Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака

(51 04, С 05 0 27/О ОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЫИ КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОП РЕТ Н АВТ КОГО 1 ИАкий инстиктябрьской и Новоли- мбинат в,нологияия,СР69. ВИДЕТЕЛЬСТВ У(71) Киевский политехничетут им. 50;летия Великойсоциалистической революциипецкий металлургический ким, Ю.В, Андропова(56) Андреев Ф.А. и др, Тсвязанного азота. - М.: Х1966, с. 315-316.Авторское свидетельствВ 295321, кл. В О 1 3 9/04 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТ ПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗ(57) Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака, может быть использовано в промышленности по производству минеральныхудобрений и позволяет повысить производительность процесса за счетпредупреждения и устранения аварийных режимов. Устройство содержитизмерители 2, 3 и 4 расхода свежейсмеси в колонну синтеза, расхода поверхнему и холодному байпасу, первь128155 из которых связан с делителем (Д)3, а дна других - с вторым суммато.ром 12, измеритель 5 концентрацииаммиака в смеси на входе колонны синтеза, подключенный к одному извходов второго логического элемента26, другой вход которого через множитель 18 соединен с Д"13, формирователь 6 температуры горячей точки,связанный с измерителями 33 температуры поля непосредственно, черезэлемент 10 смещения и первый сумма -тор 11 - с третьим логическим элементом 27, а через первый логическийэлемент 25 - с индикатором 16, подключенным своим выходом к одному извходов первого задатчика 22, другиевходы которого соединены с входамииндикатора 17 и блока 20 селективного регулирования, измеритель 7 Изобретение относится к устройствам для автоматического управленияпроцессом синтеза аммиака и можетбыть использовано в промышленностипо производству минеральных удобрений при автоматизации работы колоннысинтеза аммиака,Цель изобретения - повышение производительности процесса за счет автоматического предупреждения и устра-Онения аварийных режимов.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для управления режимом технологического объекта 1 (начертеже изображены колонна синтезаи аммиачный испаритель) содержит измерители 2, 3 и 4 соответственно расхода свежей смеси в колонну синтеза,расхода по верхнему байпасу колонны 20синтеза и расхода по холодному байпасу, измеритель 5 концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза,формирователь 6 температуры горячейточки, измеритель 7 температуры сме 25си на выходе;из аммиачного испарителя, регулятор 8 температуры смесина выходе из аммиачного испарителя,вентиль 9 подачи жидкого аммиака виспаритель, элемент 1 О смещения, пертемпературы смеси на выходе из аммиачного испарителя, связанный черезрегулятор 8 с вентилем 9 подачи жидкого аммиака в испаритель и с однимиз входов формирователя 4 концентрации аммиака в циркуляционном газе, другой вход которого подкпюченк измерителю 29 давления смеси, Выход формирователя 4 через согласующий элемент 15 соединен с вторымвходом множителя 18, Входы второгозадатчика 24 связаны с выходами блока 20 и первого задатчика 22, а выход задатчика 24 подключен через ог.раничитель 21 к другому входу регулятора 8. Регулятор 30 температуры в зоне реакции связан своим входом с измерителем 32 температуры, авыходом - с вентилем 31 холодногобайпаса. 1 ил,2вый 11 и второй 12 сумматоры, делитель 13, формирователь 14 концентрации аммиака в циркуляционном газе,согласующий элемент 15, первый 16 ивторой 17 индикаторы, множитель 18,третий сумматор 19, блок 20 селек-тивного регулирования, ограничитель21, первый задатчик 22, четвертыйсумматор 23, второй задатчик 24, первый 25, второй 26, третий 27, четвертый 28 логические элементы, измеритель 29 давления смеси после аммиачного испарителя, регулятор 30 температуры в зоне реакции, вентиль 31 холодного байпаса, измеритель 32 температуры в зоне реакции и измерители33 температурного поля колонны.Устройство работает следующим образом,При помощи измерителей 2, 3 иопределяют расходы свежей смеси (Р)по верхнему байпасу колонны (Ч.) ипо холодному байпасу колонны (1),При помощи второго сумматора 12 определяют сумму 1 +Ч, По данным измерителя 2 и второго сумматора 12 формируют с помощью делителя 13 величинуотношения расхода свежей смеси к сумме расходов по верхнему байпасу колонны и по холодному байпасу, 12 о515При помощи измерителя 5 формируют величину х концентрации аммиака и точке после смещения потока верхнего байпаса колонны синтеза с потоком свежей смеси. При помощи .5 формирователя 6 температуры горячей точки Формируют величину г. температуры горячей точки, равную наибольшей из температур в различных точках зо- ны реакции, и подают эту величину на входы первого логического элемента 25 и элемента 10 смещения, входы первого сумматора 11, четвертого логического элемента 28 и блока 20 селективного регулирования, По выходному сигналу Формирователя 6 формируют с помощью элемента 10 смещения величину г., соответствующую смещенной по Фазе величине температуры го-. рячей точки, и подают эту величину на входы первого сумматора 11 и блока 20 селективного регулирования. При помощи измерителя 29 формируют величину Р давления смеси послессаммиачного испарителя, которую подают на вход формирователя 14. При помощи измерителя 7 формируют величинутемпературы смеси на выходе из аммиачного испарителя, эту величину, подают на второй вход формирователя 4 и на вход регулятора 8. При помощи формирователя 14 формируют величину концентрации аммиака в циркуляционном газе после аммиачного испарителя 35х = Ь +Ь+Ь+Ь РР 2сс 1 сс 2 Ч З цгде Ь -Ь - коэффициенты.3Выходную величину формирователя 4 О 14 подают на вход согласующего элемента 15, где путем компенсации запаздывания ь по каналу температура, сформированная измерителем. а7, концентрация х сформированная 45нфизмерителем 5, формируют величину х - концентрацию аммиака в потоке Ч непосредственно перед смешением потока Ч с потоком смежей смеси Р. Характеристика согласующего элемен та 15 задается в зависимости от величины запаздывания . . Поэтому в предельном случае элемент 15 может представлять собой усилительное звено с единичным коэффициентом усиления, например при0 либо в систеЪме реализованной и базе вычислительной техники при ь . ( М - времяс)квантования),С помощью множителя 8 формируют по даннь 1 м делителя 13 и согласующеР Г Р го элемента 5 величину х = в (х ).н Ч +о По данным формирователя 6 и элемента 10 Формируют в первом сумматоре 11 разность между температуройи ее смещенным по фазе значением при этом получают величину (- ).При помощи первого логического элемента 25 сравнивают температурус нижним допустимым ограничением Н . ЕслиН, выдается сигнал Э, поступающий на вход первого индикатора-.16 и входы первого задатчика 22 и блока 20 селективного регулирования, при этом с помощью индикатора 6 сигнализируется опасное состояние колонны.При помощи третьего логического элемента 27 сравнивают выходной сигнал (с-г) первого сумматора 11 с задаваемым пороговым значениЕм й. Если С-С ( й , выдается сигнал М, поступающий йа вход блока 20, на вход первого задатчика 22 и на вход первого индикатора 16, при этом с помощью индикатора 16 сигнализируется опасное состояние колонны.Первый индикатор 16 включается при наличии хотя бы одного из сигналов на каком-либо из входов и выключается при отсутствии сигналов на обоих входах.При помощи четвертого логического элемента 28 сравнивают температурус формируемой в четвертом сумматоре 23 разностью между задаваемым верхнии ограничением (В ) по этой теипературе и константой 1(., ЕслиВ К,ь производят включение третьего логического элемента 27, в противном случае последний выключен. С помощью контура регулирования, содержашего измеритель 7, регулятор 8 и вентиль 9 поддерживают температуру, соответствующую заданию по С, поступающему со второго задатчика 24 через ограничитель 21 в камеру задания регулятора 8. При этом с помощью ограничителя 21 сравнивают сигнал задания (3 Т ), подаваемый со второго задатчика 24, с нижним допустимым ограничением Н . Выходной сигнал ограничимтеля 21 равен большему сигналу из величин, соответствующих значениям ЗСиЙболее высокое качество регулированиятемпературы в колонне синтеза, чтоприводит к существенному повышениюстабильности работы агрегата синтеза в целом и увеличению его производительности. Формула изобретения Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака, содержащее измеритель и регулятор температуры в зоне реакции колонны синтеза, выход которого соединен с вентилем холодного байпаса, из- меритель температуры смеси на выходе аммиачного нспарителя, связанный через свой регулятор с вентилем подачи жидкого аммиака в испаритель, измерители температурного поля колонны, два сумматора и множитель, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса за счет автоматического предупреждения н устранения аварийных режимов, оно дополнительно содержит измерители расходов свежей смеси вколонну синтеза, смеси по верхнемуи холодному байпасам колонны синтеза,измеритель концентрации аммиака всмеси на входе колонны синтеза, формирователь температуры горячей точки, элемент смещения, делитель, формирователь концентрации аммиака вциркуляционном газе, согласующий элемент, первый и второй индикаторы,третий и четвертый сумматоры, блокселективного регулирования, ограничитель, первый и второй задатчики, первый, второй, третий и четвертый логические элементы и измеритель давления смеси после аммиачного испарителя, при этом измерители расходовсмеси по верхнему и холодному байпасам подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого связан с первымвходом делителя, подключенному своим вторым входом к измерителю расхода свежей смеси, а выходом - к первому входу множителя, измерители температурного поля колонны соединены свходами формирователя температуры горячей точки, выход которого параллельно подключен к входу элементасмещения н к первым входам первогои четвертого логических элементов,первого сумматора и блока селективного регулирования, соединенному сво 5 1281515Второй задатчик 24 обладает памятью, При исчезновении сигналов на входах задатчика 24, на его выходе поддерживается задание по введенное ранее. В первом задатчике 22 формируют задание по температуре С , соответствующее, режиму нормальной работы колонны, которое подают на второй вход второго задатчика 24. Первый задатчик 22 функционирует лишь 10 при отсутствии сигналов 0 иМ,при появлении последних первый задатчик 22 отключается и на первый вход второго задатчика 24 подается сигнал, вырабатываемый в блоке 20 селективного ре гулирования. В свою очередь последний включают в работу лишь при наличии опасной ситуации на объекте (появлении сигналов П или М либо Р и М), 20Во втором логическом элементе 26 формируют по данным измерителя 5 и множителя 18 величину х -х котон н рую сравнивают с ограничением х, соответствующим проскоку жидкого ам миака в колонну, Если разность х-хе больше величины х", производится выработка сигнала И, с помощью которого включают второй индикатор 17 (оповещение о проскоке жидкого амми ака), а также подавая сигнал И на вход блока 20 и вход первого задатчика 22 блокируют восприятие блоком 20 ,и задатчиком 22 сигналов 0 и М (т.е. сигнал И аннулирует сигналы Р и М и обеспечивает возможность требуемых изменений задания 3с помощью задатчика 22), Блок 20 селективного регулирования осуществляет выработку задания по температуре 40 С при повышении температуры С выше ограничения Н+ К, формируемого в третьем сумматоре 19 и подаваемого на вход блока 20 (К - некоторая кон станта), и при устранении опасного 45 понижения разности (й-Т ). Затем из двух заданий по й выбирают меньшее и выдают на первый вход второго задатчика 24, В нормальном технологическом режиме температуру Т регули руют изменением подачи смеси по холодному байпасу колонны, при этом используют контур регулирования, в состав которого входят регулятор 30 температуры В зоне реакции, измери тель 32 температуры в зоне реакции и вентиль 31 холодного байпаса.Использование предлагаемого устройства обеспечивает значительно128155 Составитель Г.ОгаджановТехред М.Ходанич КорректоР Л. Пилипенко Редактор И.Горная Заказ 7198/17 Тираж 455 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 им вторым входом с выходом третьегосумматора, а выходом - с первым входом второго задатчика, выход элемента смещения параллельно подключен квторому входу первого сумматора итретьему входу блока селективногорегулирования, выход первого логического элемента параллельно соединенс первыми входами первого индикатора и первого задатчика и с четвертым 10входом блока селективного регулирования, второй вход четвертого логического элемента связан с выходом четвертого сумматора, а выход - подключен к первому входу третьего логического элемента, соединенному своим вторым входом с выходом первогосумматора, выход третьего логического элемента параллельно подключенк пятому входу блока селективного ре гулирования и ко вторым входам первого задатчика и первого индикатора,выход множителя соединен с первымвходом второго логического элемента,второй вход которого связан с излерителем концентрации аммиака в смесина вхопе колонны синтеза, а выходпараллельно подключен к второму индикатору, к третьему входу первогозадатчика и шестому входу блокаселективного регулирования, измеритель давления смеси после аммиачного испарителя соединен с первым входом формирователя концентрации аммиака в циркуляционном газе, подключенного своим вторым входом к измерителю температуры смеси на выходеиз аммиачного испарителя, а выходом -через- согласующий элемент к второмувходу множителя, выход первого эадатчика связан со вторым входом второго задатчика, выход которого черезограничитель соединен со вторым входом регулятора температуры смеси навыходе из аммиачного испарителя, авыход измерителя температуры в зонереакции подключен к регулятору температуры в зоне реакции.