Способ автоматического управления установкой по производству этилена, пропилена и бензола

 

Изобретение относится к автоматическому управлению пиролизными печами в производстве этилена, пропилена и бензола и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессами получения низших олефинов и ароматических углеводородов. Целью изобретения является снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бензола. Способ управляет подачей сырья и пара в печь и температурой на выходе печи в зависимости от расхода этилена потребителям, а также от заданных значений уровня продукта в хранилищах этилена и пропилена и измеренных дискретных значений этих уровней на прошлом и текущем шагах измерения. Подача ароматического концентрата в узел получения бензола осуществляется в зависимости от заданного значения уровня бензола в хранилище и измеренных дискретных значений этого уровня на прошлом и текущем шагах измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4184211/23-26 (22) 19.01.87 (46) 15.07.89. Бюл. У 26 (72) В. А. Курыцин, А. И. Гермашев, Н. И. Чуковенков, 3. Ф. Косарев, А. Х. Олейников, Г. И. Арапова, и О. В. Фастовец (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1154309, кл. С 10 G 9/20, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 865896, кл. С 10 G 9/20, 1981. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭТИЛЕНА ПРОПИЛЕНА И БЕНЗОЛА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению пиролизными печами в производстве этилена, пропилена и бензола и может быть использовано в химической и нефтехимической

Изобретение относится к способам автоматического управления пиролиэиыми печами в производстве олефииов и бенэола и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессами получения низших олефинов и ароматических углеводородов.

Цель изобретения — снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бензола.

На фиг. I представлена схема устройства реализации для способа; на фиг. 2 — временные диаграммы по уп-. равлению пиролиэными печами и подаче

„„SU„„1493652 A 1 (51)4 С 10 С 9/20 С 05 D 27/00

2 промышленности для управления процессами получения низших олефйнов и ароматических углеводородов. Целью изобретения является снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бенэола, Способ управляет подачей сырья и пара в печь и температурой на выходе печи в зависимости от расхода этилена потребителям, а также от заданных значений уровня продукта в хранилищах этилена и пропиэеиа н измеренных дискретных "начениях этих уровней на прокопом и текущем шагах

I измерения. Подача ароматического концентрата в узел получения бензола осуществляется в зависимости от эа; данного значения уровня бензола в хранилище и измеренньм дискретных значений этого уровня на прошлом и текущем шагах измерения. I э.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил. ароматического концентрата Ло предлагаемому способу.

Схема (фиг. 1) состоит иэ пиролизной печи 1, узла 2 получения этилена, этиленохранилища 3, пропиленохранилища 4, узла 5 получения бенэола и бенэолохранилища 6.

Расходы сырья и пара в печь измеряются соответственно датчиками 7 и

8 расхода и регулируются с помощью регуляторов 9 и 10 и регулирующих клапанов II и 12. Температура пирогаэа на выходе из печи измеряется датчиком 13 и регулируется регулятором

l4, выход которого связан с камерой

3 149365 задания регулятора 15 давления топливного газа, связанного с датчиком

16 давления и клапаном 17. Расход этилена потребителям измеряется дат5 чикой 18, уровни этилена, пропилена и бенэола в хранилищах измеряются соответственно датчиками 19-21.

Расход ароматического концентрата в узел получения бензола измеряется 10 датчиком 22 и регулируется с помощью регулятора 23 и клапана 24. Информация ст датчиков 18-20 через переклю-. чатели 25 подается в блоки 26 памяти, а через переключатели 27 поступает н 15 блок 28 анализа ситуации по олефинам, Информация с выхода блоков 26 памяти также подается в блок 28 через переключатели 29. Информация от датчика

21 уровня через переключатель 30 поступает в блок 31 памяти, а через нереклвчатель 32 — в блок 33 анализа ситуации по бенэолу. Информация с выхода блока 31 через переключатель 34 также подается в блок 33. Выходы блоКоВ 28 и 33 анализа ситуаций eвязаны с входами соответственно блока 35 расчета заданий по печи и блока 36 расчета заданий по расхо,,г копцен рлтл, н которых рассчитываются задания ре J гуляторам расхода сырья и пара н печь, температуры на выходе из печи, рлсходл ароматического концентрата н узел получения бензола.

Рассчитанные в блоках 35 и 36 ус- 35 танки поступают н камеры заданий регуляторов 9, 10, 14 и 23. Управление переключателями 25„ 30, 27, 29, 32 и 34 осуществляется блоком 37 управления, который может быть г еллизо- 40 ван с помощью, например, микроЭВМ

"Электроника-60",.

Временные диаграммы выработки блоком 37 (Лиг. !) сигналон управления переключателями 25, 30, 27, 29, 32 и 45

34 показаны нл фиг, 2, где 1 — диаг-, рамма выработки сигналон управления переключателями 25; 2 — диаграмма выработки сигналов управления и:реключателями 27 и 29; 3 — диаграмма выра- 50 ботки сигналов управления переключателем 30; 4 — диаграмма выработки сигналов управления переключателями 32 и 34.

Управление по предлагаемому способУ 5 осуществляется следующим образом.

Блок 37 управления периодически вырабатывает сигналы включения тумблеров 1/25; 2/30; 3/27,29; 4/32,34.

4

При поступлении на переключатели

25 сигнлла от блока 37. на их замыкание, они включаются и информация от датчиков 18-20 поступает в блоки 26 запоминания, в которых она запоминается, Лнллогично при поступлении сигнала включения тумблера 30 информация от датчика 21 уровня поступает в блок 31 запоминания. Переключатели

25 и 30 являются нормально разомкнутыми и эамйкавтся только при поступлении нл них от бпока 37 сигналов нл их включение.

При поступлении от блока 37 управляющих сигналов на переключатели 27 и 29 эти переключатели замыкаются и информация от датчиков 18-20 и блоков

26 поступает н блок 28 анализа ситуации по олефинлм. В блоке 28 сравнинлются текущий расход этилена потребителям F (t; ) с расходом, запомненным на прошлом шаге блоком 26 памяти, F (t 1,), текущий уровень этилена в зтиленохранилище L э(;) с уровнем, запомненным нл проплом шаге одним из блоков 26 памяти, Ь (t;, ), текуций уровень этилена в этиленохранилище

L (t ) с заданным уровнем этилена Ь

Ф

I э а также текущий уровень пропилена н хрлнилице Ь „(t;) с уровнем, запомненным нл пронлом шагe одним из блоков

26 памяти, 1.„(;, ), текущий уровень пропиленл 1. „(t .,) с данны"I Уровнем иропилена в хранилище L . Влак 28

Л формирует сигнал управления блоку 35 исходя из ситуаций по этилену и пропилену, которые приведены в табл. 1.

Нл основании одного из сигналов, поступившего нл один из шести нходон блока 35, этот блок рлссчитывлст уставки регуляторам 14," 9 и 10 температуры, расхода сырья и пара. Расчет осуществляется по формулм, представленным н табл. 1, где ТУ, Г"., F „,— текущие значения уставок, выдаваемые на регуляторы 14, 9 и 10 температуры, расхода сырья и пара; Т У, Р ,У

F . — новые значения уставок раси 1tr

У считанные блоком 35.

d7, 4Р, ЙГп — шаги по измеиенив температуры, расхода сырья и пара, определяются экспериментально н пределах; 4Т = 2-5 С; 4F = 0 5-1,5 т/ч;

4F „О, 3-1, 3 т/ч.

Рассчитанные значения уставок проверяются на ограничения

I 493652 6

Ф

Емин Рмакс граничные значения у

Т„„„с Т,. „ с т

В макс1

C < .y Ñ мин с +1 - макс расхода арОматического концентрата в уз ел получения бенз ола, F „„=

5 и

5 т/ч1 Гммйс = 37-40 т/ч. я „У смен - п + i - F i q, с с » где Т„,„„, Т„„„„Р „„, Р„»„,, Р а

Г„а„с — граничные значения: Т „, м»н

14,5 т/ч; Гмакс 16,5 т/ч; Р

7 т/ч; Р л»кс 8,5 т/ч.

Если значение уставки вычло эа граничное значение, то оно принимается равным этому граничному значению.

После проверки на ограничения уставки выдаются блоком 35 на регуляторы 20

9, 10 и 14.

Блок 35 реализуется с помощью стандартных элементов УСЭППА (элементы сложения, вычитания, сравнения, ограничения и т.д.) или с помощью средств вычислительной техники, например, микроЭВМ 3-60, миниЭВМ СМ-2М.

При поступлении от блока 37 управляющих сигналов на включение нормально разомкнутых переключателей 32 и 3р

34 эти переключатели нключаютс. и информация от датчика 21 уровня бенэола и блока 31 памяти поступает в блок 33 анализа ситуации по бензолу.

В блоке 33 текукшй уровень бензола в его хранилище Ь (г.;), поступающий от

35 датчика 21, сравнивается с уровнем бензола, запомненным блоком 31, L<(t;,), а также с заданным уровнем бенэола н хранилище Ь» . Блок 33 на

40 основе анализа ситуации по бенэолу (табл. 2) формирует один из трех сигналов управления, который поступает на один из трех входов блока 36 ° На основании сигнала, поступившего в 4S блок 36, этот блек рассчитывает задание регулятору 23 расхода концентрата по формулам, гредстанленным в табл. 2, у гДе F . — текущее значение устанки, 10

50

55.Е" . г

Cf ми H а ° + q,ессюлс (2) выдаваемое на регулятор 23 расхода ароматического концентрата °. У

Рассчитанная устанка F . перед

n1fi выдачей на регулятор проверяется в блоке 36 на ограяичения

Если значение устявки вышло эа граграничное значение, то оно принимается равным этому граничному значению.

После проверки на ограничения уставка

У

F„. выдается блоком 36 на регулятор 23.

Блок 36 расчета заданий реализуется с помощью стандартных элементов

УСЭППА (сложения, вычитания, сравнения, ограничения и т.п.) ипи с ломощьи средств вычислительной техники, например микроЭВМ "ЭлектронИка-60".

Управляющие сигналы, вырабатываемые блоком 37, являются импульсными.

Длина импульса находится в пределах

I 30 с и зависит от технической реализации предлагаемого способа управления. После подачи импульсов на переключатель 25 (ипи 30) блок 37 переходит в состояние ожидания. Время ожидания равно времени прохождения возмущения по изменению управляищег< воздействия от входа пиролизной печи (или от входа узла получения бензола) до хранилищ этипена и пропилепа (до хранилишл бензсла). Для крупнотоннажного производства этилен.": и бензола типа ЭЛ-250 время задержки (фиг. 2) равно dt «4-6 ч, dtb-= 0,5-1,2 ч.

Пример I. Измеренные на прошлом (i-1)-м mare значения расхода этилена потребителяь«, уровней н этиленохранилище ипропиленохранплиг1е были соответственно рави п F «{ t <1)- 25 т/ч; Ь,(г;,) = 7,4 м; 1. „(г,,)

5,5 м.

Значения текущих уставок равны:

Т = 840 1 F; 15 т/ч; F „

7,5 т/ч.

Новые значения расход» этилена, уровней эткпена и пропилена, измеренные через 5 ч (4t« 5 ч), стали равны F«(> = 26 2 т/ч L«(t,)

=7,1 м; Lz(t;) =бм.

Заданные значения уровней этилена и пропилена были приняты равными с »

Ь«8 м1 Ьа 6 ° 5 м.

Блек 28 анаппэа сравнивает эп";чения неличин Г,(t;) = 26,2 т/ч, F,(t.,) = 2 т/ч; Е,{е;,) - 7,1

1493652

+ — 8Fc = 15+

V 1 с i+ С1

+ — . 1

15,5 т/ч;

0,5

7,75 т/ч;

Т;,, Т; = 840 С, у у где 1»- заданное соотношение пар— сырье на печи.

Пример 2. Измеренное на, прошлом (i-1)-м mare значение уровня бензола в бензолохранилище было равно L<(t, 5,85 м. Значенйе текущей уставки регулятору 23 расхода равно 24 т/ч.

Новое значение уровня бенэола, иэ- 35 черенное через 40 мин (d t < = 40 ми.t), стало равно Ь (t ) = 4,2 м. Заданное ф ° значение уровйя бенэола L = 5 и.

Блок 33 анализа сравнивает величины Ь (t,) - 4,2 м, L (;,) = 5,85 м и с

Ь,-5м.

Результаты анализа:

1,.(с.) 1, (с,,)„Ь (с ) (Ь

Анализ табл. 2 покаэывае г, что это ситуация 1а). Блок 33 вырабатывает сигнал, который поступает на 1-й вход блока 36., На основании этого сигнала блок 36 рассчитывает новое значение уставки регугятору 23:

F F. ° +dF =?4+ 1 = 25т/ч а 1+1

OI 55

Предлагаемый способ позволяет проводить технологический режим на полуL,(;) - 7,4 м; 1.э(;,) - 8 м, а так.же значения L>(t; ) 6 м, L<(t;)

05,5м; L 6,5м.

Результаты анализа ситуации:

F, (t;) Fz(t; ; L„(t; ) L„(t,,);

L,(t;) c 1.,(;.,); L„(t;) с L„"

ЬЭ(С1) (Ь

Анализ табл. 1 показывает, что это ситуация 4б) по этилену и 4а) по про- 1р пилену. Влок 28 вырабатывает сигнал, который поступает на 4-й вход блока

35. На основании этого сигнала блок

35 рассчитывает следующие значения новых уставок: 15 чеиие либо этилена, либо пропилена в зависимости от уровней в хранилищах этих продуктов.

Способ позволяет полностью исключить сброс целевых продуктов на факел и в топливную сеть из-эа переполнения хранилищ, так как по предлагаемому способу управление осуществляется с учетом воэможности хранилищ готовой продукции по ее приемке на хранение.

За счет исключения сброса целевых продуктов на факел и в топливную сеть расходняя норма по сырью на 1 т этилена снижается с 4,05 до 3,9 т/т.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления установкой по производству этилена, пропилена и бенэола, состоящей из узлов пиролиэа углеводородного сырья, получения целевых продуктов, хранилищ этилена, пролилена и бензола, заключающийся в регулировании подачи сырья и пара в печь и температуры на выходе печи изменением подячи топлива в печь в зависимости от расхода этилена потребителями, а также в регулировании подачи ароматического концентрат» в узел получения бенэола, о т

JI и ч а ю шийся тем, что, с келью снижения потерь получаемых этилеH s и пpопxлeнa, дополнительно измеряют дискретные значе.н я уровня про, дукта в хранилищах этилена н пропилена, устанавливают эа,",.а-нные значения уровня продукта в эти :раннлнщях и регулируют попачу сырья и паря в печь и температуру на ьыхо;,е неч,. в элкисимости от заданных значений уровня продукта в хранилищах этилена и лропилена и измеренных дискретных знячений этих уровней ня прошлом и текущем шагах измерения.

2.Способпоп,1,отлича ю щ и Й с я тем, что,:. целью снижения пот рь получаемого бенэоля, дополнительно измеряют дискретные значения уровня бенэола:. хранилище, устанавливают его заданное значение и подачу ароматического концентрата в узел получения бензола регулируют в зависимости от заданного значения уровня беизола в хр-1нилище и измеренных дискретных значений этого уровня на прошлом и текущем шагах измерения.

1493652

Таблица 1

Условия формирования уставок регуляторам температуры пирогаза на выходе из печи, расхода сырья и пара в печь

Условия формирования сигнала блоком 28 для блок а 35

Формула расчета уставки регулятору

Вход блока

35, на который поступает сигнал

Ситуация по этилену

Ситуация по пропилену о результатах анализа ситуации по олефин ам.)

С С1

V,б. С 1+1

1. я(c;) п

;) 1 Э ° t1,-1) Э(1-) .} < Г (t . )

) I.э,(с 1- } .) <ь4

1 э

F, =F .-dF

1бi С1 С

1.Ä(c;) т r. „

L„(t ) L„(t ) У У

FF„;"1 — "С б1

У У т;,1= т; или

L э(c,. ) ) 1-,(t,-,) э(;)" а) L„(t.,) L„(t,.,) L Ä(с 1) = 1. „

= F>(t,,) L,(t, ) »

/ а) F,(t )

1.,(c )

Lý(t,) или

Lq(tq ) L„(t;

L (t;) Ъ L„

Ti.. = т;

У У

o F,(t.,)

< L,(;,)

F = F у

С .б1

У У

F„ F„; илн в) 1.„(t;) < 1.„(c,,)

Ь„(, ) 1."„

< Г,(t;)

< 1» а) 1, (c или

1 э(Сэ(t или

) Fэ(t

1 (Е

1.,(е или г) L >(t;)

L,(t;) а) Г (t,)

L,(t;)

1. э(t,. ) или

") Г (с )

L (t,.)

L3(ti ) в) Fý(t;}

L,(t ) 1 э(c;) или г) Гэ(с1) L,(t,) 1 )(t ) или д) Гэ(;)

1., (., )

1 э(i) I. (,,)

< 1.»

<Р (с )

= L,(c .,)

Э I. (f )

< + э э I 3(ti )

= 1-э(;,)

) L

У

T1+i =

У

С1 бб

У й,б1

I493652 ркула расчета таекн регулятору ловия Формирования сигнала блоком 28 для блок а 35 туация по этипеиу Ситуация по проп лену а) L„(t ) т

I. l1(t ) I.„(t;,)

» или б) 1,„(t; ) (tl,) Ф э

1 О(1-1)

»

I,fl(t;) ) У3 (t l 1) э { 1-ч) ф э

Э {tf-l ь,(t;,)

Е э

) (t;) = F (t;,)

Ь,(,,) (L,(t,,) э(" }

F У F + у

С iii

, (t;,)

L (;,) — » э

+ — Д}

1 у

Fn .

F .(t 1,)

L (ty )

У у т„=т или г) F (t;) i F,(t. ) ьэ(4) - (с

L3(t; ) pi 1 (F,(С,,)

Икод блока

35, на ко-. торай поступает сигнал о реэулътатах аналнэа ситуации по оленкам или е) Т.э (, )

1- a(ti) а) F (t;)

1 э(t;)

L (t;) ил и б) F (t;) >

1.,(t,.) (1.З(С) или в) F>(t;) (1.,(;) < ь,(t;) или

) э(1)

L,(t;) =

L3{t;) (или б) F,(t)>

Т.,(t ) ( ь(; } (или в) Fy(t;) <

,(t,) < (1-,) С или

F (ti э(1) L3(t,.) Ьэ(t;,)

» Э(1-11

L (t; )

1 Фили - „(t,.) 1.„(t,.,)

7,Д(t,) > L„ а) L„(t ) ) Т.„(;,)

L„(t,.) (Е„» б) L {t ) - L„(t;,) т. q { t,. ) (L» илч

< L„(t1-„, I.„{t,) а I.»

Продолжение табл. 1

1 4

1493652

11родолжение табл. 1 рмула расчета тавки регулятору или

1 э(г ю» Lý(t;,)

1- (t;) (1э

У У

l а) F (t ) - Р (;,}

L, (t.;) (1., (t 1,)

1" э(t ) а) 1.„(t ) ) 1„(Е,.,) 1.„(1,) с 1» или или б),L, (ti) 6) F (t.)

1,(t;) ь,(t;) F3(t, ) (L,(t;,)

1 Ф

cL(t ) с L в

Т, = Т"

У

i+1

1„(t ) з (ti-i)

= 1,(t;,) (I., а) F (t,. )

L,(r, )

1. (;) F У а iiт а)1. (т ) 1„(?:,) ) L„(t,,) (1 Ф и

) Ь э

Fn или б) 1,(t;)

L3(t т, -т. -лт

У у

1+ >

) L (;,) Ф ь э или в) 1.,(;) (I (е,.,)

1.„(t,) 1.„

a) F (t ) c F (t,,)

I.,(t,) "Ь, а) 1-„(с) = L.(t; ) 1П. ri) )i Ел или б) -э(;) L3(t )

L>(t ) Ъ L или б) 1r(t 1) < L„

L6(t,) ) L

Вход блока

35, íà который поступает сигнал о реэультатах аналиэа ситуации по олефинам

Условия ?ормирования сигнала блоком 28 для блок а 3S

Ситуация по этилену Ситуация по пропилену или в) F>(t;)

L3(t;)

1. (;) или г) F (t )

L (t.)

Ьэ(е,) 15

1493652

Таблица 2

Условия формирования уставки регулятору расхода ароматического концентрата

Формулы расчета уставки регулятору

Условия дюрмирования сигнала блоком 33 блоку 36 эа ситуации по бенз олу

Ф, М д 4i

Ъ

Fz «+, — новое значение уставки, сформированное блоком Зб;

dF — наг по изменении управляицего воздействия по расходу ароматического концентрата в узел получения бенэолэ, определяется экспериментально в пределах 0,5-1,5 т/ч.

Вход блока

36, на который поступает . сигнал о результатах аналиa) 1. (к;)cL(С; ) б " "6 или б) 1. (с;)Ъ L (1;,)

Lgt,) (7.

a) ь (t. ) а I <(t;,)

L (t;)>Ь или б) Ls(t;) = T 6(- )

1.К(;) Ъ 1,б или в) L (t > L (с,-,) 6((6

6(б f )

1б(» ) ) 1

1493652

1493652

Составитель Г. Огадтсанов

Редактор А. Orap Техреду,Дидык Корректор В. Бугренкова

Заказ 4064/27 Тирах 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул. Гагарина, 101