Устройство для автоматического регулирования процесса синтеза аммиака Советский патент 1985 года по МПК C01C1/04 G05D27/00 

1.1 Изобретение относится к автоматизации химических процессов и может быть использовано в промышл1енности по производству минеральных удобрений, химической - в системах регулирования соотношения компонентов в газовых смесях, в частности в производстве аммиака. Известно устройство для регулирования соотношения водорода и азота в агрегате синтеза аммиака, содержащее регулирующий клапан подачи воздуха во BTopH4Hbrft риформинг, связанный с регулятором, и термо-кондуктометрический датчик, управляющий регулятором l . Наиболе.е близким к предлагаемому по технической сущности является . устройство для автоматического регулирования процесса синтеза аммиака, содержащее последовательно соединенные регуляторы и исполнительные мехштизмы на линиях продувочного газа и подачи воздуха во вторичный риформинг, хроматограф, включающий колонку, соединенную с рабочей камерой де тектора, сравнительную камеру детектора, выход которогочерез уснпитель паргшлельчо подключен к блокам памяти, вычислительное устройство и ко мандный прибор, подключенный к клапанам сброса газа и блокам памяти z. Общим недостатком известных устройств является невысокая точность поддержания требуемого соотношения водорода и азота в газе на входе в колонну синтеза аммиака, так как оно определяет небольшие изменения содержания водорода и азота на урдвне больщих их концентраций в газе. Цель изобретения - повышение точности регулирования соотношения водорода и азота в газе на входе в ко лонну синтеза аммиака. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для автоматического регулирования процесса синтеза аммиака, содержащее последовательно соединенные регуляторы и исполнительные механизмы на линиях продувочного газа и подачи воздуха во вторичный риформинг, хроматограф, включающий колонку, соединенную с рабочей камерой детектора, сравнительную камеру детектора, выход которого через усилитель пара,плельно подключен к блокам памяти, вычислительное устройство и команд2.2 ный прибор, подключенный к клапанам сброса газа и блокам памяти, дополнительно содержит источник эталонного газа, постоянный и регулируемый дроссели, при этом выходы рабочей и сравнительной камер детектора соединены между собой и подключены к первому клапану сброса газа, вход колонки параллельно подключен к второму клапану сброса и через постоянньй и регулируемый дроссели к линии газа на входе в колонну синтеза аммиака, выход первого блока памяти связан с регулятором подачи воздуха, выходы второго, третьего блоков памяти подключены к входам вычислительного устройства, выход которого связан с регулятором продувочного газа, а источник эталонного газа подключен к входу сравнительной камеры детектора. Указанная схема устройства позволяет измерять только отклонение от нормы содержания водорода и азота в газе на входе в колонну синтеза аммиака и по измеренным отклонениям формировать регулирующее воздействие для подачи воздуха во вторичный риформинг. При этом существенно улучшается точность поддержания соотношения азота и водорода в колонне синтеза, увеличивается выход аммиака и снижается количество непрореагйровавших азота и водорода, перекачиваемых с циркуляционным газом на вход колонны синтеза. На фиг.1 приведена схема устрой-, ства, на фиг.2 - хроматограмма и диаграмма включения команд, управляющих клапанами сброса и блоками памяти. Устройство содержит исполнительный механизм 1 на линии подачи воздуха .во вторичный риформиьг,регулятор 2 подачи воздуха, хроматограф 3, включающий колонку 4, детектор 5 с рабочей и сравнительной камерами и усилитель 6, первый и второй клапаны 7 и 8 сброса, источник 9 эталонного газа, постоянньй и регулируемьй дроссели 1 О и 11, предохранительный клапан 12, первый, второй и третий блоки 13-15 памяти, командный прибор 16, вычислительное устройство 17 регулятор 18 расхода продувочного газа и исполнительный механизм 19 на продувочного газа. Колонка 4 заполнена сорбентом, обеспечивающим выход компонентов в следующей последовательности: Н, N., Аг, CHj. Источник 9 эталонного газа содержит смесь азота и водорода в требуемом для синтеза аммиака соотношении. Устройство работает следующим образом. Первый такт - продувка колонки 4 газом от источника 9. Клапан 7 закрыт, клапан 8 - открыт. Газ от источника 9 .проходит через сравнитель ую камеру детектора, рабочую камеру, колонку 4 и через клапан 8 на сброс. При этом колонка насыщается смесью,азота и водорода с концентра циями, соответствующими оптимальном их содержанию в газе на входе колон ны синтеза. Второй такт - измерение отклонен концентраций контролируемых компоне тов от оптимальных. При этом клапан 7 открывается, а клапан 8 закрывается. Через сравнительную камеру продолжает протекать газ с оптималь ным соотношением азот - водород на сброс через клапан 7. Через колонку рабочую камеру детектора 5 и клапан 7 будет протекать контролируемый газ. Если в контролируемом газе отношение водорода к азоту больше оптимального, то в рабочую камеру детектора Поступит азотоводородная смесь с отношением водорода к азоту соответствуюпщм контролируемому газу и через промежуток времени €( от моментаУзакрытия клапана 8 сигнал выходной детектора изменится npoiiop ционально разности концентраций водорода в сравнительной и рабочей камерах (фиг.2). Если в контролируемом газе отношение водорода к азоту меньше оптимального, то выходной сигнал детектора Судет соответствовать кривой 1 на фиг.2. Таким образом измеряется отклонение отношения водорода к азоту от оптимального. Кривая, представленная на фиг.2, справедлива при .небольших отклонениях отношения водорода к азоту от оптимального, когда в колонке не происходит деления водорода и азота. В любом случае, независимо от отношения содержания водорода к азоту, через интервалы времени . и 2j будут на выходе детектора сигналы, пропорциональные содержанию н. контролируемом газе и метана соответственно. В зависимости от содержания метана и аргона вычислительное устройство 17 и регулятор. 18 формир5тот сигнал на исполнительньй механизм 19, регулирующий величину продувки так,чтобы содержание этих компонеп-. тов соответствовало заданному. Предлагаемое устройство при абсолютно точном приготовлении смеси с оптимальным соотношением водорода и азота (например, путем разложения аммиака) позволяет определить оптимальное соотношение с точностью до 1 10 об.%, что соответствует повьш1ению точности измерения на порядок. Это-позволяет с большой точностью поддерживать оптимальные соотношения водорода и азота в колонне синтеза аммиака, в результате чего увеличивается выход аммиака и С1ижаются затраты на перекачку непрореагировавшего избыточного компонента в циркуляционном газе

Сепаратор Щ

АТЙ,

Clfpoc газа

л

п

К1,

L....JL «

F

,

КП2 КПЗ

CSpK газа.

ш

/f2

/7,

/f

W

Очистка.

от СО и СОз

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА АММИАКА, содержащее последовательно соединенные регуляторы и исполнительные механизмы на линиях продувочного газа и подачи воздуха во вторичный риФорминг, хроматограф, включаю11и1Й колонку, соединенную с рабочей камерой детектора, сравнительную камеру детектора, выход которого через усилитель параллельно подключен к блокам памяти, вычислительное устройство и командный прибор, подключенный к клапанам сброса газа и блокам памяти, отличающееся тем, что,, с целью повышения точности регулирования соотношения водорода и азота в газе на входе в колонку синтеза аммиака, оно дополнительно содержит источник эталонного газа, постоянный и регулируемый дроссели, при этом выходы рабочей и срсчвннтсльной камер детектора соединены между собой и подключены к первому клапану сброса газа, вход колонки параллельно подключен к второму клапану сброса и через постоян- Hbul и регулируемый дроссели - к линии газа на входе в колонну синтеза амииака, выход первого блока памяти свя- 3 зан с регулятором подачи воздуха, вы(О ходы второго и третьего блоков памя С ти подключены к входам вычислительного устройства, выход которого свя зан с регулятором продувочного га за, а источник эталонного газа подключен к входу сравнительной каме1 1 детектора.. о: ел to

Конверсия СО

кт.

Вторичный

fXi pftUHl

JL

«;

/JepBuvHvu

fXtpOpHUHl

тт

«г./