Способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты Советский патент 1983 года по МПК C01B21/38 G05D27/00 

Соотношение расхода аммис1ка и воз духа, поступающих в смеситель 1, стабилизируют с помощью регулятора 2 управляющего клапаном 3 на линии аммиака. Оптимальное значение соотношения аммиак-воздух устанавливают от управляющей вычислительной машины (УВМ) 4, которая изменяет задание регулятору 2, что позволяет регулировать выход окиси азота после контактного аппарата 5. Регулирование подачи добавочного воздуха, поступающего на вход турбокомпрессора 6 осуществляют с псмощью регулятора 7, управлякнцего клапаном 8 на линии добавочного воздуха. Оптимальное значение расхода добавочного воздуха устанавливают от УВМ, которая изменяет задание регулятору Регулирование подали парового кон денсата на орошение абсорбционной колонны 9 осуществляют с помощью регулятора 10, управляющего клапаном 11на линии парового конденсата. Оптимальное значение расхода парового конденсата устанавливают с помощью УВМ, которая изменяет задание регулятору 10, управляющему,-клапаном 11. Наряду с указанными контурами стабилизации дополнительно осуществляют коррекцию от УВМ згщаний регуляторам 12и 13, которые регулируют, соответ твенно, подачу питательней водал котел-утилизатор 14 и газа-восстановителя в реактор 15 каталитической очистки, управляя, соответственно, клапанами 16 и 17. Для определения оптимальных величин , корректирующих воздействия в УВМ 4, вводят также сигналы от дат-; чиков температуры аммиачно-воздушной смеси 18 на входе в-контактный аппа.рат 5, температуры нитйрзных газов 19 на выходе контактного аппарата 5, расхода пара 20 с котла-утилизатора 14, содержания кислорода в выхлопных газах 21 после абсорбционной колонны 9, концентрации 22, и расхода 23 азотной кислоты после абсорбционной колонны 9, расхода охлаждакздей воды 24 в абсорбционную коловну 9, расхода аммиака 25 в смеситель 1, расхода воздуха 26 в смеситель 1, расхода питательной воды 27 в котел-утилизатор 14, расхода добавочного воздуха 28-на вход турбокомпрессора 6, расхода парового конденсата 29 в абсорб ционную колонну9, расхода газа-восстановителя 30 в реактор 15 каталити ческой очистки. Способ осуществляют следующим образом. Вначале определяется соответствие математической модели процесса, заложенной в УВМ 4 объекту управления. Модель процесса представляет собой систему уравненийвида .Y,(u,Uj..,..,U5,aj-, .;.;-.) .). где У , У2 ,. .., УП - режимные параметрял процесса, а именно выработка. азотной кислоты, концентрация азотной кислоты, степень конверсии аммиака в окислы азота, степень абсорбции окислов азота, расход платиноидного катализатора, расход электроэнергии, выработка пара, содержание окислов азота после реактора каталитической очистки; ,., ..Uj - управляющие (корректирующие) воздействия, а именно соотношение аммиак-воздух, расходы добавочного воздуха, парового конденсата, питательной воды, газа-восстановителя ; а,...,а - векторы .уточняемых коэффициентов соответствук«цих уравнений модели. При. этом в модель подставляются текущие значения управляющих воздействий, имеющихся на объекте (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды в котелутилизатор, расход газа-восстановителя в реактор каталитической очистки) и рассчитывгиотся режимные параMeTf J процесса, которые затем сравнивгиотся с текущими, вводимыми в УВМ от соответствующих датчиков. Если относительная ошибка между выходами объекта и модели превышает заданную, то осуществляется корректировка коэффициентов модели (а, а„,...,а,1) по данным текущих измерений таким образом, что выходы модели и объекта совпадают с заданной степенью точности. Далее осуществляется варьирование в допустимых пределах управляющих переменных (соотношение расходов аммиака, воздуха, расходов добавочного воздуха, парового конденсата, питательной воды, газа восстановителя) на модели процесса в соответствии с используемым численным методом поиска и определение технологической составляющей себестоимости (далее просто себестоимости) по уравнению Siioi NHj- Цпл So N,(). где S - себестоимость слабой азотно кислоты, руб./т; цнэ Расход аммиака, т/Ч; СИныоэ выработка слабой азотной кислоты в пересчете на моногидрат, т/ч; РПД расход платинового катализатора, мг/ч; G НзО Расход питательной.воды в котел-утилизатор, т/ч; «5п выработка пара Гкал/ч; С;,ц - расход парового конденсата на орошение, т/ч; иэ расход электроэнергии, кВт/ч; Qj-a Р ьсход газат восстановителя, С,ов расход .охлаждающей воды, т/ч; Ц „„, Ц , Ц „, Ц„,Ц„,и. Чов - цены приведенных выше материалов и энергии за fcooxветствующую единицу,руб.

В ходе варьирования расходы платины, электроэнергии и выработку азотной кислоты вычисляют по соответствующим УРавненияК-математическо модели.

Значение себестоимости определяют на каждом шаге варьирования величин упрвляющих переменных сравнивают :С ее значением, вычисленным на предыдущем шаге, и определяют мин гадальное При этом на Кс1ждом шаге варьирования проверяют соответствие режимных параметров процесса регламентным границам. Поиск по моделям процесса считают законченным, если значение себестоимости на последующем шаге варьирования отличается от значения на предыдущем шаге на наперед заданную малую величину. При этом сово-. купность значений управляющих воздействий (соотношение аммиак-воздух, расход добавочного воздуха, расход парового конденсата, расход питательной воды, расход газа-восстановителя оптимальна, т.е. соответствует минимальвой себестоимости.

Далее рассчитывается действительное значение себестоимости по текущим расходам, имеющимся на объекте и осуществляется сравнение рассчитайного действительного (текущего) значения себестоимости с вычисленным минимальным. Если их разность тек ммнЕ, то осуществляется выдача управляющих воздействий, соответствующих минимальному значению себестоимости от УВМ на объект, путем коррекции задания вышеуказанным контурам стабилизации. Если -5„, то оптимальные управляющие воздействия не устанавливаются (6 -,нгшеред заданное число).

Использование данного способа управлении позволяет получать азотную кислоту минимальной .себестоимости и снизить себестоимость в среднем на 0,3 руб. на тонну производимой азотной кислоты.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения слабой азотной кислоты путем регулирования соотношения расходов аммиака и воздуха, подаваемых в смеситель, подачи добавочного воздуха на вход компрессора и парового конденсата в абсорбционную колонну в зависимости от температуры нитрозных газов на выходе контактного аппарата, содержания кислорода в выхлопных газах, концентрации кислоты и расхода охлажда1бщей воды в абсорбционную колонну, регулирования подачи питательной воды в котел-утилизатор и газа-восстаиовителя в реактор каталитической очистки, отличающийся тем что, с целью минимизации технологической составлякицей себестоимости получаемой кислоты, регулируют пода чу питательной и газа-восСтановителя в зависимости от совокупности указанных па(аметров процесса, от температуры аммиачно-воздушной смеси, расходов пара и кислоты, а соотношение расходов аммиака и йоздуха, подачу добавочного воздуха и парового конденсата дополнительно регулируют в зависимости от- темпе.ратуры аммиачно-воздушной смеси, расходов пара, питательной воды, кислоты и газа-восстановителя.

Источники инфоця ации, принятые во внимание при экспер гизе

1.-Авторское свидетельство СССР J 430053, кл. С 01 В 21/38, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 303285, кл. С 01 В 21/38, 1969 I |Т| I ITI ) 14лЬ1 X дб/хм//м/е. май/ itiilbir dJ iiiiaj NT