.Наряду с указанными контурами стабилизации дополнительно осуществляюткоррекциюот УВМ заданий регуляторам12 и 13, которые регулируют, соответственно, подачу питательной воды вкотел-утилизатор 14 и газа-восстановителя в реактор 15 каталитическойочистки, управляя, соответственно,клапанами 16 и 17. 35Для определения оптимальных величин, корректирующих воздействия вУВМ 4, вводят также сигналы от дат-,чиков температуры аммиачно-воздушнойсмеси 18 на входе в контактный аппа О.рат 5, температуры нитрозных газов19 на выходе контактного аппарата 5расхода пара 20 с котла-утилиэатора14, содержания кислорода в выхлопныхгазах 21 после абсорбционной колонны9, концентрации 22 и расхода 23 азотной кислоты после абсорбционной колонны 9 расхода охлаждающей воды 24в абсорбционную колонну 9, расходааммиака 25 в смеситель 1, расходавоздуха 26 в смеситель 1, расхода 50питательной водя 27 в котел-утилизатор 14, расхода добавочного воздуха28 на вход турбскомпрессора 6, расхода. парового конденсата 29 в абсорбционную колонну 9, расхода газа-восстановителя 30 в реактор 15 каталитической очистки,Способ осуществляют следующим образом.Вначале определяется соответствие Оматематической модели процесса, заложенной в УВМ 4 объекту управления.Модель процесса представляет собойсистему уравнений видаф Р "2 " "5 "1 65 Соотношение расхода аммиака и воздуха, поступающих н смеситель 1,стабилизируют с помощью регулятора 2,управляющего клапаном 3 на линии аммиака, Оптимальное значение соотношения аммиак-воздух устанавливают от управляющей вычислительной машины (УВИ) 4, которая изменяет задание регулятору 2, что позволяет регулировать выход окиси азота после контактного аппарата 5.Регулирование подачи добавочного воздуха,поступающего на вход турбокомпрессора 6 осуществляют с помощью 2 2( 1 2 " 5 2)у: о,о,ид,)у, у .У - режимные паРаметры процесса, а именно выработка5,азотной кислоты, концентрация азотной кислоты, степень конверсии аммиака в оКислы азота, степень абсорбции окислов азота, расход платиноидного катализатора, расход электроэнергии, выработка пара, содержаниеокислов азота после реактора каталитической очистки;01 0 2 " 05 Управляющие (корректирующие) воздействия, а именносоотношение аммиак-воздух, расходыдобавочного воздуха, парового конденсата, питательной воды, газа-восстановителя;а а и - векторы . Уточн яемыхкоэффдциентов соответствующих уравнений модели,При. этом в модель подставляютсятекущие значения управляющих воздействий, имеющихся на объекте (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды н котелутилизатор, расход газа-восстановителя в реактор каталитической очистки) и рассчитываются режимные параметры процесса, которые затем сравниваются с текущими, вводимыми в УВМ отсоответствующих датчиков.Если относительная ошибка междувыходами объекта и модели превышаетзаданную, то осуществляется корректировка коэффициентов модели (а 1,а 2. ,а) по данным текущих иэмеренйй таким образом, что выходы моделии объекта совпадают с заданной степенью точности.Далее осуществляется варьированиев допустимых пределах управляющихпеременных (соотношение расходов аммиака, воздуха, расходов добавочноговоздуха, парового конденсата, питательной воды, газа восстановителя)на модели процесса в соответствии сиспользуемым численным методом поиска и определение технологическойсоставляющей себестоимости (далеепросто себестоимости) по уравнению1Ьчн Цйн+Ьл Цпл нО н ОНМОЪ. Ц.ОЦа, Ц;0,-ЦаЦ,),где 5 - себестоимость слабой азотнокислоты, руб./т; Яи - расход аммиака, т/Ч; Кн,я 0 - выРаботка слабойазотной кислотй в пересчете на моногидрат, т/ч; р пл - расход платиново"го катализатора, мг/ч 1 4 н- расходпитательной, воды в котел-утилизатор,т/ч; п - выработка пара Гкал/ч;0 пк - расход парового конденсата наорошение, т/ч; мэ - расход электроэнергии, кВт/ч; бг - расход газа-. восстановителя, нм/ч; 6 - расход ,охлаждающей воды, т/ч;Ц,риаз,цщ, Цио Цп 1(пкцЗф Чгвф Цое " цены приведенных вйше материалов и энергии эа соответствующую единицу, руб.В ходе варьирования расходы платины, электроэнергии и выработку азотной кислоты вычисляют по соответствующим уРавнениям-математической модели.10Значение себестоимости определяют на каждом шаге варьирования величин упрвляющих переменных сравнивают .с ее значением, вычисленным на преды" дущем шаге, й определяют минимальное.35 При этом на каждом шаге варьирования проверяют соответствие режимных параметров процесса регламентнью границам. Поиск по моделям процесса считают законченным, если значение 2 О себестоимости на последующем шаге варьирования отличается от значения на предыдущем шаге на наперед заданную малую величину. При этом совокупность значений управляющих воз действий (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды, расход газа-восстановителя) оптимальна, т.е, соответствует мини- ЗО мальной себестоимости.Далее рассчитывается действительное значение себестоимости по текущим расходам, имеющимся на объекте и осуществляется сравнение рассчитанного действительного (текущего) значения себестоимости с вычисленным минимальньвю. Если их разность Уте - -9 Е, то осуществляется выдача управляющих воздействий, соответствующих минимальному значению себестоимости от УВМ на объект, путем коррекции задания вышеуказанным контурам стабилизации. Если 5 тек Эмин, то оптимальные управляющие воздействия не устанавливаются (6 - наперед за данное число) . Использование данного способа управления позволяет получать азот-ную кислоту минимальной себестоимости и снизить себестоимость в среднем на 0,3 руб, на тонну производимой азотной кислоты.Формула изобретенияСпособ автоматического управленияпроцессом получения слабой азотнойкислоты путем регулирования соотношения расходов аммиака и воздуха, подаваемых в смеситель, подачи добавочного воздуха на вход компрессора ипарового конденсата в абсорбционнуюколонну в зависимости от температуры нитрозных газов на выходе контактного аппарата, содержания кислорода в выхлопных газах, концентрации кислоты и расхода охлаждающейводы в абсорбционную колонну, регулирования подачи питательной водыв котел-утилизатор и газа-восстановителя в реактор каталитическойочистки, о т л и ч .а ю щ и й с я тем,что, с целью минимизации технологической составляющей себестоимостиполучаемой кислоты, регулируютподачу питательной воды и газа-восстановителя в зависимости от совокуп"ности укаэанных параметров процесса,от температуры аммиачно-воздушнойсмеси, расходов пара и кислоты, асоотношение расходов аммиака и воздуха, подачу добавочного воздуха ипарового конденсата дополнительнорегулируют в зависимости от температуры аммиачно-воздушной смеси, рас.ходов пара, питательной воды, кислоты и газа-восстановителя.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. -Авторское свидетельство СССР,Р 430053, кл. С 01 В 21/38, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 303285, кл. С 01 В 21/38, 1969,и ППП Патент, г. УжгоРод Ул. ПРоектнаЯ Редактор иа еею Заказ 109/29 Ти ВНИИПН Ро ио дел 113035, Москв