Устройство для автоматического управления пиролизными печами

 

ОПИСАНИЕ 7478gP

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советскив

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 290578 (21) 2621112/23-26 (я)М. К.2

С 10 G 9/20

G 05 D 27/00 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий

Опубликовано 1 50 80. Бюллетень 9 26;

Дата опубликования описания 1 50780 (53) УДК 66. 012-52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Родных, В. A. Курицын, С. Г. Анашкин, М. P. Тучинский, В. В. Кафаров, Г. A. Морозов и И ° A. Козлов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПИРОЛИЗНЫМИ ПЕЧАМИ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления пиролиэными печами в производстве олефинов и может быть использовано для получения этилена, пропилена и, S других мономеров в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза, содержащее оптимизатор, датчики;, 10 расходов пара в змеевик печи и воды на закалку пирогаза, измеритель отно-. сительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения, поддерживает оптимальную15 подачу топлива в горелки печи в эависимоСти от относительного выхода целевых продуктов (1) .

Известно также устройство для автоматического управления процессом 20 пиролиза в трубчатой печи, содержащее датчик расхода сырья, водяного пара, регуляторы соотношения и регулятор величины реакционной эоны процесса, связанный с регулирующим клапаном на линии подачи воды в змеевик.

Устройство осуществляет изменение величины эоны реакции процесса путем"воздействия на подачу воды в змеев .вик (2) . 30

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического управлейия процессом пиролиэа в трубчатой печи, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для .регулирования расходов сырья в змеевики печи и температуры продуктов пиролиэа на выходе иэ них, датчики давления сырья на входы в печи и пирогаза в общем коллекторе, датчики температуры пирогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов, блоки вычитания, сравнения и логического сложения ИЛИ, сумматор, счетчики времени, программаторы и тумблеw И е

Нецостатком известных устройств является то, что они не предусматривают управление переключением печей в зависимости от их состоянии, например эакоксованность их пирозмеевиков и закалочно-испарительных аппаратов.

Это снижает производительность печей по целевым продуктам.

Целью изобретения является повышение производительности печей по ц е ле вью пр од ук там . "

Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит блоки рас747880 чета гидравлического сопротивления печей, своими входами связанными с датчиками расходов и давлений сырья и давления пирогаза в общем коллекторе, и последовательно соединенные блоки управления переключением печей р расчета заданий регуляторам расхо да сырья, входы первого из которых соединены с тумблерами и выходами логических блоков ИЛИ,своими входами связанными через блоки сравнения со счетчиками времени, датчиками температур пирогаэа на выходе из закалочно-испарительных аппаратов и с выходами блоков расчета гидравлических сопротивлений, а входы второго соединены с выходами блоков вычитания, связанных с датчиками температур пирогаэа на выходе из печей и закалоч но-испарительных аппаратов, с выходом сумматора, соединненного с блоками вычитания, при этом индивидуаль- 20 нйе выходы блоков расчета заданий .регулятором расхода сырья через програьыаторы, дискретно связанные также с индивидуальными выходами блока управления переключением печей, под- э5 ключены к камерам заданий регуляторов расходов сырья.

На фиг. 1 изображена схема реали- зации предлагаемого устройства; на фиг. 2 графически представлен характер взаимосвязи параметров процесса, . который используется в способе;изменение,цавления сырья на входе в печь в зависимости от времени работы печи (2a); изменение температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительного аппарата в эависимости от времени работы печи (2б)1изме.нение суммарного выхода олефинов (этилена,пропилена, бутиленов) в зависимости от времени работы печи 2в; 40 на фиг. 3 — характер изменения температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов;изменение температуры продуктов пиролиза на выходе иэ эакалочно-испарительного аппарата в зависимости от

"температуры на выходе из печи при постоянном расходе сырья За.изменение температуры продуктов пиролиза на выходе из эакалочно-йспарительного аппарата в зависимости от расхода сырья в печь при постоянной температуре на выходе иэ печи Зб.Расходы сырья на каждую параллельно работающую печь 1 измеряют датчиками 2 и регулируют с помощью регуляторов 3 и регулирующих клапанов 4.

Температура на выходе из каждой печи измеряется датчиком 5 и регулируется с помощью регуляторов 6 и регулирующих клапанов 7. Давленйе на входе в 4() печь измеряется датчиками давления

8. Температура на выходе из каждого закалочно-испарительного аппарата 9 змеряется датчиками 10 температуры. авление пирогаза в общем коллекто- 65

)pe измеряется датчиком 11 давления.

Информация от датЧиков 8 и 11 давления и от датчиков 2 расхода посту- пает, на входы блоков расчета гидравлического сопротивления печей 12, информация от датчиков 10 температуры, счетчиков 13 времени и выходов блоков 12 поступает на входы блоков

14 сравнения . Выходы блоков 14 соединены со входами логических блоков

15 ИЛИ. Информация с выходов блока

15 и тумблеров 16 поступает на входы блока 17 управления переключением печей. Информация от датчиков 5 и 10 температуры поступает на входы блоков 18 вычитания, выходы которых являются входами сумматора 19 и блока 20 расчета заданий регуляторам расходов сырья. Выход сумматора 19 и отдельный выход блока 17 управления переключением также соединены со входами блока 20.расчета заданий. Входы программаторов 21 соединены соответственно с индивидуальными выходами блоков 17 и 20, а выходы программаторов соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов расходов сырья в печи.

Устройство работает следующим образом, Регуляторы 3 и 6 стабилизируют соответственно расходы сырья в печи и температуры продуктов пиролиза на выходе из печей.

В блоках расчета гидравлического сопротивления пиролизных печей 12 определяется гидравлическое сопротивпечей по формуле (о

Я=К э (1) где 1 - гидравлическое сопротивление печи;

Р— давление сырья на входе в печь, кг/см ;

Р— давление продуктов пиролиза в общем коллекторе, кг/см;

F - расход сырья в печь, кг/ч;

K — коэффициент приведения размерностей выбирается экспериментально в пределах 0,51,5 кг, ч кг/см1

Счетчики 13 времени определяют время работы каждой печи после очередного ремонта, предусмотренного технологическим регламентом . Блоки 14 сравнения сравнивают измененные значения температуры продуктов пиролиэа на выходе из закалочно-испарительных аппаратов 9, текущего времени работы каждой печи после очередного ремонта и текущего гидравлического сопротивления каждой печи с их граничными значениями, обусловленными технологическим регламентом, и вырабатывают сигналы превышения этих предельных значений. Введение блоков 14 обясняняется следующим. При пиролизе углеводородного сырья в пиролизных печах побочным продуктом является коко, 741880

Р (о)

15 где к, отлагающнйся на стенках труб змеевиков и закалочно-испарительных аппаратов.В результате увеличивается сопротивление потоку сырья, поступающему в змеевики печей, то есть увеличивается давление на входе в печь, уменьшается теплоотвод от продуктов пиролиэа к охлаждающей жидкости в. трубках закалочно-испарительных аппаратов, что ведет к увеличению температуры на выходе из закалочно-испарительных ап- 10 паратов (фиг.2). Причем зависимости температуры на выходе из закалочно-испарительных аппаратов от закоксованности на порядок выме зависимости ее от температуры на выходе из печи и расхода сырья.в печь (фиг.2иЗ) аТ»йТ, (2) лт 77 ДТ2 (3)

Как только один из этих параметров достигнет своего граничного значения, блоки 14 вырабатывают сигналы отклонения от технологического регламента по данным параметрам ъТ

>"A пах (4) 25 М (5)

Ф 7 Т

max (6) где Т дд к к и ((. — текущие значения температуры продуктов пиролиза на выходе иэ закалочно-испарительных аппаратов, гидравлического 35 сопротивления печи и времени работы печи после очередного ремонта соответствен-, 40 но;

Ъ

Т,„, 9 „, (к(ак — граничные э начения этих параметров, предусмотренные техрегла- 45 ментом, Блоки 15 логического сложения ИЛИ осуществляют логическое сложение сигналов, поступающих от блоков 14 сравнения. Если хотя бы один из приведенных параметров. печи достиг своего граничного значения, блок ИЛИ вырабатывает автоматический сигнал отключения печи. Тумблеры 16 предназ- начены для выставления ручных сигналов отключения или включения в работу 55 какой-либо печи, Блок 17 управления переключением печей выдает на прог»вЂ” рамматоры 21 импульсные сигналы отключения и включения печей в работу на основе сигналов, получаемых им от блоков 15 и 16. При поступлении в блок 17 управления от блоков ИЛИ автоматических сигналов отключения печей, блок вырабатывает импульсные сигналы отключения соответствующих 65 печей, при получении которых соответствукщие йрограмматоры 21 начи" нают уменьшать задания по расходу сырья" на- соответствующие регуляторы, например по линейному закону ь ь

Гдов =Г. (О)-К Ь,, (7) где 4 — текущее время в минутах;

К, - коэффициент настройки программатора, выбирается в пределах 5-150 кг/ч/мин

t в зависимости от значения задания расхода сырья в печь; значение задания регулятору расхода сырья в печь до получения импульсного сигнала отключения печи.

Если в блок 17 управления поступаЮт только автоматические сигналы отключения печей, то он производит отключение эакоксованных печей. Если же наряду с автоматическими сигналами отключения печей в блок 17 управления поступают сигналы от тумблеров о готовности соответствующего количестна печей и включение ч работу, то блок управления вырабатывает также и импульсные сигналы включения новых печей в работу, причем импульсные сигналы отключения и включения вырабатываются синхронно.При получении импульсных сигналов ключения печи соответствующий программатор начинает увеличивать задание по расходу сырья на включаемую печь от нуля до заданного значения F „„, например по линейному закону ь Ькл 1((8) текущее время в минутах; коэффициент настройки программатора, выбирается в пределах 5-150 кг/час /мин (" „ — переменное задание регулятору расхода сырья в печь во время включения печи.

Блох 17 управления осуществляет также отключение и включение печей в зависимости от поступления в него сигналов, при этом должно выполняться соотношение при включении новых печей;

"),8 =) (ps - и Р „"„"„(10) при отключении работающих печей;

)4 кА = )„ото (11)

РУ«ручн при переключении печей (((8 определяется иэ соотношения ((Б— .z (p + p ) (12) так m(n где Р— заданное от ручного зада"гчика блока 17 управления переключателем печей значение

747880 расхода сырья на все пиролизные печи, кг/ч;

„ Г ;„ — максимальное и минимальное значение расхода сырья на печь определяемые техрегламентом, кг/ч соответственно;

N g — число работающих.печей, необходимзе для распределения задания по расходу сырья на 10 печи Р", причем М целое числоу

N,„8 — текущее количество работающих печей в „д on„ отделении пиролиэаг

N „ и Й „ - количество ручных сиг- 5 налов включения и отключения печей зада-, ваемых тумблерами 16.

Йрограмматорй 21 осуществляют снижение или увеличенйе заданий регуля- 20 .торам расходов сырья 3 по законам (7) и (8) до тех пор, пока значения заданий по расходу сырья, выдаваемые программаторами во время включения или отключения печей (t и F ) 25

3 Ьи. зоткл не достигнут расчетных заданий по расходам сырья в печи, рассчитываемых в блоке 20 расчета заданий ькл

5,tK - (13) где F. — расчетное значение задания

j регулятору расхода j - ой печи, кг/ч.

Блок 20 расчета заданий регуляторам расходов сырья рассчитывает зада- З5 ния регуляторам расходов сырья в печь в зависимости от суммарного значения перепада температур, определяемогО в сумматоре 19 и текущих значений перепадов температур, определяемых блоками вычитания 18

Р =К F « (14) н„„Б ° ) .. - AT

& где лТ вЂ” перепад температур на 45 закалочно-испарителвном аппарате i — ой печи, Су

К - коэффициент распределения нагрузок, выбирается экспериментально в

NpaS пределах 0,5 - 2,0; ,7 6Т. — суммарный перепад температур, Значения N 8 и F передаются в блок 20 расчета заданий иэ блока 17 55 упцавления переключением печей.

Если пеЧь не работает,то заданное значение нагрузки на нее t. = 0 °

Таким образом, данное устройство 60 позволяет плавно уменьшать или увели чивать. нагрузки по сырью на печи, стабилизировать нагрузку на узел компримирования продуктов пиролиэа при переключении печей. 65

Повышение производительности печей достигается за счет того, что малопроизводительная эакоксованная печь отключается на выжиг кокса, а в работу включается новая печь с лучшими характеристиками (фиг. 1в), иВ=Во 8 2-у о (15)

l где 8 - суммарный выход олефинов (этилена, пропилена, бутиле нов) с новой печи, вес,Ъ о, - суммарный выход олефинов с закоксованной печи,вес.Ъ.

В момент времени Т (фиг. la) закоксованная печь отключается на выжиг кокса, а в работу включается новая печь.

Внедрение предлагаемого устройства для автоматического управления пиролизными печами позволит увеличить выход основных продуктов, примерно на 3 — 4% относительных.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления пиролизными печами, со-. держащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для регулирования расходов сырья в змеевики печи и температуры пирогаза на выходе из них, датчики давления сырья на входе в печи и, пирогаэа в общем коллекторе, датчики температуры пирогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов, блоки вычитания, сравнения и логического сложения ИЛИ, сумматор, счетчики времени, программаторы и тумблеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности печей за счет исключения эакоксованности их змеевиков, оно дополнительно содержит блоки расчета гидравлического сопротивления печей, своими входами связанные с датчиками расходов и давлений сырья и дав ления пирогаза в общем коллекторе, и последовательно соединенные блоки управления переключением печей и расчета заданий регуляторам расхода сырья, входы первого из которых соединены с тумблерами и выходами логических, блоков ИЛИ, своими входами связанными через блоки сравнения со счетчиками времени, датчиками температур пирогаэа на выходе из эакалочно-испарительных аппаратов .и с выходом блоков расчета гидравлических сопротивлений, а входы второго соединены с выходами блоков вычитания, связанных с датчиками температур пирогаза на выходе из печей и эакалочно-испарительных аппаратов и выходом сумматора, соединенного с блоками вычитания, при этом индивидуальные выходы блоков расчета заданий регуляторам расхода сырья через про-! грамматоры, дискретно связанные с

747880

10 индивидуальными. выходами блока управления переключением печей, подключе- ны к камерам заданий регуляторов расходов сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 585997, кл.С 10 G 9/20, 1970 ° .

2. Авторское свидетельство, CCCt

9 371268) кл. С 10 G 9/20, 1970, 3. Авторское свидетельство СССР

В 338244, кл. С 10 G 9/20, 1969 ° 747880 е7ул И

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул, Проектная,4

ЦНИИПИ

Тираж 545

Заказ 4330/7

Подписное.4r,