Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи

 

В.А.Курицын,,С.M.Ìåëüíèêîâ, Д.М.Лукин и Ю,.И..Михайленк

-.- .— ". (72) Авторы изобретения (7!), Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПИРОЛИЗА В ТРУ6ЧАТОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к устройст вам для автоматического управления процессом пиролиза и может быть использовано при получении олефинов в.химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления -процессом пиролиза, включающее в себя оптимизатор, датчики расходов водяного пара в змеевике и воды на закалку пирогаза, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения. Устройство поддерживает оптимальную подачу топлива в горелке печи в зависимости от относительного выхода целевых продуктов (1 $

Недостатком известного устройства является то, что оно не осуществляет управление тепловым режимом печи по температуре реакционной смеси на входе в радиантную секцию змеевика. Это приводит к тому, что режим в печи отличается от оптималь ного, и производительность печи сни.жается.

Известно также устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью, содержащее датчики и регуляторы расхода сырья .и пара в печь, датчики температуры ïîтока на входе и выходе радиантной секции змевика печи, соединенные через регуляторы с регулирующими кла" панами, соответственно, на линиях подачи водородной фракции из отделения газоразделения на -вход радиантной секции печи и подачи топлива в горелки, блок задания средней величины управляющего сигнала, входы которого соединены с датчиками расхода сырья в печь и температуры

2о на входе в радиантную секцию, а выход - с первым входом блока задания температуры, второй вход которого связан через первый блок усреднения с выходом регулятора температуры потока

98134 на выходе радиантной секции, подклю ченного своей камерой задания к выходу блока ограничения, первый вход которого соединен с. выходом блока задания температуры, а второй входс датчиком расхода сырья, датчик состава пирогаза на выходе печи, соединенный с блоком оптимизации (2 .

Однако при регулировании состава пирогаза на выходе иэ печи не учи- 1в тывается вибрация вала компрессора, Это снижает производительность .пиролизной печи по целевым продуктам, Целью изобретения является повышение производительности печи. 15

Поставленная цель достигается тем, что оно дополнительно содержит датчики расхода водородной фракции и вибрации вала компрессора, блок

Запаздывания, второй и третий усреднители, блок задания расхода пара, блок деления, элемент ИЛИ и ПИД-регулятор, при этом выход датчика вибрации вала компрессора параллельно подключен к первому входу элемента

ИЛИ и к ПИД-регулятору, выход которого соединен.со вторым входом элемента ИЛИ, подключенного своим третьим входом к выходу блока оптимизации, выход элемента ИЛИ параллельно соединен с первым входом Ьлока

30 зада ни я ра схода па ра, со в торым бло-.:. ком усреднения и с первым входом блока запаздывания, подключенного своим вторым входом к датчику расхода пара, а выходом - к камере задания регулятора температуры потока на входе в радиантную .секцию, выход второго блока усреднения связан с первым входом блока деления, подключенного своим вторым входом через третий блок усреднения к датчику расхода водородной фракции, а выходом - ко второму входу блока задания расхода пара, третий и четвертый входы которого связаны с датчи" 4> ками соответственно расхода сырья и пара, а выход подключен к камере за." дания регулятора расхода пара, На чертеже представлена принципиальная схема реализации даиного уст- 5В, ройства.

Устройство для производства олефинов включает в себя трубчатую печь с радиантной секцией 2, отделения

3 и 4 соответственно компримирования 55 и газоразделения, Устройство для автоматического управления содержит датчики 5 и 6

5 4 соответственно расхода сырья и пара, регуляторы 7 и 8, регулирующие клапаны 9 и 10 на линиях подачи сырья и пара в печь, датчик 11 и регу.лятор 12 температуры потока на выходе радиантной секции змеевика печи, регулирующий клапан 13 на линии подачи топлива в горелки, блок 14 задания расхода пара, блок 15 запаздывания, датчик 16 и регулятор 17 температуры потока на входе в радиантную секцию, регулирующий клапан 18 на линии подачи водородной фракции отделения гаэоразделения на вход радиантной секции печи, блок 19 задания средней величины управляющего сигнала, блок 20 ограничения, первый, второй и третий усреднители соответственно 21-23; блок 24 задания температуры„ датчик 25 состава пирогаза на выходе печи, блок 26 оптимизации, элемент 27 ИИИ датчик

28 и ПИД-регулятор 29 аиб ации зала компрессора, блок 30 деления и датчик. 31 расхода водородной фракЦИИо

Устройство работает следующим образом.

Система регулирования температуры пирогаза на .выходе иэ печи, состоящая из датчика 11, регулятора

12, клапана 13, а также блоков 19, 20, 21 и 24, осуществляет ее стабилизацию на максимально-возможном значении, ПИД-регулятор 29.,вырабатывает управляющее воздействие по температуре Т смеси на входе в радиантную секцию по закону ПИД-регулирования.

В блоке 26 оптимизации осуществляется выраЬотка оптимального управляющего воздействия по температуре на входе в радиантную секцию.

8 простейшем случае блок 26 представляет собой экстремальный регулятор, поддерживающий максимум выхода какого-лиЬо целевого продукта. Значение управляющего сигнала, выраЬатываемого блоком 26, равно Т .

Сигналы Т„ и Т поступают на первые два входа элемента 27, на третий вход которого поступает информация о текущем значении величины вибрации вала компрессора.

Если Низа < Нз22д, то блок выбора пропускает только сигнал Т, вырабатываемый блоком оптимизации. Если

Ни м ) Н,, то Ьлок выбора пропус5 98 кает только сигнал Т, вырабатываемый ПИД-регулятором, В блоках 22 и 23 осуществляется усреднение текущего сигнала с, выхода элемента 27 ИЛИ, равного Т„ или

Т, и текущего .значения расхода водородной фракции (F ).

В блоке 30 деления осуществляется расчет коэффициента приведения сигналов Т и F гвоА

В блоке 14 задания расхода пара осуществляется ф счет задания по расходу пара в пиролизную печь. Причем, расчет ведется таким образом, чтобы заданное соотношение разбавитель (nap + водород): сырье поддерживалось постоянным: и т

Fп

1345 6

S !

О

1S

20 равным времени прохождения пара через конвенционную секцию, Блок 15 запаздывания представляет собой пневмоемкость с переменным объемом. В зависимости от величины расхода пара в печь изменяется объ" ем пневмоемкости, в результате чего изменяется время прохождения управляющего сигнала от элемента 27 к регулятору 17.

Данное устройство осуществляет регулирование величины реакционной зоны процесса пиролиза за счет подачи водорода в начало радиантной секции, позволяет устранить виЬрации пирогазового компрессора, тогда как при управлении. процессом с помощью известного устройства виЬрация име" ет место и для ее устранения требуется уменьшать температуру пиролиза и расход сырья в печь. Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить выработку олефинов на 0,53 и время работы печи на 150 ч.

2S где Г - управляющие воздействие по расходу пара

Г - измеренное значение расхода сырья в печь . - определенное в блоке 28 значение коэффициента приведения;

Т - текущее значение управляюВ щего сигнала по температуре на входе в радиантную секцию, поступающее с элемента 2.7; с(з, заданное соотношение разбавитель: сырье.

Исходя из расчетного значения уп. равляющего воздействия на расходу

40 пара F> и измеренного значения по расходу пара: F, формируется вели чина изменения задания регулятору расхода пара в печь

aF„= F„- "„.

Блок 15 запаздывания служит для того,, чтобы заданное соотношение разбавитель: сырье поддерживалось на входе в радиантную секцию строго постоянным. Если бы блока запаздывания не было, то при- изменении управляющего воздействия по температуре на входе в радиантную секцию, изменилась Ьы подача. водорода в начало радиа нтной секции, а расход пара на входе в радиантную секцию изменился бы с некоторым запаздыванием, формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в труб» чатой печи с радиантной и конвекционной секциями„ содержащее датчики.и регуляторы расхода .сырья и пара в печь> датчики темпера1 урн потока на входе и выходе радиантной секции змеевика печи, соединенные через регуляторы с регулирующими клапанами соответственно на линиях подачи водородной фракции из отделения газоразде-ления на вход радиантной секции печи и подачи топлива в горелки, блок задания средней величины управляющего сигнала, входы которого соединены с . датчиками расхода сырья в печь и тем" пературы на входе в радиантную секцию, а выход - с первым входом блока задания температуры, второй вход которого связан через первый блок усреднения с выходом регулятора темпе" ратуры потока на выходе радиантной секции, подключенного своей камерой задания к выходу Ьлока ограничения, первый вход которого соединен с выходом блока задания температуры, а второй вход - с датчиком расхода сырья, датчик состава пирогаза на выходе печи, соединенный с блоком оптимизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения произво(3IDbc /7gp

7 981 дительности печи, оно дополнительно содержит датчики расхода водород ной фракции и виЬрации вала компрессора, блок запаздывания, второй и третий Ьлоки усреднения, блок задания расхода пара, блок деления, weмент ИЛИ и 11ИД-регулятор, при етом. выход датчика вибрации вала компрессора параллельно подключен к первому входу элемента ИЛИ и к ПИД-регулятору, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, подключенного своим третьим входом к выходу блока оптимизации, выход. эле- . мента ИЛИ параллельно соединен с первым входом блока задания расхода пара, со вторым блоком усредне" ния и с первым входом блока запазды,вания, подключенного своим вторым входом .к датчику расхода пара, а

345, 8 выходом - к камере задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию, выход второго. блока усреднения связан с первым входом блока деления, подключенного своим вторым входом через третий блок усреднения к датчику расхода водородной фракции, а выходом - ко второму- входу блока задания расхода

10 пара, третий и .четвертый входы которого связаны с датчиками соответственно расхода сырья и пара, а выход подключен, к камере задания регулятора расхода пара.

3$ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство -СССР 385997, кл. С 10 6 9/20, 1971

2. Авторское свидетельство СССР рв в 753890 кл. С 1О ri 9/20, 19!3.

ВНИИПИ Заказ 9631/36

Тираж 524 Подписное, филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4