Способ управления пуском установки жидкофазного окисления углеводородов

 

Изобретение относится к автоматизации процесса пуска установки жидкофазного окисления углеводородов, может быть использовано в химической промьшшенности и позволяет интенсифицировать процесс и повысить безопасность его пуска. Устройство, реализующее способ управления процессом пуска установки содержит контур регулирования расхода хладагента в конден сатор 9, датчик (д) 12, регулятор (р) 13 и исполнительный механизм (им) 24, контур регулирования скорости разогрева реактора 1 по температуре в его зонах (Д 2 температуры, вычислительные блоки 3,4 Р 5 скорости , ИМ 6 на линии подачи на разогрев реактора), контур регулирования разности средней и минимальной температуры в реакторес учетом перепада температур газожидкостного потока (вход и выход конденсатора) воздействием на пульсирующую подачу воздуха в нижнюю часть реактора 1 (Д 2, вычислительньй блок 3, сумматор 7, Р 8 разности средней и минимальной температуры , генератор )6, связанньм через Р 15 перепада температур и сумматор 14 с Д 10 и II температур). I ил. (Л лГ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0ljHAËÈÑTÈ×ÅCHÈХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (Н) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059411/31-26 (22) 21.04.86 (46) 07.08.87. Бюл. Ф 29 (71) Уфимский нефтяной институт (72) А,И.Кобяков, В.С.Балакирев и А.Г.Левин (53) 66.012-52 {088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 804617, кл, С 07 В 33/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N- 1031097, кл. С 07 В 33/00, 1982, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОМ УСТАНОВКИ ИЩКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ (57) Изобретение относится к автоматизации процесса пуска установки жидкофазного окисления углеводородов, может быть использовано в химической промьппленности и позволяет интенси-. фицировать процесс и повысить безопасность его пуска. Устройство, реа I) 4 С 07 В 33/00 G 05 D 27/00 лизующее способ управления процессом пуска установки содержит контур регулирования расхода хладагента в конденсатор 9, датчик (Д) 12, регулятор (Р) 13 и исполнительный механизм (ИМ) 24, контур регулирования скорости разогрева реактора 1 по температуре в его зонах (Д 2 температуры, вычислительные блоки 3,4 P 5 скорости, ИМ 6 на линии подачи на разогрев реактора), контур регулирования разности средней и минимальной температуры в реакторе- с учетом перепада температур гаэожидкостного потока (вход и выход конденсатора).воздейст. вием на пульсирующую подачу воздуха ф в нижнюю часть реактора 1 (Д 2, вычислительный блок 3, сумматор 7, P 8 разности средней и минимальной температуры, генератор !6, связанный через

P 15 перепада температур и сумматор

14 с Д 10 и I! температур). I ил.

U = U,+ U sine, 1

13283

Изобретение относится к автоматизации пусковых процессов химической технологии и может быть использовано в химической промьппленности при авто5 матизации пусковых процессов разогрева жидкофазного реактора с углеводородным слоем - потенциально взрывоопасного объекта управления.

Целью изобретения является интенсификация и повьппение безопасности процесса пуска.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа управления, 15

Схема содержит реактор 1 жидкофаэного окисления углеводородов, многозонные датчики 2 температуры, размещенные в зонах реактора, вычисли» тельные блоки 3 и 4, регулятор 5 ско- 20 рости разогрева реактора, регулирующий орган 6 подачи пара на разогрев реактора, сумматор 7, регулятор 8 разности средней и минимальной температур, конденсатор 9, датчики 10 25 и 11 температуры газожидкостного потока .до и после конденсатора, датчик

12 расхода охлаждающего агента,регулятор 13 расхода хладагента в конден»" сатор,сумматор 14, регулятор 15 30 перепада температур газожидкостного потока, генератор 16 периодических колебаний, исполнитель- . ный механизм 17 с регулирующим органом на линии подачи воздуха в реактор, вычислительный блок 18, регу лятор 19 разности максимальной и средней температур, логические блоки

20 и 21, регулирующий орган 22 подачи пара в теплообменники 23 эон реак- 40 тора и регулирующий орган 24 подачи охлаждающего агента в конденсатор.

Способ осуществляется следующим образом. 45

Греющий пар подают в теплообменники 23 зон реактора. Регулирующим органом 6, изменяя расход пара, стабилизируют скорость разогрева реакто- 50 ра. Для этого датчиками 2 измеряют температуры в зонах углеводородного слоя. Сигналы Т" (1 = 1,2, ° ..,n;

Ц

J = 1,2,...,я) от многозонных датчиков 2 подают на вход вычислительно- 55 го блока 3, в котором определяют среднюю температуру Т, по формуле:

П тт

T„= ----, r Т (1)

"P nm;, >, Ч где и — количество многоэонных термодатчиков, установленных в реакторе;

m - количество измерений,осуществляемых в зоне реактора .многозонным термодатчиком.

Величина Т, характеризует в целом состояние процесса разогрева реактора в данный момент времени.

По этой величине в вычислительном блоке 4 определяют скорость разогрева, например, по формуле конечных разностей

T (= --- -,3.-- ---- -1:--, (2) тср ) - тср -1 ) где T () и T (< > 1 ) - средняя ср 1

/.. температура в моменты времени и < j i, соответственно, j = 1,2,...

Сигнал Т, с выхода блока 4 направляют на вход регулятора 5, на который подают также и задание Т« по скорости разогрева реактора. В регуляторе сигналы сравнивают, вычисляют их разность ьТ, = T1 (3)

« и по этой величине формируют выходной сигнал М,который подают на регулирующий орган 6 подачи пара на разогрев реактора, тем самым стабилизируя скорость разогрева реактора на заданном значении Т, Пульсирующую подачу воздуха в реактор осуществляют с помощью регулирующего органа 17, Для этого на выходе генератора 16 формируют периодический сигнал U, например, вида где И вЂ” частота колебаний;

U - постоянная составляющая;

U - амплитуда колебаний; — время, Сигнал U направляют на исполнительный механизм 17 регулирующего органа, который управляет пульсационной подачей воздуха с постоянной составляющей 6, и амплитудным значением G„.

В условиях воздействия возмущений на процесс разогрева (изменение гидродинамики газожидкостного слоя реактора, колебания параметров греющего пара и перемешивающего воздуха, нестационарности характеристик теплообменников и воздухораспределительного устройства реактора) для сохранения требуемой интенсивности процесТмин =мин Т, (5)

1е (1,и), j Е (1,m где и — количество эон в реакторе;

m - количество точек, в которых производится измерение температуры в 1-й зоне.

С выхода блока 3 сигналы Т и

СР

Т „„ направляют на сумматор 7, на выходе которого формируют сигнал бтра„„ - разность средней и минимальной температур: (6) м . = Тс — Тмин

Сигнал T „„ направляют на вход регулятора 8, куда подают также задание .астм„„ . Значение величины

40 затми„характеризует температурную неоднородность слоя, а а Т опре— .мин деляет допустимый уровень неоднород-. ности температурного поля слоя углеводородов. По результатам сравнения 45 величин gт „, с d т, „„„ корректируют амплитуду пульсирующей подачи воздуха, например, по формуле т() ) в(-1) - (1 мин (; ) - sÄssss 50 з 13283 са разогрева необходимо корректировать параметры пульсирующей подачи воздуха. В предлагаемом способе такая корректировка выполняется по от клонению величин, характеризующих гидродинамический и тепловой режим слоя углеводородов от их заданных значений. В качестве корректирующих параметров приняты постоянная состав- 10 ляющая 0 и амплитуда пульсаций U а корректирующих — минимальная Т мин и средняя Т температуры, характеср ризующие тепловой режим разогрева реактора, и перепад температуры hТ „ газожидкостного потока на конденсаторе, характеризующий гидродинамическую обстановку в слое углеводородов.

B вычислительном блоке 3 одновременно с средней температурой Т определяют также и минимальную Т в реакторе по формуле

41

К параметр регулятора настраивается опытным путем

Постоянную составляющую пульсаций подачи воздуха корректируют в регуляторе 15 следующим образом. Датчиками 10 и ll изменяют температуру газожидкостного потока на выходе иэ реактора и после конденсатора. Сигналы

Тг и T „ с выхода датчиков IO u 11 направляют на вход сумматора 14, в котором вычисляют перепад температур газожидкостного потока в конденсаторе: (8)

Затем сигнал gТ „с выхода сумматора 14 подают на вход регулятора 15, на второй вход которого подают задание 6 Т „ q по перепаду температур на конденсаторе. В регуляторе 15 корректируют постоянную составляющую пульсирующей подачи воздуха по формуле

U,(".„)=U,(,,)-К.(аТ,„(".„)- ьТ,,,„, (9) где 11 (с „ ) и U (cà, ) - выходные сигналы регулятора в моменты времени

И с,}, °

Ь Т ° (< 1 ) ВходнОЙ сигнал регулятора в момент времени л,,1 s

К вЂ” параметр регуо лятора (настраивается опытным путем), Стабилизацию расхода охлаждаемого агента в конденсатор осуществляют следующим образом, Датчиком 12 измеряют расход охлаж дающего агента. Сигнал с выхода датчика 12 подают на вход регулятора

13, который с помощью регулирующего органа 24 стабилизирует расход охлаж» дающего агента на заданном значении. где bт„„„(;}

U (ь ) НП,„ входной сигнал регу-.. лятора в момент времени 7 выходной сигнал регулятора в моменты л времени ь и с (j=1,2,,);

Регулирование температуры в зонах . реактора выполняется так, чтобы обеспечить интенсивное протекание процесса разогрева углеводородной массы и вместе с тем не допустить в зонах возникновения областей локального перегрева углеводородного сырья, Последнее опасно возникновением аварийных ситуаций, связанных с неуправляе"

132834! мым процессом разложения гидропере- киси ИПБ.

Реализация этой части способа выполняется с помощью однотипных контуров управления. На чертеже 1 приведен один иэ таких контуров — для верхней зоны реактора. Рассмотрим работу этого контура управления.

Сигналы Т, (! = 1 р 2 р е е . р!и) от многоэонного термодатчика 2 в верхней р0 зоне реактора подают на вход вычис= лительного блока 18, В этом блоке опредсляют максимальную температуру

Тр а„ для верхней (в общем случае

i-й, i = 1,2,...,п) зоны реактора по формуле ся опытным путем) .

В ходе разогрева всегда выполняется условие Т; „ > Т, g0

0дновременно с выхода блока 18 сигнал Т» „ подают на вход логического блока 20, на второй вход которого подают граничное задание Т„р,, температуры в реакторе. В олоке 20 сравнивают значение текущей макси— мальной температуры реактора с граничным заданием Т„ и по резуль р.ма кс татам сравнения формируют сигнал по следующей формуле:

О, если Т;„

Ь макс

rp, макс

rp, макс если Т; ! hAOIKC (12) 1,2,...рп

Сигнал LI подают на вход логического блока 21, на второй вход которого подают сигнал Z,(I) с выхода ре)е (1 ря); („)

Сигнал Т, подают на вход регулятора 19. На в" îðîé вход регулятора 19 подают с выхода блока 3 сигнал Тс средней температуры в реакторе. На выходе регулятора 19 формируют сигнал Z („ ), например, по формуле

7-, () )=2, („,)-К,(т; „.;ТЧ) (11) где 2.,(ьь:) Z,(, ) - выходной сигнал регулято- . ра в моменты времени с

1 и ь

К вЂ” параметр рес гулятора 1, ус35 танавливаетулятора !9. !!> значению сигналов и Z в блоке 21 формируют сигнал

Y на изменение подачи пара в теплоT обменник верхней в общем случае

1-йр i=1,,2,...рп)! зоны реактора, по следующей формуле:

Z., .если L = 0;

О, если L = 1.

Так"; образом,. в случае, когда текущая максимальная температура в зоне реакторо меньше граничного заданияр расход пара в теплообменник зоны изменяют обратно пропорционально отклонению максимальной температуры зоны реактора от средней гемпературы в реакторе по формуле (11) .

При достижении максимальной температуры зоны реактора граничного задания з блоке 20 формируют сигнал равный 1, в соответствии с которым в блоке 21 сигнал Z, обнуляется и пода= ча пара в 1-ю зону грекращается.

Используемый в данном способе при.ем управления процессом разогрева каждой зоны реактора исключает возникновение аварийных ситуаций и, тем самым, обеспечивает повышен Ie безопасности управления пуска потенциально опасного процесса жидкофазного окисления углеводородов.

Рассмотрим работу системьр управления на конкретных примерах, При локальном перегреве слоя, что возможно при образовании "застойных областеи", вступает в действие та часть схемы управления, которая исключает возможность возникновения аварийной сируации, В. результате выра-батывается по формуле (13) сигнал

Y равный G. -I подача IIBpB B зон р реактора с локальным перегревом углеводородов прекращается.

При отклонении минимальной температуры от средней (в случае Т „,„,. tI7 „ „, что возможно, например, при возникновении замкнутых циркуляционных потоков в нагреваемом слое, регулятор 8 в соответствии с (6) увеличивает амплитудную со,ставляющую 0 пульсирующей подачи воздуха nponopIIионально отклонению Л T. „,„0 T

6Т „„.„. Такое воэдейсявие схемы управления вызывает разрушение циркуляционных потоков в слое углеводородов и приводит к выравниванию темпе-ратурного поля в реакторе. Если pac-Составитель Г.Огаджанов

Редактор Н.Гунько Техред М.Ходанич Корректор M.Øàðoøè

Заказ 3450/27 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4 пределение температур по объему слоя углеводородов превосходит заданный уровень однородности АТ „„ Т з.мин то регулятор 8 вырабатывает сигнал на уменьшение амплитудной составляющей О,, что обеспечивает экономию энергоресурсов на перемешивание углеводородного сырья в реакторе.

В случае, когда интенсивность пе1 ремешивания ухудшается, например, при изменении параметров (давление, расход) воздушного потока, забивки воздухораспределительного устройства, слой углеводородов "садится", При этом унос жидкости воздушным потоком из реактора уменьшается и соответственно увеличивается значение перепада температур Т,„ газожидкостного потока на конденсаторе.

В такой ситуации регулятор 15 по отклонению перепада температур ЬТ „ от заданного значения Т, согласно (8) увеличивает значение постоянной составляющей 0 пульсирующей подачи воздуха, что приводит к увеличению интенсивности перемешивания.

В обратном случае, при "вскипании" слоя унос жидкости увеличивается, перепад температур на конденсаторе 9 . уменьшается, и регулятор 15 вырабаты вает сигнал на уменьшение постоянной составляющей пульсирующей подачи воздуха.

Нарушения скорости разогрева реактора, которые возможны в результате коррекции параметров пульсирующей подачи воздуха, компенсируют контуром стабилизации скорости разогрева реактора, Формула изобретения

Способ управления пуском установки жидкофазного окисления углеводородов, содержащей многозонный реактор

28341 8 с теплообменниками в зонах и конденсатор на выходе реактора, путем регулирования подачи воздуха в реактор, пара по зонам реактора и общего расхода пара в реактор, стабилизации подачи хладагента в конденсатор и измерения температуры в зонах реактора, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и повыше10 ния безопасности процесса пуска, подачу воздуха осуществляют в пульсирующем режиме, дополнительно измеряют перепад температуры газожидкостного потока на конденсаторе, кор15 ректйруют постоянную составляющую пульсаций подачи воздуха обратно пропорцнонально измеренному перепаду температур, по измеренным значениям температуры в зонах реактора оп20 ределяют среднюю и минимальную температуры в реакторе и максимальную температуру в каждой зоне реактора, вычисляют разность между средней и минимальной температурами в реакторе, корректируют амплитуду пульсаций подачи воздуха пропорционально этой вычисленной разности, по средней температуре в реакторе вычисляют среднюю скорость разогрева реактора, регулируют общий расход пара пропорционально вычисленной средней скорости разогрева реактора, вычисляют разность между максимальной температурой в каждой зоне реактора и

35 средней температурой в реакторе, регулируют подачу пара в каждую soну реактора обратно пропорционально этой вычисленной разности, сравнивают максимальную температуру в каждой

"0 зоне реактора ее граничным значением и при достижении максимальной температуры в зоне реактора своего граничного значения Прекращают подачу пара в соответствующую зону реакто45 ра.