Устройство для автоматического управления процессом регенерации катализатора в многослойном реакторе

 

(72} Авторы изобретения

С.А. Чепелев, С.Н. Тушканов, В.А. 1Родионов, В.А. Миронов, А.Е. Токарь и В.В. Сотников

t

1

1 (71) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ДДЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМРЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА

В МНОГОСЛОЙНОМ РЕАКТОРЕ

Изобретение относится к устройствам для управления процессом регене-,. рации, протекающим в многослойных реакторах на стационарном катализаторе, например при дегидрированни углеводо" родов, и может быть использовано При автоматизации процессов в химической и нефтехимической промьввленности, в частности, в производстве дивииила из бутана.

ФЭ

Известно устройство для автоматического управления процессом регенерации катализатора в многослойном реакторе, содержащее блок проверки ограничений, связанный своими входами с выходами датчиков температуры под слоями, а выходами — со входами логичес" кого блока, связанногн своими входа-. ми с выходами датчиков температуры над и под слоями, а выходами — со входами блока управления заданием регуляторов температуры под слоями, свя.занного своими входами с выходами датl чиков температуры под слоем, конечного выключателя и блока определения конца цикла регенерации, а выходами— с задающим входами регуляторов температуры под слоями катализатора 3.

Наиболее близким по. технической суцности к изобретению является уст.— ройство для автоматического управления процессом получения углеводородов, содержащее регулятор температуры контактирования, искатель максимальной температуры, выполняющий роль определения каналов управления, блок прогнозирования, задающий блок и регулятор расхода воздуха $2j.

Недостатком известного устройства является то, что оно предусматривает управление расходом воздуха лишь в зависимости от сложившихся условий в текущем цикле регенерации без учета старения катализатора от цикла к циклу. Это приводит к необходимости ручного корректирования задания расхода воздуха в начальный момент регенерации, катализатора. Кроме того, из874155 вестное устройство не учитывает последовательности горения углистых отложений в многослойном реакторе и связанной с этим последовательности выбора каналов управления, а также не учитывает особенностей характера горения кокса на поверхности катализатора и начальных условий: температур, при которых происходит загорание кокса на каждом слое каталиэато- 10 ра и соответствующих этому моментов времени, что снижает качество регули-рования процессом.

Цель изобретения — экономия расхода сырья. 15

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком коррекции нестационарности, блоком сглаживания максимальных температур и блоком определения максимума температуры регенерации катализатора, при этом блок коррекции нестационарности своим входом связан с датчиком температуры первого слоя катализатора последовательно через блок сглаживания и блок определения максимума температуры регенерации, а выходом — со входом "задание" регулятора расхода воздуха.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства автоматического упрйвления процессом регенерации катализатора; на фиг. 2 — кривые изменения температур слоев катализатора в зависимости от времени регенерации; на фиг. 3— кривая задания изменения температуры.

Устройство содержит командный прибор 1, осуществляющий подготовку технологической системы к регенерации, блок 2 определения каналов управления, управляющий работой всего устройства, 40 переключатель 3 для коммутации исполнительного механизма 4, установленного на линии подачи воздуха, регулятор 5 с датчиком 6 расхода воздуха блок

7 определения максимума температуры регенерации, катализатора, блок 8 сглаживания максимальных температур и блок 9 коррекции нестационарности.

Кроме того, устройство содержит исполнительные механизмы 10-12 на.линиях расхода насыщенного пара на каждый слой катализатора и переключатель

13, осуществляющий их коммутацию, регуляторы 14-16 и датчики 17-19 расходов насыщенного пара, реактор 20, 55 датчик 21 температуры верхнего слоя катализатора (счет слоев сверху .вниз).

Устройство включает в себя также блок 22 формирования задания, переключатель 23, коммутирующий вход регулятора 24,реле 25 соотношения, датчики 26 и 27 температур среднего и нижнего слоев катализатора.

Устройство работает следующим образом.

Командный прибор, l подает сигнал начала регенерации на блок 2 определения каналов управления, который переводит все устройства в начальное состояние. При этом, через переключатель 3 исполнительный механизм

4 на линии подачи воздуха включается в схему стабилизации расхода воздуха с регулятором 5, датчиком 6 расхода, блоком 7 определения максимума температуры регенерации катализатора, блоком 8 сглаживания и блоком 9 коррекции нестационарности. Блок 7 определяет максимум температурной траектории первого слоя катализатора и передает пропорциональный ему сигнал на блок 8 сглаживания. Определение максимума осуществляется посредством анализа трех сигналов последовательно снятых и запомненных блоком 7 через каждые две минуты, Момент .передачи наступает при достижении условия, где Т„, Т„, Т вЂ” температура первого слоя катализатора в пределах текущего цикла регенерации в соответствующие моменты времени i i-l, i"2,.

Блоку 8 сглаживания в этот момент передается сигнал где Т 5

vnaK — максимальная темпераотура первого слоя катализатора в

j-ом цикле регенерации.

Блок S выполняет операции по формуле ое j об,j-< / ог. j as,j-<1 1ис х redox 1Сь ах 1еох /

<яц ОВ; )- 1 где Т1,,01Х t Т 1,01Х вЂ” сглаживание значения максимума температуры первого слоя катализатора в j-ом и j-1-ом цикле регенерации; j - номер цикла регенерации, * - коэффициент сглаживания, ocd l (в конкретном примере Д„= 0,5), 874155

Значение Т „,„„ передается блоку ая j

9 коррекции нестационарности, который рассчитывает для следующего цикла регенерации начальное задание для регулятора 5 расхода воздуха по формуле

4 + >нам щОк/, И)

jt3 =6j К -Tos.j 1

)+4

10 где С 04, G > - задание на начальный расход воздуха в j+I — ом, j-ом циклах регенерации, Т >,„ к- максимально допустимая температура, определяемая по регламенту на применяемь>й катализа!

5 тор; К вЂ” коэффициент, определяемый из мощностных возможностей контура стабилизации расхода воздуха. стандартная кривая изменения темперагуры (фиг. 3), описываемая параболой где Т вЂ” заданная температура катали- . затора, а — коэффициент, определяемый из условий адиабатического разогрева катализатора при горении кокса, время от момента загорания кокса до достижения максимальной температуры, t — текущее время с началом отсчета от момента загорания кокса.

Для учета начального температурного состояния катализатора значение

1„„о>Копределяется в момент загорания кокса по зависимости

Исполнительные механизмы 10 11 2!! и 12 переключателем 13 включаются в схемы стабилизации расходов насыщенного пара соответственно с регуляторами 14, 15 и 16 и датчиками 17, 18 и 19. Задание регуляторам 14, 15 и 16 25 расходов выбираются из условия загорания кокса и в дальнейшем не меняются. В состоянии стабилизации расходов воздуха, подаваемого на первый слой катализатора и насыщенного пара,- з>> на каждый слой катализатора реактора

20, устройство находится до момента загорания углистых отложений (кокса) на первом слое катализатора, Этот момент фиксируется блоком 2 определе-. ния каналов управления по резкому увеличению температуры (изменение за две о минуты больше чем на 8-10 С), которая определяется датчиком 21 температуры.

Если оставить устройство в таком состоянии до истечения времени pere— нерации, кривые изменения температур .. слоев катализатора в зависимости от времени регенерации имеют вид, пдка- 45 занный на фиг. 2, где кривые 28, 29 и 30 изображают соответственные графики температур Т первого, второго и третьего слоев катализатора в зависимости от времени регенерации t а мет- 5е ки t>>>, tzg, t30 - моменты загорания кокса на соответствующих слоях катализатора. В зависимости от закоксованности катализатора максимальные температуры Т в, Т, Т, достигаемые в различных циклах регенерации, 55 существенно отличаются. Чтобы стандартизировать процесс. горения, в блок

22 формирования заданйя заложена

/ т --Го юо>к » с > () ов где Т вЂ” температура слоя катализатора (объекта)в момент загорания на нем кокса.

Определив момент загорания кокса на первом слое катализатора, блок 2 определения каналов управления выдает следующую последовательность сигналов: переключателю 23, который рассчитывает по зависимости (6) и запоминает время достижения максимума заданной температуры, используя для этого температуру 1- первого слоя катализато-оп ра, запускает имеющийся в нем таймер на время t от 0 до t и на протя >»о>х женин этого времени выдает регулятору 24 задание, согласно зависимости (5}, после выполнения условия йМ, задание остается постоянным и равным

Т1„, переключателю !3, который коммутирует исполнйтельный механизм

10, установленный на линии подачи насыщенного пара на первый слой катализатора, с выходом регулятора 24 температуры, при этом схема стабилизации расхода насыщенного пара на пер вый слой катализатора с регулятором

14 и датчиком 17 из работы выключается; переключателю 3, который коммутирует исполнительный механизм 4 на линии подачи воздуха через реле

25 соотношения с выходом регулятора

24 температуры. В таком режиме устройство стабилизирует температуру регенерации первого слоя катализатора по зависимости, приведенной на фиг.3, с воздействием на расходы воздуха и насьпценного пара на пернь>й слой, а также стабилизирует расходы насьпценного пара на втброй и третий

874 I 55

8 зе с исполнительными механизмами 1012 на линиях подачи насыщенного пара, а для балансировки мощности управления используется реле 25 соотношения.

Блок 22 формирования задания, управляемый блоком 2 определения каналов управления, оценивает начальное состояние катализатора по его темпе10 ратуре в момент загорания кокса.

Коммутация исполнительных механизмов соответствующими регуляторами, а также регулятором с датчиками осуществляется посредством переключателей

3,, 13 и 23, управляемых от блока 2 определения каналов управления. Запуск и останов устройства осуществляется от командного прибора 1.

Устройство позволяет автоматичес20 ки производить плавную коррекцию условия регенерации в течение всего срока службы катализатора и автоматически вести процесс на всех стадиях регенерации.

Использование двух каналов управ25 лення температурой катализатора при ,регенерации по воздуху и насыщенному пару исключает перегрев катализатора, что увеличивает срок его слуЖбы.

Применение устройства позволяет за минимальное время провести полное удаление кокса с поверхности катализатора и восстановить егo свойства, и также снизить норму расхода сырья на 0,0015, что составляет 150 тыс. руб

35 в год.

Формула иэобретЕиия слои н остается в этом состоянии и до момента загорания кокса на втором слое катализатора.

В момент загорания кокса на втором слое катализатора, который фиксируется блоком 2 определения каналов управления аналогично первому слою, но с использованием температуры, замеренной датчиком 2Ь температуры второго слоя, блок 2 определения каналов управления выдает очередную последовательность сигналов; переключателю 23 — на подключение датчика

26 температуры второго слоя к регулятору 24 температуры, блоку 22 формиро вання задания, который повторяет все операции, сделанные им для первого слоя, переключателю 13, который подключает исполнительный механизм ll иа линии подачи насыщенного пара на второй слой катализатора к выходу регулятора 24 температуры, а исполнительный механизм 10 на линии подачи насыщенного пара на первый слой подключает к выходу регулятора 14 расхо да и контур стабилизации расхода насыщенного пара на первый слой возобновляет свою работу. В таком режиме устройство работает до момента загорания кокса на третьем слое, после чего вся процедура работы устрфйства регенерации второго слоя повторяется для третьего, при этом возобновляет свою работу контур стабилизации расхода насыщенного пара на второй слой катализатора.

Сигнал о конце регенерации по истечении времени (фиг. 3) выдает коман» дный прибор 1 (фиг. 1) на блок 2 определения каналов управления, кото 40 рый подачей сигналов на переключатели

3, 13 и 23 переводит устройство в исходное состояние. Продолжая свою работу, командный прибор 1 переводит технологическую систему в режим контактировання (дегидрироввния).

Устройство находится в режиме ожидания до прихода очередного сигнала о начале регенерации с командного прибора 1.

При работе устройства используется насыщенный пар (водяной пар с температурой 200-250 С) на каждый слой катализатора в качестве дополнительных каналов автоматического управления температурой катализатора в период ре- 55 генерации.

Исполнительный механизм,4 на линии подачи воздуха работает в противофаУстройство для автоматического управления процессом регенерации катализатора в многослойном реакторе, содержащее регулятор расход воздуха, регуляторы температуры слоев катализатора, соединенные с блоком формирования задания температуры, связанным с блоком определения каналов управления, о т л и ч а ю щ е е .с я, тем, что, с целью экономии сырья эа счет повышения качества регулирования в условиях изменения свойств катализатора от цикла к циклу, оно дополнительно снабжено блоком коррекции нестационарности, блоком сглаживания . максимальных температур и блоком определенйя максимума температуры регенерации катализатора, при этом блок коррекции нестационарности своим вхо- дом связан через блок сглаживания и

9 .:; 8741 блок определения максимума с датчи= ком температуры первого слоя катализатора, а выходом - со входом "задание" регулятора расхода воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

55 10

1. Авторско свидетельство СССР

У 2682917/26, кл. В 01 J S/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 587137, кл. С 07 С 5/36, 1976.

Составитель Т. Чулкова

Редактор П. Ортутай Техред A. Аа . Еорректор А. Дзятко

Заказ 9121/13 Тираж 570 (Нодннсное

ВНИИПИ Государственного коииюета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауяская наб., д. 4/5 филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, уз . Проектная, 4