Способ автоматического управления процессом пуска многозонного барботажного реактора

 

Изобретение относится к автоматизации пусковых процессов разогрева реактора барботажного типа с жидкофазным слоем углеводородов, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить безопасность пусковой операции разогрева реактора. Устройство, реализующее способ автоматического управления процессом пуска, содержит контур регулирования средней температуры в каждой зоне реактора 1 воздействием на подачу пара в эту зону, датчик (Д) 3, вычислительный блок (ВВ) 4, регулятор (Р) 5, логические блоки (ЛБ) 6 и 7 и исполнительный механизм (им) 11, контур регулирования максимальной температуры в каждой зоне реактора путем пульсирующей подачи инертного газа в эту зону, Д 3, ВБ 4 и 8, ЛБ 9, генератор 10 и ИМ 12. 2 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1368026

А1 (51)4 В 01 J 19/00, G 05 D 27/00

ВСР1„ -1 1=11"

113

Я .и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ!

21) 4079937/31-26

22) 23.06.86 (46) 23.01.88. Бюл. № 3 (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 № 521003, кл. В 01 J 19/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1328341, кл. С 07 В 33/00, 21.04.86. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПУСКА МНОГОЗОННОГО БАРБОТАЖНОГО РЕАКТОРА (57) Изобретение относится к автоматизации пусковых процессов разогрева реактора барботажного типа с жидкофазным слоем углеводородов, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить безопасность пусковой операции разогрева реактора. Устройство, реализующее способ автоматического управления процессом пуска, содержит контур регулирования средней температуры в каждой зоне реактора 1 воздействием на подачу пара в эту зону, датчик (Д) 3, вычислительный блок (ВБ) 4, регулятор (Р) 5, логические блоки (ЛБ) 6 и 7 и исполнительный механизм (ИМ) 11, контур регулирования максимальной температуры в каждой зоне реактора путем пульсирующей подачи инертного газа в эту зону, Д 3, ВБ 4 и 8, ЛБ 9, генератор 10 и ИМ 12.

2 ил.

1 136802

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов химической технологии, в частности пусковых процессов разогрева реактора барботажного типа с жидкофазным слоем углеводородов — потенциально опасного объекта управления.

Цель изобретения — повышение безопасности пусковой операции разогрева реактора.

На фиг.1 приведена схема реализации предлагаемого способа для одной зоны реактора (схемы управления разогревом для всех зон однотипны и аналогичны приведенной); на фиг.2графики изменения величин, характеризующих работу схемы управления процессом разогрева.

Схема управления (фиг.l) включа- 20 ет многозонный барботажный реактор 1, теплообменники 2 в зонах реактора многоэонные термодатчики 3, размещенные в зонах реактора, первый вычислительный блок 4, регулятор 5, 25 первый 6 и второй 7 логические блоки, вычиспительно-логический блок 8, третий логический блок 9, генератор 10 периодических колебаний, исполнительные механизмы 11 и 12 с регулирующи- 30 ми органами на линиях подачи пара в теплообменники и инертного газа в зо- . ны реактора.

Способ осуществляют следующим образом. 35

Греющий пар подают в теплообменник 2. Датчиком 3 измеряют температуру вш точках i-й зоны реактора. Сигналы Т с выхода термодатчика 3 пода5 ют на вход вычислительного блока 4, 40 в котором находят максимальную Т„, и среднюю Т, температуры i-й зоны реактора по формулам

6 г по которому формируются защитные воздей ст в ия.

Сигнал Т,р подают на вход регулятора 5. На его второй вход подают заданное значение средней температуры Т„ в i-й зоне реактора. Величина Т формируется, например, с помощью программного задатчика. На выходе регулятора 5 формируют сигнал

Е (С.), например, по формуле

1р

Сигналы R u Z подают на логический блок 6. По значению величин R u Z в блоке 6 формируют сигнал У, которым с помощью исполнительного механизма

11 регулируют подачу пара в теплообменник 2 i-й эоны реактора.

Е, если R = О, у

О, если R= 1. (5) Е (", ) = Е(Ъ )-К,(т„,",) -т, (д, ) ), где (3)

2 и Z (.,) — выходной сигнал регулятора в момент времени л. °

H L1

К вЂ” параметр ре гуля тор а (устанавливается опытным путем).

Сигнал T„«, с выхода вычислительного блока 4 подают на первый вход логического блока 7. На его второй вход подают граничное значение Т„,„, по максимально допустимой температуре в реакторе. В блоке 7 производят пр сравнение сигналов Тм.кс и Тм„„,и по результатам сравнения формируют сигнал R по следующей формуле: макс

Т (1) 45 (2) Величина Т, определяет в целом процесс разогрева i-й зоны реактора, а 50

Т„,„, — наличие и степень температурной неоднородности в ней. Кроме того, . максимальная температура для процес" са разогрева реактора с иэопролбенэольным сырьем может стать причиной возникновения предаварийных состояний. Следовательно, эта величина представляет собой для управляемого процесса основной параметр защиты, В том случае, когда У = Е, в теплообме ниик подают пар, расход которо ro пропорционален значению величины Z.

При У=О подача пара в теплообменник

i-й зоны прекращается.

Описанный контур управления осуществляет стабилизацию заданной программы процесса разогрева и одновременно производит защиту процесса в начальной стадии предаварийного сосстояния путем отсечения подачи греющего пара в теплообменник. При этом дальнейшее развитие пускового процесса разогрева в i-й зоне может происходить в. двух направлениях. В пер3 1368 вом случае значение величины Т„„„ снижается, т.е. процесс разогрева нормализуется. Во втором случае наблюдается дальнейшее увеличение величины T „,, что свидетельствует об усу5 гублении предаварийного состояния.

Прогнозируют направление развития процесса разогрева в i-й зоне после отсечения подачи пара в теплообменник по скорости изменения максималь- ной температуры. Для этого сигнал

Т„«. с выхода блока 4 направляют на вход вычислительно-логического блока

8. В блоке 8 производят вычисление скорости изменения максимальной температуры Тм«,, например, по формуле конечных разностей ф, „) Тмаис(1 ) -Тм< .(;-т) мм ю("1) „(6) л л, 2Р где Т„„, (-„)) и Т„„,("..,) — значения максимальной температуры в моменты .времени Я и 1,.

На второй вход блока 8 подают сигнал R. По значениям сигналов R u

Т„„„, формируют выходной сигнал Ь по следующей формуле:

° гр

О, если Ь вЂ” Т„„„„,<0. (8) О, если В=О, Т„„„,, если R = 1.

Сигнал L с выхода блока 8 подают на вход логического блока 9. На втогр рой вход блока 9 подают сигнал Т„„ определяющий предельно допустимую скорость роста максимальной температуры в предаварийном состоянии процесса разогрева. В блоке 9 сравнивают эти сигналы и по результатам cpasнения формируют выходной сигнал по формуле

Сигнал подают на вход генератора 10 периодических колебаний. При единичном значении сигнала включается в работу генератор и на его::выходе формируется периодический сигнал U который подается на исполнительный механизм 12 регулирующего органа на линии подачи инертного газа в д-ю зону реактора и осуществляет подачу инертного газа пульсирующим потоком

Описанная часть схемы управления на основе своевременного распознава026

4 ния предаварийного состояния в 1-й зоне и прогнозирования характера ее развития по скорости изменения максимальной температуры осуществляет при наличии опасности перехода предаварийного состояния в аварийный режим формирование р гулирующего воздействия — подачу инертного газа в i-ю зону реактора, пульсирующим потоком, которая эффективно прекращает дальнейшее развитие предаварийной ситуации, предотвращает ее распространение на весь реактор и тем самым исключает выход процесса разогрева в аварийный режим. Эффективность такого воздействия обеспечивается охлаждением угдеводородного слоя в i-й soне холодным инертным газом в сочетании с интенсивным перемешиванием в зоне вследствие пульсирующей подачи газа, а также уменьшением в зоне концентрации кислорода ° При этом резко снижается скорость процесса окисления изопропилбензола (ИПБ), начавшегося в i-й зоне, и, следовательно, прекращается образование гидроперекиси

ИПБ, разложение которой является причиной возникновения предаварийного

3О состояния. В результате процесс разогрева реактора нормализуется беэ полного прекращения процесса разогрева реактора, как и по известному способу.

Пример. На интервале времени (О, 0 1 осуществляется (фиг.2) стабиз лизация заданного темпа Т разогрева i-й эоны реактора путем изменения расхода греющего пара в теплообмен40 ник. В этот период максимальная температура варьируется под действием возмущений, но ее значение не превосходит предельно допустимого уровня T„„,, В момент времени 6, возникает локальный перегрев в i-й зоне, например при нарушении гидродинамической обстановки из-эа образования застой.ных зон. Значение величины Т „ прегр микс

50 восходит Т„„„с — возникает предаварийное состояние. В соответствии g (4) и (5) прекращается подача пара в теплообменник 2. Начиная с момента возможно двоякое развитие пуско55 вого процесса в i-й зоне {на фиг.2 показано сплошной и пунктирной линиямн).

В первом случае прекращение нагрева эоны теплообменником оказывается

-5 136 достаточным регулирующим воздействием дпя предотвращения нежелательного, характера развития предаварийного состояния. Здесь скорость Т„„, роста максимальной температуры не превос-. гр ходит опасного уровня Т„„,. В результате по истечении некоторого времени (7 — Г ) величина Т снижается и г макс предаварийное состояние исключается.

Начиная с момента времени "., аозобновляется процесс разогрева i-u эоны.

Во втором случае степень воздействия возмущений такова, что прекращение подачи пара недостаточно,для нормализации процесса разогрева. Скорость роста величины Т„ „, превосходит имый то аварийным развитием пускового процесса в i-й зоне. Поэтому в соответствии с (7) и (S) в момент времени дополнительно в i-ю зону подают холодный инертный газ пульсирующим потоком, например, по закону

Формула и з о б р е т е н и я

U =U +ц sincut, где U — постоянная составляющая расхода инертного газа;

Ц Н и - амплитуда и частота пульсаций.

Этого воздействия оказывается дос.таточно для нормализации обстановки в i-й зоне. Параметры пульсирующей подачи газа подбирают опытным путем.

Согласно предлагаемому способу управление процессом разогрева каждой зоны реактора в сочетании с локализацией предаварийных состояний исключает возможность возникновения ава8026

6 рийных состояний в масштабе реактора и, тем самым, обеспечивает повышение безопасности управления пуска по5 тенциально опасного процесса разогрева реактора с изопропилбензольным сырьем.

Способ автоматического управления процессом пуска многозонного барботажного реактора с теплообменниками в зонах, включающий регулирование по15 дачи пара в каждую зону реактора и воздуха в реактор, измерение температур в зонах реактора и определение по ним средней и максимальной температур в каждой зоне реактора, срав20 нение максимальной температуры в каждой зоне реактора со своим граничным значением и прекращение подачи пара в зоны реактора при достижении максимальной температуры в соответствующих

25 зонах реактора своего граничного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности пусковой операции разогрева реактора, дополнительно подачу пара в каждую

30 зону реактора регулируют в зависимости от средней температуры в соответствующей зоне реактора, определяют скорость изменения максимальной температуры в каждой зоне реактора, сравнивают ее со своим граничным значением и при достижении скоростью изменения максимальной температуры .: в зонах реактора своего граничного значения осуществляют пульсирующую

40 подачу инертного газа в соответствующую зону реактора.

1368026

Т

О

У а иакс иаков гр фиг. 2

Составитель Т.Голеншина

Редактор Н.Тупица Техред M.яндык Корректор А. Обручар

Заказ 134/8 Тирах 519 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