Способ управления процессом низкотемпературной каталитической очистки хвостовых нитрозных газов
Использование: способ предназначен для управления процессом низкотемпературной каталитической очистки хвостовых нитрозных газов, относится к автоматизации химических производств и может быть использован в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты. Сущность изобретения в том, что в способе управления, осуществляемом путем вычисления степени очистки газов в реакторе по измеренным значениям температуры в реакторе и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну, вычисления величины содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны в зависимости от температуры среды в абсорбционной колонне, расчета оптимального содержания оксидов азота в отходящих их реактора хвостовых газов по вычисленным значениям степени очистки газов в реакторе и содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны, сравнения рассчитанного оптимального содержания оксидов азота и отходящих из реактора хвостовых газах с измеренным значением и регулирования подачи аммиака в реактор в зависимости от полученной величины отклонения, дополнительно измеряют содержание аммиака в отходящих из реактора хвостовых газах, вычисляют величину содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны также в зависимости от расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну, сравнивают измеренное значение содержания аммиака в отходящих из реактора хвостовых газах с заданным регламентным значением с последующим определением величины отклонения, а регулирование подачи аммиака в реактор осуществляют в зависимости от полученной величины отклонения, рассчитанного оптимального содержания оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газов и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну. 1 ил.
Изобретение относится к автоматизации химических производств и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве азотной кислоты.
Известен способ автоматического управления процессом низкотемпературной каталитической очистки хвостовых газов от оксидов азота на установке, включающей последовательно соединенные абсорбционную колонну и реактор каталитической очистки, согласно которому измеряют расход нитрозного газа и его температуру, содержание оксидов азота в отходящих из реактора газах, по температуре среды в абсорбционной колонне рассчитывают содержание оксидов азота в выходящем из колонны и поступающем в реактор газе и соответственно подачу аммиака, по температуре в реакторе и объемной скорости газа в нем рассчитывают степень очистки газов в реакторе и оптимальное содержание оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газах и по отклонению в них содержания оксидов азота от расчетного значения корректируют подачу аммиака в реактор. Недостатком способа является низкая точность регулирования. Это объясняется тем, что содержание оксидов азота в хвостовых газах, подаваемых в раствор каталитической очистки, зависит от нагрузки на установку, при этом система управления, обладая большим временем запаздывания по отработке внешних возмущений (объемы абсорбера, газового теплообменника и реактора, длина трубопроводов), не успевает с заданной точностью отследить изменение нагрузки, ввиду чего дозирование аммиака в реактор не всегда точно соответствует требуемому количеству. Это приводит к тому, что в выбросах в атмосферу периодически преобладают либо оксиды азота, либо аммиак. Кроме того, система не учитывает степень риска при превышении норм выброса аммиака или оксидов азота. Даже при поддержании суммарного количества выбросов на одном уровне, увеличение доли оксидов азота при соответствующем уменьшении доли аммиака приводит к ухудшению экологической обстановки. То есть риск проскока оксидов азота необходимо снизить по сравнению с риском проскока аммиака. С другой стороны, стремление снизить до нуля вероятность проскока оксидов азота приводит к необоснованно избыточной дозировке аммиака, что приводит к его перерасходу. Цель изобретения - снижение расхода аммиака и количества вредных газовых выбросов. Поставленная цель достигается тем, что в способе управления путем вычисления степени очисти газов в реакторе по измеренным значениям температуры в реакторе и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну, вычисления величины содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны в зависимости от температуры среды в абсорбционной колонне, расчета оптимального содержания оксида азота в отходящих из реактора хвостовых газах по вычисленным значениям степени очистки газов в реакторе и содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны, сравнения рассчитанного оптимального содержания оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газах с измеренным значением и регулирования подачи аммиака в реактор в зависимости от полученной величины отклонения дополнительно измеряют содержание аммиака в отходящих из реактора хвостовых газах, величину содержания оксидов азота в газе на выходе абсорбционной колонны вычисляют также в зависимости от расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну, сравнивают измеренное значение содержания аммиака в отходящих из реактора хвостовых газах с заданным регламентным значением с последующим определением величины отклонения, а регулирование подачи аммиака в реактор осуществляют в зависимости от этой полученной величины отклонения, рассчитанного оптимального содержания оксидов азота в отходящих из реактора хвостовых газах и расхода нитрозных газов в абсорбционную колонну. Количество оксидов азота в хвостовых газах, сбрасываемых в атмосферу, зависит от степени очистки![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107560.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107561.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107562.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
Одновременное измерение в хвостовых газах аммиака и оксидов азота и корректирование подачи аммиака по разности отклонений (с учетом весовых коэффициентов) измеренных значений от расчетных позволяет минимизировать вредное воздействие газовых выбросов на окружающую среду, так как воздействие оксидов азота и аммиака на окружающую среду неодинаково. Схема реализации способа представлена на чертеже. Установка состоит из абсорбционной колонны 1, газового теплообменника 2 и реактора 3 каталитической очистки. Схема включает датчики 4 и 5 температуры соответственно в колонне 1 и реакторе 3, датчик 6 расхода G нитрозных газов (нагрузки) в колонну 1, датчик 7 содержания оксидов азота и датчик 8 содержания аммиака в отходящих из реактора 3 хвостовых газах, блок 9 расчета относительной нагрузки, блок 10 расчета содержания оксидов азота в газе на выходе колонны 1, блок 11 расчета степени очистки газов от оксидов азота в реакторе 3, блок 12 расчета содержания оксидов азота в выходящих из реактора 3 хвостовых газах, блок 13 расчета отклонения измеренного содержания в хвостовых газах оксидов азота от расчетной величины, блок 14 расчета отклонения содержания и измеренного значения содержания аммиака в отходящих из реактора хвостовых газах от заданного значения, блок 15 коррекции, блок 16 расчета расхода аммиака и клапан 17 подачи аммиака в реактор 3. Схема работает следующим образом. Нитрозный газ, расход которого измеряют датчиком 6, при температуре 250-400оС подают в газовый теплообменник 2. Охлажденный до 60-80оС нитрозный газ поступает в нижнюю часть колонны 1, в верхнюю часть которой подают орошение для абсорбции диоксидов азота. Температуру в колонне 1 поддерживают в пределах 20-40оС подачей захоложенной воды в змеевики, расположенные на тарелках колонны 1. Температуру в колонне 1 замеряют датчиком 4, и соответствующий сигнал Т1 заводят в блок 10 расчета содержания оксидов азота в газе на выходе из колонны 1. Сигнал G расхода газа поступает в блок 9, куда заведен также постоянный сигнал Gм, соответствующий максимальной нагрузке установки. Блок 9 вырабатывает сигнал
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
Выходящий из колонны 1 нитрозный газ поступает в газовый теплообменник 2, где за счет противотока нагревается поступающим в колонну 1 газом до 200-350оС и далее поступает в реактор 3 каталитической очистки. В реактор 3 через клапан 17 дозируют аммиак, при этом присутствующие в нитрозном газе оксиды азота восстанавливаются аммиаком до молекулярного азота. Температуру в реакторе 3 замеряют датчиком 5 и соответствующий сигнал Т2 заводят в блок 11 расчета степени очистки газов от оксидов азота в реакторе 3, куда поступает также сигнал G от датчика 6 и постоянный сигнал Uр, соответствующий объему слоя катализатора реактора 3. Выходной сигнал
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107563.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Сигнал
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107564.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
Gам = (1,15
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107565.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Блок 12 на основании сигнала
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
[NOx]расч=
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/310/3107566.gif)
При установке весов Р1 = 30 по оксидам азота и Р2 = 10 по аммиаку отклонение текущего содержания оксидов азота на 0,001 об.% (с 0,006% до 0,007% ) приведет к такому же воздействию на подачу Gам аммиака, как и снижение содержания аммиака в хвостовых газах на 0,003% и составит
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 15.06.2009
Дата публикации: 10.12.2011