Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака Советский патент 1987 года по МПК C01C1/04 G05D27/00 

.1

из которых связан с делителем (Д) 13, а два других - с вторым сумматором 12, измеритель 5 концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, подключенный к одному из входов второго логического элемента 26, другой вход которого через множитель 18 соединен с Д-ЧЗ, формирователь 6 температуры горячей точки, связанный с измерителями 33 температуры поля непосредственно, через элемент i О смещения и первый сумматор 11 - с третьим логическим элементом 27, а через первый логический элемент 25 - с индикатором 16, подключенным своим выходом к одному из входов первого задатчика 22, другие входы которого соединены с входами индикатора 17 и блока 20 селективного регулирования, измеритель 7

1 ,

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобре- НИИ при автоматизации работы колонны синтеза аммиака.

Цель изобретения - повышение производительности процесса за счет автоматического предупреждения и устра нения аварийных режимов.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления режимом технологического объекта 1 (на чертеже изображены колонна синтеза и аммиачный испаритель) содержит измерители 2, 3 и 4 соответственно расхода свежей смеси в колонну синтеза, расхода по верхнему байпасу колонны синтеза и расхода по холодному байпасу, измеритель 5 концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза формирователь 6 температуры горячей точки, измеритель 7 температуры смеси на выходеоиз аммиачного испарителя , регулятор 8 температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, вентиль 9 подачи жидкого аммиака в испаритель, элемент 10 смещения, пер

5 i 5

температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, связанньй через регулятор 8 с вентилем 9 подачи жидкого аммиака в испаритель и с одним из входов формирователя 14 концентг рации аммиака в циркуляционном г а- зе, другой вход которого подключен к измерителю 29 давления смеси. Выход формирователя 14 через согласующий элемент 15 соединен с вторым входом множителя 18. Входы второго задатчика 24 связаны с выходами блока 20 и первого задатчика 22, а выход задатчика 24 подключен через ограничитель 21 к другому входу регулятора 8. Регулятор 30 температуры в зоне реакции связан своим входом с измерителем 32 температуры, а выходом - с вентилем 31 холодного байпаса. 1 ил.

О

5

вый 11 и второй 12 сумматоры, делитель 13, формирователь 14 концентрации аммиака в циркуляционном газе, согласующий элемент 15, первый 16 и второй 17 индикаторы, множитель 18, третий сумматор 19, блок 20 селек- тивного регулирования, ограничитель 21, первый задатчик 22, четвертый сумматор 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 реакцр и и измерители 33 температурного поля колонны.

Устройство работает следующим образом.

При помощи измерителей 2, 3 и 4 определяют расходы свежей смеси (F) по верхнему байпасу колонны (V) и по холодному байпасу колонны (Vg). При помощи второго сумматора 12 определяют сумму Vj -bVg . По данным измерителя 2 и второго сумматора I2 формируют с помощью делителя 13 величину отношения расхода свежей смеси к сумме расходов по верхнему байпасу колонны и по холодному байпасу.

3i

При помощи измерителя 5 формируют величину х концентрации аммиака в точке после смещения потока верхнего байпаса колонны синтеза с потоком свежей смеси. При помощи формирователя 6 температуры горячей точки формируют величину t темперi- туры горячей точки, равную наиболь цей из температур в различных точках зовы реакции, и подают эту величину на входы первого логического элемента 25 и элемента 10 смещения, входы первого сумматора 1I, четвертого логического элемента 28 и блока 20 селективного регулирования. По выход- ному сигналу формирователя 6 формируют с помощью элемента 10 смещения величину t, соответствующую смещенной по фазе величине температуры гоо 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 после аммиачного испарителя, которую подают на вход формирователя 14. При помощи измерителя 7 формируют величину t температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, эту величину. подают на второй вход формирователя I4 и на вход регулятора 8. При помощи формирователя 14 формируют величину концентрации аммиака в циркуляционном газе после аммиачного испарителя

х b +Ь t +Ь„ t -t-b Р , 1 о 1 U г ц 3

где - коэффициенты.

Выходную величину формирователя 14 подают на вход согласующего элемента 15, где путем компенсации запаздывания .j по каналу температура t , сформированная измерителем 7, концентрация х, сформированная измерителем 5, формируют величину X - концентрацию аммиака в потоке V непосредственно перед смешением потока Vo с потоком смежей смеси F. Характеристика согласующего элемен- та 15 задается в зависимости от ве- личины запаздывания t . Поэтому в предельном случае элемент 15 может представлять собой усилительное звено с единичным коэффициентом усиле- ния, например при t О либо в систо

ме реализованной на базе вычислителной техник 1 п1 квантования) .

ной техник 1 при Т L( UL - время

l )

5 0 5

5

0 5 0

154

С помощью множителя 18 формируют по данным делителя 13 н согласующе Р F р

го элемента 1 5 величину х г,-;Г (х ) .

По данным формирователя 6 и элемента 10 формируют в первом сумматоре 11 разность между температурой t и ее смещенным по фазе значением t, при этом получают величину (t-t ). При помощи первого логического элемента 25 сравнивают температуру t с нижним допустимым ограничением Н,. Если t Н , выдается сигнал D, поступающий на вход первого индикатора- 16 и входы первого задатчика 22 и блока 20 селективного регулирования, при этом с помощью индикатора 16 сигнализируется опасное состояние колонны.

При помопщ третьего логического элемента 27 сравнивают выходной сигнал (t-t) первого сумматора 11 с задаваемым пороговым значением t.. Если t , выдается сигнал М, поступающий на вход блока 20, на вход первого задатчика 22 и на вход первого индикатора 16, при этом с помощью индикатора 1 б 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 температуру t с формируемой в четвертом сумматоре 23 разнос.тью между задаваемым верхним ограничением (В.) по этой температуре и константой К.,-Если , производят включение третьего логического элемента 27, в противном случае последний выключен. С помощью контура регулирования, содержащего измеритель 7, регулятор 8 и вентиль 9 поддерживают температуру t , соответствующую заданию по t, поступающему со второго задатчика 24 через ограничитель 21 в камеру задания регулятора 8. При этом с помощью ограничителя 21 сравнивают сигнал задания (3 t ), подаваемьш со второго задатчика 24, с нижним допустимым ограничением Hi . Выходной сигнал ограничиь лтеля 21 равен большему сигналу из

величин, соответствующих значениям 3 t. и Н t.

542

Второй задатчик 24 обладает памятью. При исчезновении сигналов на входах задатчика 24, на его выходе поддерживается задание по t , введенное ранее. В первом задатчике 22 формируют задание по температуре t , соответствующее.режиму нормальной работы колонны, которое подают на второй вход второго задатчика 24. Первый задатчик 22 функционирует лиш при отсутствии сигналов D иМ|при по- явлении последних первый задатчик 22 отключается и на первый вход второго задатчика 24 подается сигнал, вырабатываемый в блоке 20 селективного ре- гулирования. В свою очередь послед- кий включают в работу лишь при наличии опасной ситуации на объекте (по- явлении сигналов D или М либо D и М).

Во втором логическом элементе 26 формируют по данным измерителя 5 и

Р

множителя 18 величину х -х , которую сравнивают с ограничением х, соответствующим проскоку жидкого ам-

миака в колонну. Если разность , гн н

больше величины х , производится выработка сигнала N, с помощью которого включают второй индикатор 17 (оповещение о проскоке жидкого амми- ака), а также подавая сигнал N на вход блока 20 и вход первого задатчика 22 блокируют восприятие блоком 20 :И задатчиком 22 сигналов D и М 1(т.е. сигнал N аннулирует сигналы ID и М и обеспечивает возможность требуемых изменений задания 3t с помощью задатчика 22). Блок 20 селективного регулирования осуществляет выработку задания по температуре t при повышении температуры t выше ограничения Н , + К,, формируемого в третьем cy мaтope 19 и подаваемого на вход блока 20 (К - некоторая константа) , и при устранении опасного понижения разности (t-t- ). Затем из двух заданий по t выбирают меньшее и выдают на первый вход второго задатчика 24. В нормальном технологическом режиме температуру t регули- руют изменением подачи смеси по холодному байпасу колонны, при этом используют контур регулирования, в состав которого входят регулятор 30 температуры 6 зоне реакции, измери- тель 32 температуры в зоне реакции и вентиль 31 холодного байпаса.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает значительно

56

более высокое качество регулирования температуры в колонне синтеза, что приводит к существенному повышению стабильности работы агрегата синтеза в целом и увеличению его произвп- дительности.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом синтеза аммиака, содержащее измеритель и регулятор температуры в зоне реакции колонны синтеза, выход которого соеди- нен с вентилем холодного байпаса, из меритель температуры смеси на выходе аммиачного испарителя, связанный через свой регулятор с вентилем подачи жидкого аммиака в испаритель, измерители температурного поля колон ны, два сумматора и множитель, отличающееся тем, что, с целью повьпиения производительности процесса за счет автоматического предупреждения и устранения аварийных режимов, оно дополнительно содержит измерители расходов свежей смеси в колонну синтеза, смеси по верхнему и холодному байпасам колонны синтеза измеритель концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, формирователь температуры горячей точки, злемент смещения, делитель, формирователь концентрации аммиака в циркуляционном газе, согласующий элемент, первый и второй индикаторы, третий и четвертый сумматоры, блок селективного регулирования, ограничитель, первый и второй задатчики, первый, второй, третий и четвертый логические элементы и измеритель давления смеси после аммиачного испарителя, при этом измерители расходов смеси по верхнему и холодному байпасам подключены соответстве 1но к первому и второму входам второго сумматора, выход которого связан с первым входом делителя, подключенному своим вторым входом к измерителю расхода свежей смеси, а выходом - к первому входу множителя, измерители температурного поля колонны соединены с входами формирователя температуры горячей точки, выход которого параллельно подключен к входу элемента ; смещения и к первьм входам первого и четвертого логических элементов, первого сумматора и блока селективного регулирования, соединенному сво

712

им вторым входом с выходом третьего сумматора, а выходом - с первым входом второго задатчика, выход элемента смещения параллельно подключен к второму входу первого сумматора и третьему входу блока селективного регулирования, выход первого логического элемента параллельно соединен с первыми входами первого индикатора и первого задатчика и с четвертым входом 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 первого сумматора, выход третьего логического элемента параллельно подключен к пятому входу блока селективного регулирования и ко вторым входам первого задатчика и первого индикатора, выход множителя соединен с первым входом второго логического элемента.

Редактор И.Горная

Составитель Г.Огаджанов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7198/17 Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

158

второй вход которого связан с измерителем концентрации аммиака в смеси на входе колонны синтеза, а выход параллельно подключен к второму индикатору, к третьему входу первого задатчика и шестому входу блока селективного 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 выходе из аммиачного испарителя, а выходом - через- согласующий элемент к второму входу множителя, выход первого задатчика связан со вторым входом второго задатчика, выход которого через ограничитель соединен со вторым восо- дом регулятора температуры смеси на выходе из аммиачного испарителя, а выход измерителя температуры в зоне реакции подключен к регулятору температуры в зоне реакции.

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом синтеза аммиака, может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и позволяет повысить производительность процесса за счет предупреждения и устранения аварийных режимов. Устройство содержит измерители 2, 3 и 4 расхода свежей смеси в колонну синтеза, расхода по верхнему и холодному байпасу, первьй (Л ю 00 ел ел