Способ автоматического управления процессом осушки сернистого газа Советский патент 1989 года по МПК C01B17/74 G05D27/00 

(2) 4296756/31-26

(22) 10.08.87

(46) 23.05.83. Бюл. V 19

(71) Уфимский нефтяной институт

(/2) А.И.Кобяков, Р.Т.Усманов

и М.Х.Валеев

(53)66.012.52 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1085932, кл. С 01 В 17/76, 1982.

Технический проект производства серной кислоты. Ч.IV.

Технологическая часть. Раздел Б„ Автоматизация технологических процессов. Кн. 1.-М.: Гипрохим, 1976.

(54)СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОСУШКИ СЕРНИСТОГО ГАЗА

(57)Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сернокислотного производства, в частности процесса осушки сернистого газа, и может быть использовано в химической промышленности. Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат. Способ предусматривает регулирование влажности газа на выходе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение сушильной башни, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу моногидрата в емкость кислоты сушильной башни. При достижении концентрации кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, граничных значений регулируют температуру газа на входе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение промывной колонны, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу воды в оросительный холодильник промывной башни. 2 ил.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сернокислотного производства ,в частности, процесса осушки сернистого газа, и может быть использовано в химической пром. Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат. Способ предусматривает регулирование влажности газа на выходе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение сушильной башни, при достижении расхода которой граничных значений, изменяют подачу моногидрата в емкость кислоты сушильной башни. При достижении концентрации кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, граничных значений регулируют температуру газа на входе сушильной башни изменением подачи кислоты на орошение промывной колонны, при достижении расхода которой граничных значений изменяют подачу воды в оросительный холодильник промывной башни. 2 ил.

5

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сернокислотного производства, в частности процесса осушки сернистого газа, и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение качества осушки газа и снижение материальных и энергетических затрат.

На фиг. 1 приведена схема системы автоматического управления, реализующая данный способ; на фиг. 2 - графики изменения основных параметров процесса, поясняющих работу системы управлений,

Ј

00

Система управления (фиг,1) содержит сушильную 1 и промывную 2 башни, воздушный 3 и оросительный 4 холодильники, емкости 5 и 6 кислоты, на сосы 7 и 8 подачи кислоты в башни, термодатчик 9, датчик 10 влажности газа, датчик 11 концентрации кислоты, датчики 12 и 13 расхода, регулирующие органы 14-17, блоки 18 и 19 сравнения, регуляторы 20-24, блоки 25-27 ограничения, логические блоки и коммутаторы 31-33.

Способ осуществляют следующим образом.

ГчЭ

О

о

Датчиком 10 измеряют влажность газа на выходе сушильной башни 1. Сигнал Св с выхода датчика подают н вход блока 18 сравнения. На другой вход блока подают -заданное значение С„ влажности гата. На выходе блока

b

формируют сигнал & С&их разности

ЛС6 св С

,3

(1)

Этот сигнал направляют на входы регулятора 20 подачи кислоты на орошение сушильной башни, регулятора 21 подачи моногидрата в емкость 5 для укрепления кислоты и регулято ра 22 температуры газа на входе су- шильной башни через коммутаторы 31 и 32 соответственно. В зависимости от значения этого сигнала управляют

если Y, (tK)fc Y4,mai( ; (3)

если (Y,Y,,mi(Y, Y,il4cnf ); (4)

если Y,(tK)Y,im,n,(5)

где Y, т и Y,|1Tl;n - граничные значения, 25 которые определяют диапазон изменения данного управления. Сигнал с выхода блока 26 ограничения направляют на регулируютщий орган 14 на линии подачи кислоты орошения в сушильную баш- зд ню и тем самым устанавливают расход орошения в зависимости от величины отклонения влажности от задания.

Граничные значения Ylm;nH Y расхода орошения устанавливают из условия обеспечения нормальной работы сушильной башни исключения режимов захлебывания и дефицита орошения.

если если

(.гтяхЖСиб GKl,„);

10,, С

к, так

Н (Gk G

К.т.П

).

Сигнал (у, направляют на коммутаНа выходе регулятора 21

.тор 31. Сюда же подают и UCB, Комму-45 не vi формируют управление

Ъ

татор предназначен для подключения регулятора 21 концентрации к выходу блока 18 при достижении расходом орошения сушильной башни граничных значений. Для -этого выходной сигнал , коммутатора формируют по формулам , - ДСВ , если (К, 0, (8) , 0, если 1 . (9)

50

Ya(tK) Ya(tK, )+ka- , где k 0 - коэффициент на регулятора.

Этот сигнал направляют ограничения, куда подают т ничные значения Yj|ffl;n и Yj формируют выходной сигнал

Y2(tK)Y2 ma, , если Yz(tK) i Y2niq, ;(11)

Y2(t)Y2(tK), если (Ya(tJ Y2,m,nU(Y2(tK) Y7,MOX; (12) Ya(tK)Y2iW;n , ecnHY(tK) Y,.m;n,(13)

процессом огушки сернистого газа. Воздействуют на управления следующим образом.

В регуляторе 20 в зависимости от величины отклонения ЙСВ влажности от задания формируют управление У4 по формуле

Y,(tk)Y,(tK.,) + uCB(tK)-k,, k 0,1,... , (2) где tfc nt.., - моменты времени формирования управления; k У 0 - коэффициент настройки. Сигнал Y1 с выхода регулятора 20 подается на вход блока 26 ограничения, на выходе которого получают сигнал Y4,равный

При достижении расходом орошения сушильной башни граничных значений и сохранении отклонения влажности газа от задания изменяют подачу моногидрата в емкость 5 орошающей кислоты. С этой целью измеряют датчиком Т2 расход орошающей кислоты, которую подают насосом 7 через холодильник 3. Сигнал G,,. с выхода датчика подают на логический блок 28. На других входах блока действуют граничные значения СК|„;П Gkirna,, , соответствующие величинам Ylm;n .

На выходе блока 28 формируют величину |Ц, по формулам

хЖСиб GKl,„);

Н (Gk G

К.т.П

).

На выходе регулятора 21 по величине vi формируют управление

Ya(tK) Ya(tK, )+ka- , (tk), (10) где k 0 - коэффициент настройки регулятора.

Этот сигнал направляют в блок 27 ограничения, куда подают также граничные значения Yj|ffl;n и .IIoHHM формируют выходной сигнал Y,j:

который направляют на регулирующий орган подачи моногидрата в емкость 5 орошающей кислоты сушильной башни и тем самым воздействуют на концентрацию орошения.

Осушка газа в башне 1 тем эффективнее, чем выше концентрация орошающей кислоты. Однако поддержание концентрации орошающей кислоты на предельном значении экономически не выгодно, что и объясняет регулирование подачи моногидрата в некотором диапазоне, ограниченным значениями

Y . V

il, I2,moi)t

В том случае, когда при достижении предельной концентрации орошающей кислоты сохраняется отклонение влажности С в газа от задания, тогда

р 0, если (.mni()V (CkЈCKiW;n); (14) , если (C CKiWa,)A (CK CKim;n). (15)

Сигнал |Ка с выхода логического блока 29 направляют на вход коммутатора 32, другой вход которого подключают к выходу блока 18. При единичном значении величины |Цгкоммутатор соединяет блок 18 сравнения с регулятором 22, выходной сигнал коммутатора определяют по формулам

, если |Ut 0; (16) , если (. (17) Регулятор по значению сигнала v/i корректирует задание Тг по температуре газа на входе башни 1. Коррекцию осуществляют по формуле

T (tJK)Tr(tlc.,)-kv b (t), (18) где - коэффициент настройки

регулятора.

Сигнал T подают на вход блока (19 сравнения, на другом входе которого действует сигнал Тг с выхода термодатчика 9, измеряющего температуру газа на входе сушильной башни. В блоYa(tK)Y,(tK), если Y5(tK) Ґ,.„,;„) Л (Y3(tK) У,,таЛ Y,(tK)Y3im;n , если Y(tK)i Y,,m;n ,(23)

где Y,im;n и УЭ||71ах - граничные значения, которые устанавливают из условия нормального режима промывной башни.

Если предельные значения расхода кислоты на орошение башни 2 не исклкН чают отклонения температуры газа от

481200

устраняют это

10

15

отклонение изменением температуры газа, подаваемого в сушильную башню с выхода промывной баш ни. Изменение температуры газа возможно воздействием либо на расход охлаждаемой в оросительном холодильнике 4 кислоты орошения промывной башни 2, либо на подачу воды в оросительный холодильник. Данную часть способа реализуют следующим образом. Измеряют датчиком 11 концентрацию кислоты орошения сушильной башни. Сигнал Ск с выхода концентратомера подают на вход логического блока 29 куда также подают граничные значения СК|„,;П и Ci.innovno концентрации орошаю- щей кислоты. В блоке 29 формируют сигнал рЛЈ по формулам

ке 19 их сравнивают и формируют по ним величину отклонения UTf ЛТГ Тг - (19) которую подают на регулятор 23 подачи кислоты орошения промывной башни 2 и через коммутатор 33 на регулятор 24 подачи воды на оросительный холодильник 4.

В регуляторе 23 пропорционально отклонению температуры от скорректированного задания Тг формируют сиг- нал У3:

Y3(t)Y,(tK.,)-k4 Л Tr(tK), (20) где Ц 0 - коэффициент настройки регулятора.

Этим сигналом через блок 25 срав- нения и регулирующий орган 16 управляют подачей кислоты на орошение промывкой башни 2. Ограничивают сиг- в блоке 25 так, что

если -Y,(tK)Yjma)t; (21)

нал Уэ

Y3(tK)Y

); (22)

задания, регулятором 24 изменяют по-, дачу воды на оросительный холодильник 4. Для этого датчиком 13 измеряют расход кислоты, подаваемой из ем- кости 6 насосом 8 через оросительный холодильник 4 на орошение промывной башни. Сигнал Gn с выхода датчика 13 направляют ка логический блок 30. На другие входы блока 30 подают граничные значения С„1тахи ветствующие величинам Y

ьп, min СООТЪ, Y.vn. n

|U,0, если (Gn Gn,wa)V (Cn g Gan,5« ) 5 (24) (, если (Gn GntWet) A (Gn Grim;n ), (25)

который подают на коммутатор 33. Сю- блок 28 согласно (14) и (15) устаЛТГ.

да же с выхода блока 19 подают

На выходе коммутатора 33 действует

,сигнал , равный

если (К, 0, (26) , -5, 0, если |И, 1. (27) i В зависимости от величины Vj ре- ,гулятором 24, который соединен с выходом коммутатора 33, воздействуют на регулируемый орган 17 и тем самым изменяют подачу воды в оросительный холодильник 4. Управление Y на выходе блока 24 формируют по следующему закону:

Y4(tk)Y,(tK.1)-ks- )y(t.K), (28) где kj 0 - коэффициент настройки регулятора.

Пример. Пусть в начальный момент времени на процесс подействовало возмущение, в результате которого имеет место превышение влажностью задания (фиг. 2), Тогда,, согласно (1) и (2) регулятор 20 увеличивает

10

15

20

25

навливает сигнал (Ц нулевым. В ре- Зультате коммутатор 32 согласно (16) подключает регулятор 22 к блоку 18. Регулятор по закону (18) уменьшает задание Т по температуре газа по контурам второго уровня управления. Вначале включается в работу контур управления подачей кислоты на орошение промывной башни, так как, начиная с момента времени t,величина

UTr становится отрицательной согласно (19) и регулятор 23 согласно (20) увеличивает подачу кислоты на орошение промывной башни. В этот период регулятор 24 бездействует, ибо величина в соответствии с (25) и (27) имеет нулевое значение.

Однако в момент времени ц расход G-достигает предельного значения Gn то,что вызывает обнуление согласно (24) сигнала /иэ и подключение в соответствии с (26) регулятора 24 к

башни 1. К моменту времени t( расход Gk достигает предельного значения G „,„, Клок 26 стабилизирует в П ЦХ. .

ответствии с (3) подачу кислоты. В

момент времени ti

подачу кислоты на орошение сушильной 0 блоку 19. Начиная с момента времени t3 , регулятор 24 в соответствии с (28) увеличивает подачу воды на оросительный холодильник до тех пор, пока значение &С6 не станет равным значение сигнала 35 нулю. Как видно из фиг, 2, это имеет

на выходе блока 28 согласно (6) и

(7) становится нулевым, что посредством коммутатора 31 согласно (8) и

(9) включает в работу регулятор 21.

Последний увеличивает по закону (10) 40

подачу моногидрата для укрепления;

кислоты орошения сушильной башни.

Это увеличение происходит до тех пор,

пока либо &СВ не станет равным нулю,

либо до достижения предельной кон- 45 следовательности, как и в рассмотцентрашш орошения, В данном примере ренном случае, только в обратном направлении (фиг.2).

Использование предлагаемого спосо ба управления позволяет повысить качества осушки газа и уменьшить рас ходы орошения сушильной и промывной

место в момент времени Ц , после чего всякие изменения управлений в системе прекратятся.

В момент времени t- на процесс подействовало возмущение, которое вызывало отклонение влажности газа ниже задания. Начиная с этого момента, система изменяет управление процессом обработки газа в той же попоследнее имеет место в момент времени t2. Это означает, что ресурсов управления первого уровня системы, воздействующего на режим работы сушильной башни, оказалось недостаточным для компенсации возмущения на процесс. Поэтому система вводит в действие контуры управления второго иерархического уровня системы для изменения режима работы промывной батни.

При достижении величиной С к предельного значения Ск,тахлогический

50

55

башен, моногидрата и воды при отклонении влажности осушенного газа ниже заданного значения.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом осушки сернистого газа в

В этом блоке формируют сигнал VWj по формулам

0

5

навливает сигнал (Ц нулевым. В ре- Зультате коммутатор 32 согласно (16) подключает регулятор 22 к блоку 18. Регулятор по закону (18) уменьшает задание Т по температуре газа по контурам второго уровня управления. Вначале включается в работу контур управления подачей кислоты на орошение промывной башни, так как, начиная с момента времени t,величина

UTr становится отрицательной согласно (19) и регулятор 23 согласно (20) увеличивает подачу кислоты на орошение промывной башни. В этот период регулятор 24 бездействует, ибо величина в соответствии с (25) и (27) имеет нулевое значение.

Однако в момент времени ц расход G-достигает предельного значения Gn то,что вызывает обнуление соглас но (24) сигнала /иэ и подключение в соответствии с (26) регулятора 24 к

место в момент времени Ц , после чего всякие изменения управлений в системе прекратятся.

В момент времени t- на процесс подействовало возмущение, которое вызывало отклонение влажности газа ниже задания. Начиная с этого момента, система изменяет управление процессом обработки газа в той же по

башен, моногидрата и воды при отклонении влажности осушенного газа ниже заданного значения.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом осушки сернистого газа в

последовательно соединенных промывной и сушильной башнях, включающий измерение температуры газа на входе сушильной башни, регулирование пода- чи кислоты на орошение башен, моногидрата в емкость кислоты сушильной башни и воды в оросительный холодильник промывной башни, отличающихся тем, что, с целью повы- шения качества осушки газа и снижения материальных и энергетических затрат, дополнительно измеряют влажность газа на выходе сушильной башни и концентрацию кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, вычисляют отклонение измеренного значения влажности газа на выходе сушильной башни от заданного значения, регулируют подачу кислоты на орошение сушильной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения влажности газа от заданного значения, сравнивают измеренное значение расхода кислоты, подаваемой на орошение сушильной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измеренного значения расхода кислоты подаваемой на орошение сушильной башни этих граничных значений, регу- рируют подачу моногидрата в емкость

кислоты сушильной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения влажности газа от заданного значения, сравнивают измеренное значение концентрации кислоты подаваемой на орошение сушильной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измеренного значения концентрации кислоты этих граничных значений вычисляют отклонение измеренного значения температуры газа на входе сушильной башни от заданного значения, регулируют подачу кислоты на орошение промывной башни пропорционально вычисленному отклонению измеренного значения температуры газа от заданного значения, сравнивают измеренное значение расхода кислоты, подаваемой на орошение промывной башни, с заданными минимальным и максимальным граничными значениями и по достижении измеренного значения расхода кислоты, подаваемой на орошение промывной башни, этих граничных значений регулируют подачу воды в оросительный холодильник промывной башни пропорционально вычисленной величине отклонения измеренного значения теьпера- туры газа от заданного значения.

Осушенный газ

Фиг.1