Способ регулировния процесса очистки хвостовых газов от окислов азота в производстве слабой азотной кислоты

Способ регулировния процесса очистки хвостовых газов от окислов азота в производстве слабой азотной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3827699/23-26 (22) 20.12.84 (46) 30.05.86.Бюл. И 20 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) А.П.Зубаков, В.И.Бодров, Н.С,Попов, А.Н.Шарапов и Н.Н.Иванова (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 631446, кл. С 01 В 21/38, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 480642, кл, С 01 В 21/20, 1973. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ХВОСТОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЛАБОЙ АЗОТ-

Н0А КИСЛОТЬ1 путем регулирования соотношения расходов воздуха и природно„„SU„„1234356 А1 (59 4 С 01 В 21/38 G 05 D 27/00 го газа на сжигание на входе реактора каталитической очистки, изменением расхода природного газа на сжигание с коррекцией по разности температур между верхним и нижним слоями катализатора в реакторе и регулирования расхода природного газа на восстановление, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода природного газа путем повьппения качества регулирования процесса, регулируют расход природного газа на восстановление в зависимости от расхода неочищенных хвостовых газов с коррекцией по количеству кислорода в них и регулируют температуру верхнего слоя катализатора изменением расхода воздуха на сжигание.

l 234356

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности в производстве получения слабой азотной кислоты для стадии каталитической очистки.

Цель изобретения — сокращение расхода природного rasa путем повышения качества регулирования процесса.

На фиг.l представлена блок-схема 10 системы управления, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2 — временные диаграммы изменения расходов природного газа на сжигание, неочиценных хвостовых. газов и содержания 15 кислорода в нем при использовании известного и предлагаемого способов; на фиг,3 — временные диаграммы изменения расходов природного газа.на восстановление, воздуха и температур в 20 верхнем и нижнем слоях катализатор при использовании известного и предлагаемого способов.

Система управления процессом содержит первый датчик 1 температуры 25 (Жиг.l), чувствительный элемент ко1 торого установлен в верхнем слое катализатора реактора 2 каталитической очистки, регулятор 3 температуры верхнего слоя катализатора, регули" . 30 рующий орган 4 подачи воздуха на сжигание, сумматор 5, второй датчик 6 температуры, чувствительный элемент которого установлен в нижнем слое катализатора, регулятор 7 разности температур, регулятор 8 соотношения расходов воздуха и природного газа на сжигание, датчики 9 и 10 расходов воздуха и природного газа на сжигание peгулирующий орган 11 на линии 40 подачи природного газа на сжигание, датчик 12 концентрации кислорода в неочищенных хвостовых газах (НХГ), преобразователь 13, блок"14 умножения, датчик 15 расхода НХГ, регуля- 45 тор 16 соотношения расходов НХГ и природного газа на восстановление, датчик 17 и регулирующий орган 18 расхода природного газа на восстановление.

Система работает следующим образом.

Ввиду того, что химические реакции, протекающие.на первом и втором слое катализатора, являются сильно экзотермическими, в указанных слоях установлены датчики l и 6 измерения температуры, соответственно.

Требования технологии предусматривают поддержание восстановительной среды для первого слоя катализатора (при этом происходит эффективное восстановление окислов азота до свободного азота), напротив, реакции, протекающие на втором слое катализатора, требуют окислительной среды (в этом случае окись углерода активно реагирует с кислородом с образованием безвредного углекислого газа), Поскольку требования по очистке противоположны, необходимо поддержание восстановительной среды (окислы азота представляют большую опасность для здоровья). При этом процесс характеризуется незначительным перепадом температур между первым и вторым слоем катализатора, Так увеличение разности температур между слоями катализатора указывает на переход процесса в реакторе к окислительному режиму, наоборот уменьшение разности температур до нуля свидетельствует об образовании сильно восстановительной среды и перерасходу природного газа.

Сигналы о значении температуры с датчиков 1 и 6, установленных на первом и втором слое катализатора соответственно, поступают на входы сумматора 5, где складываются с противоположным знаком. На выходе сумматора формируется сигнал, численно равнЫй разнице температур между первым и вторым слоем катализатора, который затем поступает на вход регулятора 7.

Сигнал с регулятора 7, пропорциональный разнице между эаданной и измеренной разницей температур, поступает на корректирующий вход регулятора

8 соотношения управляющего регулирующим органом !1, установленным на линии подачи природного газа в камеру сгорания. Кроме того, к регулятору 8 подключен выход с датчика 9 измерения расхода воздуха, поступающего в камеру сгорания, и выход с датчика

10 расхода природного rasa в камеру сгорания.

Для создания необ. .ди .ой температуры в реакторе сигнал, численно равный температуре первого слоя катализатора, измеряемый датчиком 1, подключен к регулятору 3, где сравнивается со значением уставки. Выходной сигнал регулятора 3, пропорциональный величине рассогласования, управ/ ляет регулирующим органом 4, установ1234356.ленным на линии подачи воздуха в камеру сгорания. Регулирование подачи природного газа на восстановление осуществляется при помощи регулятора

16 соотношения, управляющего подачей природного газа с помощью регулирующего органа 18, При этом регулятор поддерживает заданное соотношение расходов неочищенных хвостовых газов и природного газа на восстановление, 10 измеряемых датчиками !5 и ij расхода соответственно.

Кроме того, в схеме предусмотрено корректирующее воздействие на регулятор 16 с блока 14 умножения, пропорциональное значению массового расхода воздуха, поступающего с потоком хвостовых газов в реактор. Данная величина получается в результате перемножения в блоке 14 сигналов датчика

15 расходов хвостовых газов на значение объемной концентрации кислорода в потоке хвостовых газов, измеренной датчиком 12, подключенного через преобразователь 13 к блоку 14 умножения.

Введение указанного корректирующего воздействия позволяет компенсировать изменение концентрации кислорода в потоке хвостовых газов соответствующим изменением подачи природного газа в реактор на восстановление..

На фиг.2 и 3 приведены временные диаграммы работы предлагаемой системы регулирования в сравнении с временными диаграммами, полученными для базового объекта (прототип). В обоих случаях диаграммы получены как результат численного решения на ЦВИ ЕС 1060 переходных процессов при одинаковых входных ступенчатых возмущениях по концентрации кислорода в неочищенных

40 хвостовых газах (НХГ) H Q НХГ. При неизменной модели реактора каталитической очистки и входных воздействиях в ходе численной имитации менялась система регулирования. Переходные процессы для предлагаемой системы регулирования отмечались на диаграммах знаком м . Такой подход позволяет определить действительно лучшую систему регулирования из анализа кривых переходньгх процессов. Параметры без индекса (фиг.2 и Э) соответствуют базовому объекту (ripoтотип). Так из фиг.2 видно, что известная система регулирования оказывает влияние на предшествующую стадию отдувки. Из графика изменения концентрации кислорода в НХГ видно, что концентрация колеблется по гармоническому закону (t„ - t ), затем происходит срыв колебаний и значительный динамический выброс в момент увеличения нагрузки по НХГ с апериодическим затуханием (t, t» t ). Рассмотренные возмущения входной концентрации приводят к соответствующим колебаниям в расходе природного Раза(ПГ)на сжигание и восстановление (см., фиг.2 и 3),. а также на изменение температуры на верхнем и нижнем слоях катализатора. При этом значительный динамический выброс по температуре

Т в момент (t, — t ) и (t„ t ) может привести к выходу из,строя гаэотурбинной установки рекуперации энергии очищенных хвостовых газов (ОХГ), на которую поступают ОХГ после реактора каталитической очистки (в случае системы регулирования прототипа)..

Предлагаемый способ регулирования улучшает качество управления процессом очистки и сокращает расход природного газа.

1234356

О tt 4 33te

Фие. Я

g8oaf. т

Т 3 9

Фиг, Ю

Сост авит ель Г, О гаджанов

С Д1екмар

Редактор Н,Кищтулинец Техред О.Гортвай Корректор нно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,4

Производственно-п

Заказ 2947/27 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

E% аК.j

3,0

Р,f

I8я Я

Ш1н /ис/

ООО

Л800

ОХИ

ИЮд

&г е/

Ид

ОО (3/

ФЯ

Лд

ЯИ

1Я и /час)

5ЯЮ

ЯЮО ого у б

7Ю

7®

ИО

ОО