Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи

 

О П И С А --Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

-п1 556481

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06,75 (2 1) 2143069/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 07.07.77 (51) М. Кл.- С 10С 9/20

G 05D 27/00

1асударствеииый KOMMTBI

Совета Министров СССР по делам изобретений и отироттий (53) УДК 66.012-52 (088.8) (72) Авторы изобретения М. P. Тучинский, Ю. В. Родных, И. Р. Бобровникав, А,. И, Лапшов, В. Н, Титов и A. 1. Самарский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО1О УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПИРОЛИЗА В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом .пиролиза углеводородов в трубчатых пиролизных печах с радиантной и конвективной камерами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза (1), содержащее регуляторы температуры продуктов пиролиза и расхода сырья и систему изменения величины зоны реакции.

Другое устройство для автоматического управления процессом пиролиза .(2) содержит систему оптимального регулирования подачи топливного газа в .печь в зависимости от выхода компонентов пирогаза.

Известен также способ автоматического регулирования процесса пиролиза в трубчатой печи,(3), реализуемый устройством, содержащим датчик расхода сырья, один выход которого связан через блок задания расхода пара с регулятотзом расхода пара, а другой выход соединен через блок задания температуры с регулятором температуры продуктов пиролиза на выходе из печи, датчик температуры продуктов пиролиза, соединенный с регулятором температуры и датчик расхода лара, соединенный с регулятором расхода пара.

Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают взаимосвязанное регулирование температуры продуктов пиролиза и расхода пара в печь, что приводит к снижению производительности печи.

Цель изобретения — повышение производи5 тельности печи.

Это достигастся тем, что устройство содержит датчик давления топлива на входе в горелки, связанный с блоком задания расхода пара, датчик расхода пара соединен также с

10 блоком задания температуры, а выходы регуляторов расхода пара и температуры подключены соответственно к регулирующим клапанам на линиях подачи пара на вход конвективной и радиантной секций трубчатой

Характер взаимосвязи параметров процесса, который используется в устройстве, графически представлен на фиг.,1 — 5.

На фиг. 6 представлена схема устройства.

Быход целевых продуктов процесса (этилена, пропилена и бутиленов) повышается при снижении времени пребывания смеси в зоне реакции т и повышения температуры реак25 ции Т (фиг. 1). Для каждого т имеется оптимальная температура Т.

Для заданной температуры процесса на выходе из печи T при уменьшении времени пребывания растет температура стенки реакто30 ра Т, (фиг. 2).

55о481 (2) 45

F,(0) =а F, При сохранении постоянной температуры пирогаза T на выходе из печи температура стенки реактора Т, растет при увеличении подачи топлива в печь F, и снижении времени п ребывания смеси в зоне реакции (фиг. 3).

Для применяемой конструкции печи расход топлива F, повышается при повышении его давления P на входе горелки. Максимальный расход топлива F,„„, достигается при максимальной величине давления Рманс (фиг. 4).

Время пребывания реакционной смеси в зоне реакции т уменьшается при увеличении расхода сырья F и пара Р в змеевик (фиг.

5).

Устройство включает в себя систему стабилизации температуры стенки змеевика 1 радиантной камеры 2 печи. Система стабилизации состоиг из датчика температуры 3 стенки змеевика 1, регулятора 4 и регулирующего клапана 5 на линии подачи топлива в горелки:печи. Устройство содержит также регулятор расхода пара .6 и регуляторы,температуры продуктов пиролиза 7 на выходе из печи.

Датчик расхода пара 8 связан со входами регулятора 6 и блока задания температуры

9; датчик давления топлива,10 на входе в горелки печи подключен на вход блока задания расхода пара 11, а датчик температуры продуктов пиролиза 12 — на вход регулятора

7. Датчик расхода сырья 13,соединен со входами двух блоков заданий 9 и 11. Выход регулятора расхода пара 6 связан с регулирующим клапаном 14, установленным на линии подачи пара на вход конвективной камеры

15 печи, а выход регулятора температуры 7— с регулирующим клапаном 16 на линии подачи пара на вход радиантной камеры 2 печи.

Работает устройство следующим образом.

Регулятору температуры 4 устанавливается задание, соответствующее максимально допустимому значению температуры стенки змеевика, которое он стабилизует на печи. При этом устанавлИвается какая-то начальная величина давления топлива на входе в горелки.

В блоке задания 11 по значению этого давления и значению расхода сырья Г рассчитывается величина уставки регулятора расхода пара 6 F по формуле

Fn=Fn(0) + (Рмакс Р) (1) где Р„(0) — измеренное значение расхода пара в змеевик (в момент измерения значения давления Р);

Р,„„, — максимально допустимая величина давления топлива на входе в горелки;

b — коэффициент.

В момент включения системы в работу величина F (0) рассчитывается и устанавливается равной: где а — коэффициент.

Найденное значение расхода пара устанавливается на объекте. Одновременно регуля10

40 тор 7 устанавливает значение температуры продуктов пиролиза на выходе из печи Т, равным рассчитанному в блоке задания 9 по формуле

Т=с+ат+1 F, где с, а и 1 — параметры, определяемые экспериментально.

При изменении F, и Т на объекте изменяеч ся давление P (с увеличением F и Т давление P растет), так как изменяется количество тепла, а соответственно и количество топлива, необходимое для нагрева температуры стенки змеевика 1 до заданного значения. После ста1билизации режима на объекте расчет уставок F и T в блоках,9 и 11 повторяется для нового значения давления топлива, и они,снова устанавливаются на печи. Такое изменение происходит до того момента,;пока значение давления Р не станет равным максимально допустимому Рм»с. Это соответствует оптимальным тепловым условиям пиролиза, когда время контакта минимально, а температурный профиль реакционной смеси по длине радиантной секции змеевика имеет наибольшую крутизну.

При повышении давления Р выше допустимого Р,„, устройство снизит расход пара в змеевик печи, в результате чего оно снова понизится.

В случае, если печь пиролиза работает на очень низких нагрузках (40 — 600/О от номинальных), необходимо изменить (уменьшить) значение максимально допустимого давления Рмакс В блоке 11 или .уменьшить расходы топлива в горелки, обогревающие начало радиантной секции змеевика.

Таким образом, при работе лредлатаемото устройства обеспечивается оптимальный тепловой режим пиролиза, а соответственно и максимальная производительность печи по целевому продукту.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи с радиантной и конвективной камерами, содержащее датчик расхода сырья, один выход ко.торого связан через блок .задания расхода пара с регулятором расхода пара, а другой выход соединен через блок задания температуры с регулятором температуры продуктов пиролиза на выходе из,печи, датчик температуры продуктов пиролиза, соединенный с регулятором температуры, и датчик расхода пара, соединенный с регулятором расхода пара, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности печи, оно содержит датчик давления топлива на входе в горелки, связанный с блоком задания расхода пара, датчик расхода пара, соединенный с блоком задания температуры, а выходы регуляторов расхода пара и температуры подключены соответственно к регулирующим клапа556481 нам на линиях подачи пара на вход конвективной и радиантной секций трубчатой печи.

Источники информации,:принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. № 338244, .кл. В 01J 3/00, 1972.

2. Авт. св.,¹ 385997, кл. С 10G 9/20, 1973.

3. Авт. св. № 175041, кл. В 01J 3/00, 1963 (прототип) .

556481

Рог.E

Составитель Г. Огаджанов

Техред 3. Тарасова Корректор T. Добровольская

Редактор И. Астафьева

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1546/21 Изд. № 422 Тираж 725 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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