Процесс метанирования как объект управления (очистка азотоводородной смеси от окиси и двуокиси углерода)

ПРОЦЕСС МЕТАНИРОВАНИЯ КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ

(очистка азотоводородной смеси (АВС) от окиси (СО) и двуокиси углерода (СО₂)).

Источник информации об объекте управления: ОАО «Гродно-Азот»; цех «Аммиак-4», пятый блок (участок) в процессе получения аммиака четвертой очереди. Аппарат – метанатор (вертикальный сварной аппарат полочного типа).

I. Анализ процесса как объекта управления

Цель процесса: уменьшение объемных долей СО и СО₂, входящих в состав неочищенной АВС, с начальных значений 0.79% и 0.03% до 0.01% и 0.01%, соответственно.

На вход метанатора поступает неочищенная АВС, содержащая СО и СО₂ ().

В метанаторе неочищенная АВС проходит слой никелевого катализатора, причем данный процесс сопровождается сильным тепловыделением (экзотермический процесс). Наилучшим условием для получения нужных объемных долей СО и СО₂ ( ) является диапазон значений температуры от 320 до 350°С.

В результате из метанатора выходит очищенная АВС с объемнымными долями СО и СО₂ 0.01% и 0.01%, соответственно, и температурой не превышающей 350°С.

рис.1                                                                                          рис.2

II. Выбор типа структуры САУ

Цель управления: стабилизация температуры внутри метанатора (Т_АВС).

Объемные доли СО и СО₂ на выходе метанатора характеризуются косвенным параметром – температура АВС (Т_АВС), который (параметр) в свою очередь регулируется изменением расхода неочищенной АВС.

Контролируются следующие параметры:

I) на входе в метанатор: 1. температура неочищенной АВС;

2. объемные доли СО и СО₂ в неочищенной АВС;

3. расход неочищенной АВС;

II) в метанаторе: 1. температура АВС;

III) на выходе метанатора: 1. температура очищенной АВС;

2. объемные доли СО и СО₂ в очищенной АВС.

рис.3