Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Проведенные исследования позволили оценить эффективность автоматической оптимизации режима работы узла синтез-дистилляции «на процессе». Время реализации заданий регуляторами *ді> ^Ui и ^NH3 составляло соответственно 14, 30 и 9 мин при оптимальных настройках регуляторов, найденных но кривым разгона путем моделирования на аналоговой ЭВМ. Однако ввиду значительной инерционности узла синтез-дистилляции как объекта управления время, за которое значение критерия оптимальности стабилизировалось на новом уровне и, таким образом, время отработки одного режима, составляло 50—70 мин. Для нахождения оптимального режима требовалась отработка [22 ] около десяти промежуточных режимов (в среднем практически 5— 12 режимов). Таким образом, время выхода на оптимальный режим составляло 8—9 ч. Если учесть, что среднее время работы агрегата карбамида при постоянной нагрузке (изменение нагрузки является наиболее частым возмущением) примерно равно двум суткам,
то время поиска оптимального, режима составляло 20% всего времени работы агрегата, т. е. агрегат работал в оптимальном режиме до 80% общего времени.
При автоматической оптимизации технологического режима использовались следующие значения интервалов варьирования управляемых параметров: AfAl = Агд[[ = 1,5/С и Лс/мн3 = = 0,5 м3/ч. Эти значения оказались наиболее удобными при эксплуатации системы управления.
В табл. VIII.I приведены [22] результаты нескольких поисков оптимального режима работы узла синтез-дистилляция агрегата карбамида. Из приведенных примеров видно, что при оптимизации значение себестоимости карбамида Sonr снижалось па 0,21 — 0,85 руб/т по сравнению с себестоимостью S0 при отсутствии оптимального управления. Из таблицы следует, что в разных случаях -значения управляющих воздействий, соответствующие оптимальным режимам, значительно различаются, что свидетельствует о целесообразности автоматической оптимизации.
Для оценки эффективности автоматической оптимизации технологического режима агрегата карбамида сравнивались средние за месяц технико-экономические показатели работы цеха карбамида при автоматической оптимизации и без нее. Оказалось, что только благодаря оптимизации режима работы отделения синтез-дистилляции расходный коэффициент по аммиаку снижается на 3,4 кг/т, по пару — на 215,6 кДж/т и по электроэнергии — на 10 кВт-ч/т, себестоимость карбамида при этом снижается на 0,55 руб/т.
Таблица VIII. 1
Результаты автоматической оптимизации технологического режима (оптимальные режимы)
Неуправляемые переменные
Управляемые переменные (значения для оптимального режима)
Себестоимость, руб/т
Производительность агрегата, т/ч
Температура
охлаждающей воды, 0C
%
'дії-
°С
м3/'Ч
5опт
5 S опт
13,1 13,5 13,2 12,8 12,9 12,7 12,9
17,2 18,9 17,6 18,0 19,0 16,6 18,7
155,7 159,2 154,8 155,0 154,3 155,2 157,8
136,6 135,3 134,7 135,4 135,5 137,1 135,2
28,5 30,1 29,6 27,9 28,1 29,2 27,9
57,25 57,86 58,15 57,79 57,68 58,01 57,87
0,85 0,70 0,48 0,27 0,76 0,53 0,21
Примечание. Допустимые технологическим регламентом изменения величины управляющих воздействий: t ; = 154 —160 °С; ґДІ( = 132 — 140 °С; 9NH3 — 23_ 31 м'/ч.
2. Управление на основе математических моделей
Активный поиск «на процессе» оптимальных параметров технологического режима получения карбамида оказался недостаточно эффективным из-за значительной длительности процедуры поиска и необходимости при этом сравнительно частой отработки промежуточных режимов, включая и явно нежелательные, т. е. далекие от оптимального. Поэтому были разработаны алгоритмы оптимизации производства карбамида по математическим моделям 18, 23—251.
Основу математической модели агрегата получения карбамида как сложной химико-технологической системы (XTC) составляют балансовые уравнения агрегата в целом и математические описания технологических процессов, протекающих в отдельных узлах системы. Указанный математический аппарат позволяет рассчитывать состав всех материальных потоков агрегата получения карбамида.
К числу показателей, существенно влияющих на работу всех узлов технологической схемы, прежде всего относится степень превращения CO2. При постоянной нагрузке колонны синтеза по CO2 и фиксированных значениях температуры и давления величина хв зависит от L и W. Возможность расчетного определения состава и количества рециркулируемого раствора позволяет решать задачу стабилизации значений LnW. Величина L стабилизируется УВМ изменением подачи жидкого NH3 в колонну синтеза. Для стабилизации W можно использовать несколько приемов: изменение подачи орошающей воды в промывную колонну или в конденсатор II ступени дистилляции, изменение содержания паров воды в газах десорбции, направляемых в конденсатор II ступени, за счет управления режимом работы дефлегматора, устанавливаемого в узле десорбции и др. В АСУТП производства карбамида значения W стабилизируются изменением с помощью УВМ нормы подачи воды в рецикл [23].
Эксплуатация АСУТП показала, что, как и следовало ожидать, при L < 4,5 максимальное значение хй соответствует минимальным удельным энергетическим затратам в производстве.
