Устройство для автоматического управления многопоточными печами пиролиза

 

УСТРОасТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОПОТОЧНЫМИ ПЕЧАМИ ПИРОЛИЗА, содержащее датчики расхода сырья, связанные через регулятог ры расхода сырья с клапанами подачи сырья в печи пиролиза, и блок задания дискретных оптимальных расходов сырья на-.печи, л и ч а ю щ е е с я |тем, что, с целью повышения выхода целевых продуктов, оно дополнительно снабжено датчиками перепгща давления в печи, сумматорами, блокгши сравнения , блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальЕшх уровней переклкмения, при этом первый и второй входы каждог го сумматора соединены с соответствую цими датчикг ми перепада давления и расхода сырья, а выхода каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, вторые и третьи входы которьос связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков сравнения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.

(393 (И) ЗВВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblYMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 3384315/23-26 ,22) 29.01. 82 (46) 15.07 ° 83, Вюл. В 26, (72) П.В. Костогрыз (71) Институт газа AH Украинской. ССР (53 ) 66. 012-52(088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ,9 747880, кл. С 10 G 9/20, 1978.

2; Авторское свидетельство СССР

В 446537, кл. С 10 G 9/20, 1972..(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС-.

КОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОПОТОЧНЬИИ ПВЧАИИ ПИРОЛИЗА, содержащее датчики рас« хода сырья, связанные через регуляторы расхода сырья с -клапанами подачи сыръя в печи пиролиза,. и блок задания дискретных оптимальных расходов сырья иа печи, отличающееся,тем, что, .с целью повыаения выхода целевых продуктов, оно дополнительно снабжено датчиками перепада давления в печи, сумматорами, блоками сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальных уровней переключения, при этом первый и второй входы каждо-. го сумматора соединены с соответствую щими датчиками перепада давления и расхода сырья, а выходы каждого сумматора подключены к первюю входам блоков сравнения, вторые и третьи sxoды которых связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков срав- 8 нения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.

1028711.Устройство работает следующим образом. !

С помощью регуляторов 2 устройство осуществляет стабилизацию расходов сырья каждого потока, измеряемых датчиками 1, на заданных уровнях, воздействуя на клапаны 3. На одном иэ потоков каждой печи по результатам измерений общего перепада давления на радиантиой части змеевика и

ЗИА и расхода сырья, выполняемых соответственно датчиками 4 и 1, в сумматорах 5 определяется текущая величина перецада давления, пропорциональная закоксованности указанного (наиболее коксующегося) участка.

Изобретение относится к регулиро), ванию расходов в потоке текущей среды в трубчатых печах, в частности автоматического распределения нагрузки меж;„ ду параллельно включенными технологическими аппаратами, например, много-5 поточными трубчатыми печами пиролиза, и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство.для автоматического управления пиролиэными печами, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для регулирования рас" . ходов сырья в змеевики и температуры 15 пирогаза на выходе из них, датчики

Давления сырья на входе печи и пирогаза в общем коллекторе ).11

Недостаток данного устройства заклю.юается в сложности еоо конструк-20 ции °

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматичес-. кого управления многопоточными печами пиролиэа, содержащее датчики расхода сырья, связанные через регуляторы расхода сырья с клапанами подачи сырья в печи пиролиза, и блок задания дискретных оптимальных расходов сырья на печи (2).

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает высокого выхода целевого продук-, та.

Извествное устройство, несмотря на сложность вычислительныхблоков формирования значений уставок, не может.. . обеспечить оптимальное распределение нагрузки в течение кампании печи даже если применяемые вычислительные блоки способны реализовать сложные алгорит -4О

Мы, базирующиеся на математических моделях процесса. это связано с наличием в реальных условиях производства значительной общей погрешности аналогового контура управления рас- 45 ходом по известной схеме, которая только по оценке погрешностей прибоyos равна 3,93% (2,5Ф - погрешность контура стабилизации, 3,5% - погреш.ность иэ ерения давлений и расчета уставок на BY) а при отсутствии коррекции измерения расходов по дав« :лению, плотности и температуре - она может превышать 5,2%. Ошибка установки и поддержанияt расхода сырья при этом превыаает 0,54 т/ч (при максимальном значении шкалы расхода на поток.- 5,2 т/ч), что примерно равно ..оптимальному диапазону изменения . нагрузки на поток в течение кампании печи. Кррме того, наличке ошибки 60 оценки величины расхода сырья по дав. .ленив на входе печи, которая к,концу кампании печи может достигать

0 25 т/ч (почти 5В) и зависимости давления на,входе ат изменения дав» 65 лений в коллекторах сырья (на 12 ати ) и пирогаза (на 0,2-0,4 ати), приводит к тому, что вероятная зона установки и поддержания нагрузки в течение кампании печи может в 1,52 раза превышать оптимальную зону (диапазон) изменения нагрузки за кампанию печи.

Цель изобретения — повышение выхода целевых продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено датчиками перепада давления в печи, сумматорами, блоками сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальных уровней переключения, при этом первый и второй входы каждого сумматора соединены с соответствующими датчиками перепада давления и расхода сырья, а выходы каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, вторые и третьи входы которых связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков сравнения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для автоматического управления многопоточными печами пиролнза.

Устройство содержит датчики 1 и регуляторы 2 расхода сырья в печи пиролиза, клапаны 3 подачи сырья, датчики 4 перепада давления в печи на радиаитной части змеевика и ЗИА одного иэ потоков каждой печи, сумматоры 5 для каждой печи, блок б задания дискретных оптимальных расходов, состоящий из одного задатчика .и повторителей со сдвигом или из повторителей со сдвигом, блок 7 задания диск ретных оптимальных уровней переключения, состоящий из задатчиков, блоки 8 сравнения для каждой печи, блоки 9 коррекции расходов сырья на печи.

1028711

В блоках 8 выходы сумматоров 5 соответствующих печей непрерывно сравниваются с выходами блока 7, дискретные значения которых одновременно поступают на входы всех блоков 8. В результате сравнения текуmего перепада давления, пропорционального закоксованности печи, с заданными дискретными оптимальными уровнями его (диапазон изменения .обоих сигналов за время- кампании печи одинаков) на выход блоков 8 работающих печей пропускается один из выходов блока 6, дискретные значения . которых одновременно поступают на входы всех блоков 8, выход каждого 15 блока 8 пропорционален расходу. сырья, который соответствует оптимальному значению его для данного состояния (закоксованности) соответствующей печи. Выходы каждого блока 8 через ;р блоки 9 соответствующих печей пиролиза, где при необходимости -выполняется одноразовая ручная коррекция расхода сырья с учетом индивидуаль-. ных характеристик печи в целом и каждого потока в отдельности, поступают на регуляторы 2 расхода сырья потоков, которые обеспеичвают стабилизацию расхода сырья на заданных оптимальных уровнях.

Поддержание оптимальных расходов на печах пиролиза в течение кампании достигается благодаря тому, что дискретные значения выходов блоков 6 и 7 задаются согласно оптимальной стратегии изменения расходов сырья в течение кампании, полученной при оптимизации процесса, выраженной матрицей оптимальных значений или кривой зависимости оптимальных уровней 40 расходов от перепада давления, пропор. ционального закоксованности (состоянию) печи пиролиза,,а устройство обеспечивает переключение указанных оптимальных уровней расходов сырья в 45 оптимальных точках. Кроме того, разность между оптимальными заданными дискретными уровнями расходов сырья не менее, чем на 10-20% превышает зону нечувствительности контура управления расходами сырья, но изменения (уменьение) выхода целевых продуктов из ья за время работы печи на одной з дискретных .заданных нагрузок в ечение кампании при этом не должно ревышать заданную величину. иинималь55 ная же разница между заданными дискретными уровнями перепада давления, обеспечивающая надежное переключение дискретных уровней оптимальных расходов в оптимальных точках, должна 60 не менее, чем на 10-20% превышать зону флюктуаций и погрешности измерения перепада давления, а максимальная - обеспечивать более длительную работу печей на больших оптимальных. нагрузках, но изменение (Уменьшение) выхода целевых продуктов при этом не должно превышать заданную .величину при минимальных потерях.

Так, для практической реализации, например на двухпоточных печах при пиролиэе пропан-бутановой смеси, разность между дискретными уровнями по расходу равна 0,15 т/ч на поток, что на 25% превышает зону нечувствительности контура управления рас» . ходами сырья, а по перепаду давления, пропорциональному закоксованности—

0,11 ати (минимальное значение) и

0,15 ати (максимальное значение), что примерно в 1,5 раза превышает зону флюктуаций, вызываемых изменением температуры пиролиза и составом исходного сырья, и погрешности измерения.

В Начале кампанИи, когда печь не эакоксована и гидравлическое сопротив« ление радиантной части змеевика и

ЗИА минимально, данное устройство пропускает в камеры задания регуляторов 2 расхода наибольшую величину оптимального расхода печи, равную

7,5 т/ч (3,75 т/ч на один поток) °

По мере закоксованности печи, когда текущий перепад давления, пропорцио нальный эакоксованности, превышает минимально заданное дискретное оптимальное значение уровня переключения, т . е. 0,15 ати, устройство пропускает в камеры задания регуляторов расхода новую (меньшую) величину оптимального расхода, равную

7,2 т/ч и т.д. при дальнейшем превышении текущего перепада давления величин 0,29, 0,42 и 0,53 ати оптимальные расходы на печах устанавливаются соответственно равнычи 6,9; б,б и 6,3 т/ч, после чего печи отклю. чаются на выжиг кокса. Время работы печей на каждой оптимальной нагрузке при этом составляют: 65% (7,5т/ч), 18% (7,2 т/ч), 10%, (6,9 т/m}, 7% (6,6 т/ч) общего времени кампании печи. Концентрация. этилена s пирогаэе, выход этилена из сырья и суммарный выход целевых продуктов из сырья на каждой дискретной нагрузке соответственно изменяется в пределах:

24,4-27,1 вес.%, 30,7 -30,4вес.%, .

:48,3 - 48,0 вес.% в условиях широкого диапазона изменения состава исходного сырья, т. е. от пропансырья до бутан-сырья. Указаннве изменения эа время работы на каждой иэ оптимальных дискретных нагрузок вызваны постепенными увеличением эакоксованности (гидравлического сопротивления) радиантной части зжевика и ЗИА печей и находятся в зоне погрешностей измерения датчиков качества (промышленных хроматографой). с 5 1О2ВЧ11 б

Яклонения нагруэки печей от эваае, чем при реализации данного устлолученной оптимальной стра*егин ройства, изменения ее э течение камлании Тахим образом, потери выхода целе приводят к увелнчени» потерь выкала вых продуктов иэ сырья лри управлении. целевых продуктов, которые к концу процессом с помою» предлагаемого камлании при постоянной оптимальной 5 устройства на 0,2 вес. В инке, что. нагрузке (7,6 т/ч) могут лревышатв при .фактической лроизводителъйости

4 вес@, а лри увеличении нагрузки до .отделения (цеха) лиролиэа ло сырв»

Ь,З т/ч - дополнительно увеличива»т 198000 т/г позволяет дополнительно

:ея на 2,5 - 3 вес.В, что на порядок" :получить целевых продуктов 369 т/г.

Составитель Г. Огадианов .

Редактор Н. Воловик Техред А.Ач йорректор В. Бутяга с

Заказ 4893)23 . Тирад 503 Подписное

BHHNlH Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, *-35, Рау аская наб., д. 4/5 еююаваеююеююююеевавююавевеею аеююююавюююеревфвюю в+юееюююююевюю юйюююю юю

Филиал ППП Патент,,x . Уагород, ул. Проехтная, 4