Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака Советский патент 1981 года по МПК C01C1/04 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической промышленност для процесса получения синтетического аммиака. Известен способ регулирования процесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода продувочного газа в зависимости от содержания инертов в циркуляционном газе j. Однако данный способ характеризуется низким качеством переходных процессов из-за большой инерционности объекта и наличия существенного запаздывания по каналу измерения содержания инертов, осуществляемого автоматическим газоанализатором. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регулирования процесса синтеза аммиака путем изменения величины расхода продуночного газа в зависимости от дав ления в циркуляционном газе 23Однако известный способ также не обеспечивает требуемого качества регулирования из-за инерционности и нелинейности объекта управления. Поэтому на практике управление расходом продувочного газа осуществляется опеРатором вручную, что не позволяет Проводить процесс при максимально возможном давлении в системе циркуляции, т.е. ухудшает экономические показатели процесса. Цель изобретения - повышение экономичности процесса за счет улучшения качества регулирования процесса. Указанная цель достигается тем, что расход продувочного газа корректируют по расходам свежего и циркуляционного газа, а также по разности температур газа на выходе и входе колонны синтеза. Предлагаемый способ управления относится к классу комбинированных сиетем, поскольку он обеспечивает управление как по возмущению (нагрузка по свежему и циркуляционному газу), так и по отклонению (давление в цикле цир куляции, температура газа на входе и выходе колонны синтеза). Это позволяет вырабатывать управляющее воздействие с учетом нелинейности объекта, че достигается улучшение динамических характеристик системы. На чертеже изображена принципиальная схема автоматического регулирования, реализующая предлагаемый способ. Схема содержит датчик 1 расхода свежего газа, датчик 2 расхода циркуляционного газа, датчик 3 температуры газа на входе в колонну 4 синтеза, датчик 5 температуры газа на выходе из этой колонны, датчик 6 давления ци куляционного газа на входе в крлонну синтеза, датчик 7 расхода продувочного газа, функциональный блок 8, регулятор 9 давления, сумматор 10, регулятор 11 .расхода продувочного газа и регулирующий клапан 12 на линии выдачи продувочного газа из сепаратора 13 Значение расходов свежего и циркуляционного газов и температуры газа на входе и выходе колонны синтеза, измеряемые соответственно датчиками 1-3 и 5, поступают на вход функционального блока В, в котором на выходе формируется сигнал, пропорциональный величине отклонения расхода продувочного газа от номинального значения. Выходной сигнал блока 8 поступает на сумматор 10, куда также поступает выходной сигнал регулятора 9 подключенного своим вхЬдом к дагтчику 6. Сумматор 10 на выходе формирует сигнал используемый в качестве задания регулятору 11. Последний, сравнивая текущее значение расхода продувочного газа, измеряемое датчиком 7, с указанным заданием, отрабатывает на выходе сигнал и выдает его на регулирующий клапан 12, изменяющий соответствующим образом расход продувочного газа. При уменьшении нагрузки по свежему газу уменьшается выход из датчика 1 и практически одновременно происходит изменение расхода циркуляционного газа, характеризующееся уменьшением выхода из датчика 2. В начальный момент сигналы от датчиков 3 и 5 температуры остаются неизменными. Сум матор 10, на вход которого поступает неизменный сигнал от регулятора 9 и уменьшенный от функционального блока 8, корректирует задание регулятору 1 1 который, воздействуя на исполнительный механизм, сокращает расход продувочного газа. Через некоторое время, определяемое инерционностью объекта (примерно 2 мин), начинается увеличение разности температур газа в указанных точках. Изменяющийся в соответствии с этой разностью сигнал через функциональный блок 8 и сумматор 10 корректирует (уменьшает) задание регулятору 11, что обеспечивает дополнительное сдкращение расхода продувочного газа. По окончании переходного процесса последний соответствует изменившемуся температурному режиму колонны синтеза. В случае неполной компенсации возмущающих. воздействий происходит изменение давления циркуяйционного газа на входе в колонну, что приводит к изменению выходного сигнала регулятора )9, который, проходя через сумматор 10, изменяет задание регулятору П. Последний соответственно, изменяя расход продувочного газа приводит давление к прежнему значению. Аналогичным образом система управления функционирует и при повышении нагрузки по свежему газу. Рассмотрим работу систек управления при изменении состава циркуляционного газа, например при увеличении содержания метана. Увеличение содержания метана в циркуляционном газе (как следствие изменение его содержания в свежем Газе) приводит к ухудшению условий протекания реакций синтеза, что проявляется в снижении, температуры на вь1ходе из колонны, т.е. а сокращении разности температур циркуляционного газа на выходе и входе колонны. Одновременно с этим проявляется повышение давления циркуляционного газа на входе в колонну. Указанное сокращение разности температур и увеличение давления приводит к росту сигналов на выходе из функционального блока В и регулятора 9 чем обеспечивается увеличение задания регулятору 11 и, соответственно, увеличение расхода продувочного газа. Таким образом, увеличение расхода продувочного газа приводит величину