Устройство для определения оптимальных режимов каталитических реакторов сернокислотного производства Советский патент 1983 года по МПК C01B17/76 G05D27/00 

Изобретение относится к производству серкой кислоты, в частности к опт1ф1изации промышленных каталитических реакторов сернокислотного производства, и может быть испот ьзовано в химической промышленности.

Известен способ оптимизации дейсвующих каталитических реакторов для окисления двуокиси серы,, по котором в качестве критерия оптимизации принимается максимум степени контактирования на выходе из реактора при заданном распределении количества катализатора по слоям l.

Однако в расчетах оптимальных режимов используется математическая модель реактора, включающая только описания слоев катализатора. В промышленном многослойном контактном аппаргяте для окисления двуокиси серы охлаждение; рескционной смеси между слоями катализатора осуществляется либо добавлением холодной газовой смеск ИЛ,-; холодного воздуха, либо в про ежуточных теплообменниках. Tenлooб eнники накладывают ограничения на выбор оптимального ре}1(има реактора, поскольку их повер ность ограничена и не всякий температурный: режим может быть реализован при данных конкретных теплообменниках,. Кроме того, указанный способ оптимизации рассчитан на за-данную активность катализатора по слоям, а к процессе эксплуатации активность катализатора снижается, причем неодинаково во всех слоях noMHivio этого г в аналитические расчеты режима теплообменников необходимо вводить поправочные коэффициенты ,

Наиболее близким к предлагаег.юму по технической сущности и достигаемому результату является устройство j содержащее блок ввода экспериментальных значений парш етров, входящих в модели слоя катализатора и теплообменника, блок рьяного ввода результатов химических анализов, блок 1;амяти конструктивных параметров каталитического реактора и справочной информацииJ выходы которых соединены с входом вычис,1:ителя коэффициентов кинетического уравнения, последовательно соединенного с вычислителем оптимального режима реактора, в котором расчет napaj.ieTров оптит :алького режшм осуществляется с учетом поправочнь7х в:оэффици .ентов математической дмоделн/ характеризующих действительные значения активности катализатора по слоям, и коэффициентов теплопередачи в тепло.обменкиках., и индикатором параметро оптимального режима а также вычислитель коэффициентов модели теплообмеккикар один вход которого связа с блоком ввода экспериментальных

данных, другой с блоком памяти конструктивных параметров и справочной информации, а выход - с вычислителем оптимального режима реактора 2 ;i.

Известное устройство не позволяе определять, коэффициенты математической модели реактора с достаточной точностью, что приводит к снижению точности расчета оптимальных режимов

Цель изюбретения - повышение точ ности определения оптимальных режимов реакторов

Постав ченная цель достигается тем, ЧТО; устройство для опредзлени оптимальных режимов каталитических реакторов сернокислотного производства, включающее блочки ввода экспериментальных данных и результатов химических анализов, блок памяти конструктивных napaj.«eTpoB и справочной информации, вычислитель коэффициентов модели теплообменников, вычислитель коэффициентов кинетического уравнения, соединенные последозательнс с вычислителем оптимального режшиа реактора и индикатором паралютров оптимального режима, дополнительно содержит первый блок сравнения, связанный с выходами блока ввода экспериментальных данных с объекта, блока ручного ввода результатов хи 4ических анализов на объекте и блока памяти конструктивных параметров и справочной информации и входом первого вычислителя коэффициентов кинетического уравнения, второй вычислитель коэффициенго}з кинетического уравнения, соединенный с выходами первого блока оране1гяя и блока памяти конструктивных параметров и справочной информацзи, вычислитель технологического режиг-а связанный с выходами блока памяти конструктивных параметров и cnpaEj4ной информации, вычислителя коэффицконтов модели теплообменников и двух выч:ислителей коэффицкентов кинетического уравнения, второй блок сравнения, соединенный своими входами с выходом вычислителя технологического режима и с одним из выходов блока ввода экспериментальных данных с объекта, а выходы второго блока сравнения связаны с входом вычислителя оптимального режи1у1а и входом дополнительно введен-1-10ГО индикатора ошибки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 ввода экспериментальных данных с объекта, блок 2 ручного ввода результатов хШ.Шческих анализов на объекте, блок 3 памяти конструктивных параметров и справочной информации, вы™ чяслитель 4 коэффициентов модели

теплообменников, блок 5 сравнения, вычислители 6 и 7 коэффициентов кинетического уравнения, вычислитель 8 технологического режима, блок 9 сравнения, индикатор 10 ошибки, вычислитель 11 оптимального режима и индикатор 12 оптимальных параметров .

Устройство работает следующим образом..

Сигналы с датчиков объекта поступают в блок 1. Результаты химических анализов, проводимых на объекте, вводятся блоком 2 ручного ввода. Значения конструктивных параметров и физико-химических констант хранятся в блоке 3. Сигналы с блоков 1 и 3 поступают в вычислитель 4, в котором определяются поправки для коэффициентов теплопередачи теплообменников .

Сигналы с блоков 1 и 2 поступают в блок 5 сравнения, в котором осуществляется сравнение экспериментальных значений степени контактирования на выходе из слоя с равновесными и выбор варианта расчета поправочных козффициентов модели. При наличии разницы между экспериментальным и равновесным значениями степени контактирования сигнал с блока 5 поступает в вычислитель 6. При равенстве экспериментального и равновесного значений степени контактирования сигнал с блока 5 поступает в вычислитель 7.

В вычислитель 6 поступают сигна-; лы с блоков 5 и 3, ив нем определяются поправочные коэффициенты для кинетического уравнения процесса окисления двуокиси серы путем интегрирования этого уравнения.

На вход вычислителя 7 подаются сигналы с блоков 5 и 3, и в нем определяются поправочные коэффициенты для кинетического уравнения процесса окисления двуокиси серы с использованием оптимизационной процедуры.

На вход вычислителя 8 технологического режима подаются сигналы с блока 3, вычислителя 4 и либо вычислителя 6, либо вычислителя 7. В вычислителе 8 определяется технологический режим реактора с учетом полученных в вычислителях 4 и 6 (или 7 коэффициентов.

Сигналы с вычислителя 8 и блока поступают на вход блока 9 сравнения где экспериментальный технологичес™ кий режим реактора сравнивается с режимом, полученным в вычислителе 8.

В случае существенного расхождения экспериментального и рассчитанного режимов реактора сигнал с выхода блока 9 подается на вход индикатора 10 ошибки, который выдает сообщение оператору о недостоверности введенных в устройство экспериментальных данных.

В случае совпадения экспериментального и рассчитанного в вычислителе 8 режимов реактора с заданной точностью сигнал с выхода блока 9 поступает на вход вычислителя 11 оптимального режима, в котором опрв деляется оптимальный режим реактора с учетом полученных в вычислителях 4 и б (или 7 ) коэффициентов модели, отражающих действительное состояние теплообменников и катализатора в реакторе..

;С вычислителя 11 сигналы поступают на вход индикатора 12, который выдает оператору, значения параметро оптимального режима температуры газа на входе в слои катализатора и полученные в вычислителях 4 и б ItИли 7/ значения поправочных коэффициентов .

По сравнению с прототипом предла гаемое устройство обеспечивает повышение точности определения параметров оптимального режима в пределах 0,1% и позволяет избегать ошибок в расчетах, что достигается за счет получения математической модели, наиболее адекватной реальному объекту, и контроля вычисленных параметров путем введения в устройсво дополнительных блоков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА, содержащее блок ручного ввода результатов химических анализов ..на объекте, вычислитель коэффициентов модели теплообменников, связанный с выходами блока памяти конструктивных парё1Метров и справочной информации и блока ввода экспериментальных данных с объекта, первый вычислитель коэффициентов кинетического уравнения и последовательно соединенные вычислитель оптимального режгала и индикатор оптимальных параметров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения оптимальных режимов реакторов, оно дополнительно содержит первый блок сравнения, связанный с выходами блока ввода экспериментальных данных с объекта, блока ручного ввода результатов химических анализов на объекте и блока памяти конструктивных параметров и справочной информации и входом первого ВЕ 1числителя коэффициентов кинетического уравнения, второй вычислитель коэффициентов кинетичес.кого уравнения, соединенный с выходами первого блока сравнения и блока памяти конструктивных параметров и справочной информации, вычислитель технологического режима, связанный с выходами блока памяти конструктивных параметров и справочной информации, вычислителя коэффициентов модели теплообменников и двух с вычислителей коэффициентов кинети- . А ческого уравнения, второй блок сравta nek нения, соединенный своими входами с выходами .вычислителя технологичес кого режима и с одним из выходов . СП блока ввода экспериментальныхдан« 1 ных с объекта, а выходы второго блока сравнения связаны с входом вычис ,лителя оптимального режима и - дополнительно введенного инди-катора ошибки. ю