Спосіб управління виробництвом аміаку

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК С51)4 С 01 С 1 / 0 4 . G 05 О 2 7 / 0 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4196870/31-26 г (22) 18.02.87 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Черкасское производственное объедине* ние "Азот" им.Комсомола Украины (72) Г.А.Статюха, А.В.Федоров, И.И.Кисиль, Н.И.Корчака, А.Ф.Подлипняк, В.В.Андрианов, Ю.В.Пискун и Я.В.Кухтинов (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1020373, кл. С 01 С 1/04, 1981. Авторское свидетельство СССР № 1350112, кл. С 01 С 1/04, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ АММИАКА (57) Изобретение относится к управле нию химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности при управлении производством аммиака. Целью изобретения является повышение производительности установки. Способ предусматривает регулирование состава циркуляционного газа изменением подачи природного газа в конвертер метана (КМ) первой ступени и воздуха в КМ второй ступени. Способ также включает коррекцию подачи воздуха в зависимости от подачи природного газа и прекращение увеличения подачи природного газа при измеренном значении давления в цикле син- S теза аммиака выше заданного значения и/или температуры смеси на выходе КМ первой ступени ниже заданного значения. 2 зеп, ф-лы, 1 ил» 1 141200ft Изобретение относится к области управления химическими процессами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности при управлении производством аммиака. Целью изобретения является повышение производительности. На чертеже приведена принципиальная схема реализации предлагаемого способа. На схеме обозначены конвертер 1 метана первой ступени, конвертер 2 метана второй ступени, технологическое оборудование 3 стадии конверсии окиси углерода, очистки и мртанирования, колонна 4 синтеза, Формирователь 5 соотношения между водородом и азотом, вентиль 6 подачи природного газа, первый регулятор 7, измеритель 8 подачи природного газа, первый задатчик 9 f второй регулятор 10, сумматор 11, измеритель 12 давления в системе циркуляции, измерители 13 и 14 температуры смеси после шахт конвертера первой ступени, первый и второй элементы 15 и 16 сравнения, элемент ИЛИ 17» программный ограничитель 18, сигнализатор 19, блок 20 селекции, первый ограничитель 21, второй задатчик 22, переключатель 23, второй ограничитель 24, вентиль 25 подачи воздуха, третий регулятор 26, делитель 27, третий чадатчик 28, четвертый регулятор 29, четвертый задатчик 30 и измеритель 31 подачи воздуха. мирования изменения расхода природного газа из условия поддержания соотношения S относительно задания, вводимого в камеру задания этого регулятора. Регулятор 10 может иметь ПИД-структуру. Сумматор 11 предназначен для 'сложения задания з по величине S с константой а. Константа а выбирается такой, что10 бы при величине S, большей з + а, выполнялось соотношение эг 15 где П 20 25 30 35 Формирователь 5 предназначен для 40 формирования величины текущего соотношения S между водородом и азотом в системе циркуляции и может быть реализован на базе промышленного хроматографа, замеряющего концентра45 ции компонентов смеси, в том числе водорода и азота, и блока соотношения, формирующего по концентрациям • водорода и азота величину S. Вентиль 6 предназначен для изменения подачи природного газа, первый регулятор 7 • 50 * для поддержания задаваемого расхода природного газа. Регулятор 7 может иметь ПИД-структуру. Измеритель 8 предназначен для формирования величины расхода природного газа, первый 55 задатчик 9 - цчя запоминания задания по расходу гага, вводимого в регулятор 7, второй регулятор 10 - для фор при ДГ>0( производительность процесса по аммиаку, Г - подача природного газа. Измеритель 12 предназначен для формирования величины давления Р в системе циркуляции. Измеритель 12 мож но также устанавливать в магистрали подачи свежей азотоводородной смеси. Измерители 13 и 14 предназначены для формирования величин температур смеси после двух шахт конвертера первой ступени. Первый элемент 15 сравнения предназначен для сравнения давления Р с ограничением Вр и выработки соответствующего сигнала N при Р>Вр, второй элемент 16 сравнения для сравнения температурного сигнала t на выходе блока 20 селекции с ограничением fy и выработки соответствующего сигнала К при t * H t , Необходимость сравнения величины t с ограничением ЇЦ объясняется тем, что увеличение подачи газа снижает температуру t, а при t*Hft увеличение подачи газа приводит к нарушению процесса конверсии. ' Элемент ИЛИ 17 предназначен для выработки сигнала В в случае, когда хотя бы на один из двух входов элемента ИЛИ 17 поступает входной сигнал. Если ни на одном из входов элемента ИЛИ 17 нет сигналов, то сигнал В на выходе элемента ИЛИ 17 отсутствует. Програіодньїй ограничитель 18 предназначен для контроля и ограничения скорости изменения расхода газа. Если ЛГ>В^, то принимается Л Г = Bs, если дГ*Н$, то принимается дГ - Н$, Н ^ 0 (ДГ - изменения расхода газа за заданный промежуток времени). Сигнализатор 19 предназначен для информирования оператора о наличии 1432006 состава смпси. Это приводит к повыдят в регулятор 7. При разомкнутой цепи переключателя 23 на вход первошению стабильности процесса и увепиго задатчика 9 вводят управление с чению его производительности. второго задатчика 22. Пр.и помощи контура регулирования, содержащего изФ о р м у л а и з о б р е т е н и я меритель 31 подачи воздуха, вентиль 25 подачи воздуха и третий регуля1. Способ управления производсттор 26, поддерживают подачу воздуха вом аммиака путем регулирования в соответствии с величиной, подава^ состава циркуляционного газа изменеемой с выхода делителя 27 в камеру нием подачи воздуха в конвертер метазадания регулятора 26. При помощи на второй ступени, измерения давледелителя"27, третьего задатчика 28 ния циркуляционного или свежего гаэа и четвертого регулятора 29 формируи регулирования подачи природного ют величину задания регулятору 26 из |g газа в конвертер метана первой стуусловия поддержания регулируемой пени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, величины соотношения между водорочто, с целью повышения производитель*дом и азотом относительно задания з ности, дополнительно измеряют темпес коррекцией по текущему заданию рературу смеси на выходе конвертера мегулятору 7. 20 тана первой ступени, регулируют состав циркуляционного газа изменением При отсутствии замеров температуподачи природного газа в конвертер ры на выходе каждой шахты конвертера метана первой ступени, корректируют первой ступени можно использовать подачу воздуха в конвертер метана упрощенный вариант способа, учитывающий результирующую температуру 25 второй ступени в зависимости от расхода природного газа в конвертер мегаза на выходе этого конвертера. тана первой ступени, сравнивают изТаким образом, корректировка меренные значения давления циркулярасхода газа из условия регулировационного Или свежего газа и темперания соотношения S относительно задатуру смеси на выходе конвертера метания з + а приводит к максимизации зо на первой ступени с заданными значевыпуска аммиака, так как при реализа*ниями и при измеренном значении давции способа всегда поддерживается ления циркуляционного или свежего режим, соответствующий наибольшей газа выше заданного значения и/или производительности процесса и макситемпературы смеси на выходе конвермально допустимой подаче газа для 35 тера метана первой ступени ниже заданного режима, с автоматическим данного значения прекращают увеличепредупреждением предаварийных ситуние подачи природного газа в конвераций, возникающих при нарушении тер метана первой ступени. соотношения S вследствие действия на объект возмущений или при нарушении 40 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю работы системы подачи воздуха в конщ и й с я тем, что измеряют темпевертер 2 второй ступени. ратуру смеси на выходе каждой шахты Способ может быть реализован как конвертера метана первой ступени, на базе УБМ, так и на основе станопределяют минимальное значение из дартных аналоговых средств автоматиэтих температур и по нему судят об з ации. измеренном значении температуры смеси на выходе конвертера метана первой Предложенный способ обеспечивает ступени, по сравнению с прототипом более высокое качество управления процессом 3. Способ по п.1 или по пп.1 и 2, .синтеза аммиака, поскольку позволяет» о т л и ч а ю щ и й с я тем, что поувеличить точность регулирования сос- 50 дачу природного газа в конвертер метава смеси в системе циркуляции и претана первой ступени ограничивают по дупредить возникновение ряда аварийных скорости его изменения и максимальнорежимов, возникающих при нарушении му и минимальному значениям расхода. .12006 предварительной ситуации в случае, теля 1? определяют величину давления когда контролируемая величина соотР и системе циркуляции или в системе ношения между водородом и азотом выподачи свежей смеси и под-шп -эту ходит за ограничений Н с и В с . величину на вход первого элемента 15 Блок 20 селекции предназначен сравнения. С помощью первого элемендля выбора из двух входных величин та 15 сравнения сравнивают давление меньшей и вьщачи этой величины. Р с ограничением Вр и при Р>Вр пьідаюі сигнал N на первый вход элемента ИЛИ 17 Первый ограничитель 21 контролиС помощью измерителей 13 и 14 форрует величины расхода природного га- 10 мируют значения температур смеси на за по максимальному и минимальному выходе шахт конвертера первой ступезначениям расхода. Он блокирует ни и подают на входы блока 20 селекувеличение подачи газа при Г^Вр и ции, с помощью которого определяют блокирует снижение подачи газа при величину t наименьшей температуры и подают ее на вход второго элемента 16 Второй задатчик 22 предназначен сравнения. С помощью последнего сравдля ввода задания по подаче газа при нивают температуру t с ограничением отключении первого задатчика 9 от Н^ и при t^H>j- вьщают сигнал К на первого ограничителя 21. второй вход элемента ИЛИ 17. С помоПереключатель 23 предназначен 20 щью элемента ИЛИ 17 вырабатывают для отключения первого задатчика 9 сигнал В в случае поступления сигнаот ограничителя 21 с подключением ла N или К либо при одновременном к первому задатчику 9 второго задатпоступлении сигналов N и К, Сигнал В чика 22. Второй задатчик 22 и переподают на первый вход второго ограключатель 23 служат для повышения 25 ничителя 24. С помощью четвертого удобства эксплуатации системы и могут задатчика 30 формируют задание з по использоваться, например при настросоотношению S, которое подают на вход ечных работах. сумматора 11 и в камеру задания четВторой ограничитель 24 предназнавертого регулятора 29. С помощью вточен для блокировки увеличения подачи 30 рого регулятора 10 вырабатывают упгаза при наличии сигнала В путем равление по изменению задания регузануления положительного приращелятору 7 подачи природного газа из ния ДГ. условия поддержания соотношения S Вентиль 25 предназначен для изотносительно скорректированного заменения подачи воздуха в конвертер 2 дания з + а, которое получают в "второй ступени, третий регулятор 26 - 35 для поддержания задаваемого расхода сумматоре 11 и подают в камеру задавоздуха, делитель 27 - для деления ния регулятора 10. Полученное в ревеличины задания по расходу газа на гуляторе 10 управление подают на втокоэффициент р , равный текущему отно> рой вход второго ограничителя 24, шению подачи газа к подаче воздуха, 40 где корректируют его в зависимости от третий задатчик 28 - для хранения наличия сигнала В, и подают на вход величины Ъ . программного ограничителя 18. С помощью программного 18 и первого 21 Четвертый регулятор 29 корректиограничителей корректируют величину рует величину р из условия поддержа45 управления по величине изменения ния соотношения S относительно задарасхода газа за заданный промежуток ния з, которое формируется в четвервремени (по скорости изменения растом задатчике 30". хода газа) и по допустимой величине Измеритель 31 подачи воздуха предрасхода. Затем через переключатель назначен для формирования величины 50 23 выдают управление на вход перворасхода воздуха, подача которого изго задатчика 9, где происходит корменяется с помощью вентиля 25. рекция задания по расходу газа перСпособ осуществляют следующим обвому регулятору 7. Сформированное разом. задание выдают в камеру задания посПри помощи формирователя 5 форми" леднего. При помощи регулятора 7 и руют текущее значение соотношения S, вентиля 6 поддерживают требуемый раскоторое подают на входы второго и ход газа, чначение которого опредечетвертого регуляторов 10 и 29 и вход ляют при помощи измерителя 8 и вросигнализатора 19. При помощи иямери гал Редактор О.Юрковецкая Заказ 5385/16 Составитель Г.Огаджанов Техред М.Дидык Корректор Э.Лончакова Тираж НЬ Подписное ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А