СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА Советский патент 1995 года по МПК C01C1/04 

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений при автоматизации процесса синтеза аммиака.

Известен способ автоматического управления процессом синтеза аммиака [1] , согласно которому корректируют подачу циркуляционного газа через каждый холодный байпас колонны синтеза прямо пропорционально температуре газа на входе в колонну синтеза и обратно пропорционально температурам вторичной конденсации и азотоводородной смеси на входе колонны конденсации, составу газа на входе колонны синтеза и положениям клапанов холодных байпасов данного и предыдущего по ходу газа слоев катализатора.

Наиболее близок к предлагаемому способ автоматического управления процессом синтеза аммиака путем регулирования температуры в зоне реакции колонны изменением подачи циркуляционного газа по холодному байпасу, изменения силы тока, протекающего по спирали нагревателя колонны, измерения концентрации аммиака на входе и выходе колонны, коррекции параметров настроек регулятора температуры в зоне реакции по степени конверсии смеси [2].

Этот способ предусматривает только стабилизацию температуры слоя катализатора, компенсацию возникающих на объекте возмущений и изменение характеристик колонны синтеза, но не обеспечивает максимальной производительности колонны синтеза.

Целью изобретения является повышение производительности процесса синтеза аммиака. Указанная цель достигается тем, что в известном способе автоматического управления процессом синтеза аммиака путем изменения подачи циркуляционного газа через клапан холодного байпаса на слой катализатора, включающем измерение концентрации аммиака на входе и выходе, определение приращения концентрации на входе и выходе колонны, открытие клапана холодного байпаса, степень открытия клапана холодного байпаса регулируют экстремально по приращению концентрации аммиака.

Сопоставление с прототипом показывает, что данный способ отличается от прототипа тем, что степень открытия клапана холодного байпаса регулируют экстремально по приращению концентрации аммиака. Таким образом, этот способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие это решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

На чертеже представлена схема системы автоматического регулирования, реализующей способ автоматического управления процесса синтеза аммиака.

Система состоит из объекта 1 регулирования колонны синтеза аммиака, регулирующего клапана 2 холодного байпаса, измерителей 3 и 4 концентрации аммиака на входе и выходе колонны синтеза, алгебраического блока 5 и оптимизатора 6.

Способ осуществляется следующим образом.

После завершения пуска агрегата аммиака или изменения режима его работы оператор устанавливают режим работы колонны синтеза в соответствии с технологическим регламентом и показаниями контрольно-измерительных приборов агрегата. Установившийся режим технологического агрегата характеризуется стабильностью нагрузки агрегата по сырью постоянством количества и состава реакционного газа на входе колонны синтеза, стабильностью работы холодильных установок отделения синтеза аммиака. В установившемся режиме сигналы с датчиков 3 и 4 концентрации поступают на блок 5, выход которого равен приращению концентраций аммиака на входе и выходе. После включения оптимизатора 6 в работу он формирует пробный сигнал изменения степени открытия или закрытия клапана 2 холодного байпаса. Через интервал времени работы шагового оптимизатора 6, который выбирают исходя из динамических характеристик колонны синтеза и вида оптимизатора, оптимизатор сравнивает приращение концентраций до пробного воздействия и после него. Если приращение концентраций возросло, степень открытия клапана холодного байпаса изменяется в том же направлении, что и пробный сигнал. Если приращение концентраций уменьшилось, степень открытия клапана холодного байпаса изменяется в направлении, противоположном пробному сигналу. Оптимизатор закрывает или открывает клапан холодного байпаса до тех пор, пока приращение концентраций возрастает. После достижения экстремума приращения концентраций аммиака на входе и выходе колонны синтеза оптимизатор совершает колебания вблизи экстремума. При работе оптимизатора возрастают степень конверсии реакционного газа, температура реакционного газа и катализатора колонны синтеза. При недостаточной теплостойкости катализатора при конкретной реализации способа необходимо контролировать температуру катализатора колонны синтеза. При изменении внешних условий работы колонны синтеза, например режима работы воздушных холодильников, изменяется концентрация аммиака на входе колонны синтеза, условия протекания реакции синтеза и разложения аммиака на слое катализатора, и оптимизатор 6, изменяя степень открытия клапана 2, определяет новый режим, обеспечивающий максимальную производительность колонны синтеза при новых внешних условиях.

Данный способ управления синтезом аммиака позволяет установить режим работы слоя катализатора с учетом его влияния на работу остальных слоев катализатора, общности потока реакционного газа и влияния теплового эффекта реакции синтеза аммиака и обеспечивает повышение производительности колонны синтеза при прочих равных внешних условиях (нагрузке агрегата, составе газа и т.д.). Повышение производительности колонны синтеза позволяет без увеличения потребления сырья повысить выход продукционного аммиака.

Использование: в промышленности по производству минеральных удобрений при автоматизации процесса синтеза аммиака. Сущность изобретения: способ автоматического управления процессом синтеза аммиака осуществляют изменением подачи циркуляционного газа через клапан холодного байпаса на слой катализатора, измеряют концентрацию аммиака на входе и выходе колонны синтеза. Экстремально регулируют степень открытия клапана холодного байпаса в соответствии с приращением концентраций аммиака на входе и выходе колонны синтеза аммиака. 1 ил.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА путем изменения подачи циркуляционного газа через клапан холодного байпаса на слой катализатора, включающий измерение концентрации аммиака на входе и выходе колонны синтеза, определение приращения концентрации на входе и выходе колонны, открытие клапана холодного байпаса, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, степень окрытия клапана холодного байпаса регулируют экстремально по приращению концентрации аммиака.