Способ автоматического управления процессом сажеобразования в реакторе

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ САЖЕОБРАЗОВАНИЯ В РЕАКТОРЕ путем стабилизации качества сажи в зависимости от температуры сажегазовой смеси в зоне сажеобразоваиия посредством изменения соотно- . шенйя расходов исходных компонентов сырья , топлива, воздуха, подаваемых в реактор, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сажи, измеряют температурный профиль в зоне сажеобразования, сравнивают его с заданным и при отклонении измеренного температурного профиля от заданного в начальной зоне сажеобразования изменяют соотношение расходов воздуха и топлива, а при отклонении указанного профиля в конечной зоне изменяют расход сырья. §

(ИВ (И) СООЗ С09ЕТСНИХ

ОВбМЭ

РЕСПУБЛИК

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н a 9 TOPCHOMV ЮиДЕТЕЛЬСтВУ

ГОСУДФФСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ CgCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTIO (21) 3386819/23-26 (22), 07 ° 01.82 (46) 15.08.83. Бюл. 9 30 (72) A.Ì. Синников, Н.А. Давыдов, Е.В. Ермолин, В.П. Тараненко и A.Ã. Левачев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт технического углерода (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 585200, кл. С 09 С 1/48, 1976.

2. ушатинская Н.П. и др. Автоматизация и КИП. М., НИИТЭНефтехим, 1969, М 4, с. 4. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ САЖЕОБРАЗОВАНИЯ

З(а9 С 09 С 1 48 С 05 0 27/00

В РЕАКТОРЕ путем стабилизации качества сажи в зависимости от температуры сажегаэовой смеси в зоне сажеобразования посредством изменения соотношения расходов исходных компонентов — сырья,.топлива, воздуха, подаваемых в реактор, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сажи, измеряют температурный про" филь в зоне сажеобраэования, сравнивают его с заданным и при отклонении измеренного температурного профиля от заданного в начальной зоне сакеобраэования изменяют соотношение расходов воздуха и топлива, а при отклонении указанного профиля в конечной зоне изменяют расход сырья. 1

1035044

Изобретение относится к управлению технологическими процессами и может быть использовано в химической промьыленности при автоматизации! процесса сажеобраэования в реакторах.

Известен способ управления процес- 5 сом получения сажи путем изменения подачи исходных реагентов в зависимости от соотношения выхода и качества сажи (1).

Наиболее близким к предлагаемому 10 является способ автоматического управления сажевым реактором путем стабилизации сажи в зависимости от температуры сажегазовой смеси в зоне сажеобраэования путем изменения соот- 15 ношения расходов исходных компонентов - сырья, топлива, воздуха, подаваемых в реактор (2).

Недостаток известных способов заключается в том, что они не обеспечивают высокого выхода сажи.

Температуру сажегазовой смеси измеряют внутри зоны реакции, причем расстояние от начала реакционной камеры до точки замера температуры для различных аппаратов изменяется, что приводит к систематической ошибке в измерении. Эта ошибка вызвана особенностью самого процесса — наличием температурного градиента цо длине реактора.

Эо

Измерение температуры сажегазовой смеси осуществляется с помощью пирометра, который вносит дополнительную погрешность с частотой 0,30 5 Гц, амплитудой 10-15 С. Основным недостатком данного способа является изменение выхода при наличии возмущающих воздействий связанных с изменением свойств сырья, топлива и т.п.

Цель изобретения — повышение вы- 40 хода сажи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом сажеобразовання измеряют температурный профиль в зоне сажеобразования, сравнивают его с заданным и при отклонении измери- . тельного температурного профиля от заданного в начальной зоне сажеобразования изменяют соотношение расходов воздуха и топлива, а при отклонении указанного профиля в конечной зоне изменяют расход сырья.

Измеряют температуру потока газов в нескольких точках по длине зоны реакции. По полученным точкам аппроксимируют профиль температуры в зоне реакции уравнением второго порядка вида Т = ах +вх+с, где х — pac2 стояние от начала зоны реакции, что 60 соответствует экспериментальным данным.

Путем активного эксперимента осуществляют оптимизацию режима на реакторе, т.е. при заданном значении 65 внешней удельной поверхности дости- . гают максимального выхода сажи, при этом фиксируют температурный профиль в зоне реакции. Полученный профиль принимают как заданный, а переход к заданному профилю от текущего осуществляется посредством изменения соотношения расходов сырья, топлива и воздуха в реактор, прйчем начальный участок температурного профиля в зоне реакции приводят к заданному путем изменения соотношения воздух/топливо, а конечный участок изменением расхода сырья.

Хритерием оценки идентичности заданного и текущего профиля является. оценка вида:

XK Д (Fy(t)-F (X)) gV, (1)

F+(x) и F (х) — аппроксимация соответственно заданного и текущего температурных профилей в зоне реакции, х — расстояние от нак чала эоны реакции до точки замера температуры в конце зоны реакции, х — текущее расстояние.

При идентичности профилей оценки

3= О. Поэтому, чем меньше значение оценки Э, тем больее близкими являются заданный и текущий профили температуры.

На чертеже представлен пример реализации данного способа управления.

Температурный профиль в реакторе

1 оценивается по показателям датчиков 2, 3 и 4 температур. Блок 5 аппроксимации определяет текущий температурный профиль в реакторе 1, а блок 6 задания хранит информацию об оптимальном температурном профиле, блок 7 сравнения рассчитывает оценку 1 вида (1), блок 8 управления осуществляет воздействие на исполнительные механизмы 9, 10 и 11; Расходы входных параметров измеряются датчиками 12-14.

Способ осуществляют следующим образом.

Датчики 2, 3 и 4 измеряют температуру газов по длине эоны реакции и по информации, полученной от датчиков, решают систему уравнений вида:

2 ах1+вх +c Т ;

1 ах2 + вх2 + с = Т;

2 (2)

ax +вх + с =Т

Э

По коэффициентам а, в, с определяют текущий профиль, который срав1035044

Составитель Г. Огаджанов

Техред А, Бабинец Коррек тор О. Билак

Редактор Л. Авраменко

Заказ 5755/22

Тираж 639 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 . нивают с хранящимся в блоке 6 оптимальным, рассчитывая оценку вида (1).

Значение оценки из блока 7 передается в .блок 8 Управления. Блок 8 изменяет расходы входных компонентов сырья, топлива и воздуха таким обра- 5 эом, чтобы величина бценки уменьшилась. При достижении оценкой нулево, го значения расходы входных компонентов остаются беэ изменения, что соответствует оптимальному режиму ра- 30 боты ректора. Изменение вида начальной эоны температурного профиля осуществляется изменением соотношения топливо/воздух, а конечной зоны изменением расхода сырья.

Среднее значение выхода сажи в известном способе равно 41,39%, по данному споеебу — 42,04%. При этом среднее эна юние удельной геометрической поверсностн удовлетворяет . требованиям ГОСТа, которые соответственно составляют 95,51 и

95,04 (м /r).

Таким образом, данный способ повыи ает выход сажи иэ сырья в среднем на 0,64.