Устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью

 

Союз Советскмр

Соцмапнстмческмн

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 753890 (61) До11олнительное к авт..свил-ву (22) Заявлено15.08.78 (21) 2653983/23-26 (5I)М. Кл.

3 с прмсоелинением заявки РЙ

С 10 G 9/20

G 05 D 27/00

Государственный комитет (23) Приоритет

h0 делам иэобретений и отнрытнй

Опубликовано 07.08.80. Бюллетень М 29

Дата опублинованмя описания 07.08.80 (53 ) Уд К 66.012-52 (088. 8) Ю. В. Родных, M. P. Тучинский, Ю. H. Боев, В. А. Курицын, В. В. Кафаров, A. Г. Свинухов и М. Ф. Воробьев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТРУБЧАТОЙ ПИРОЛИЗНОЙ ПЕЧЬЮ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления трубчатыми пиролизными печами в производстве олефинов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности

Известно устройство для автоматического управления процессов пиролиза, включающее оптимизатор, датчики расходов водяного цара в змеевик и воды на закалку !

О пирогаэа, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения fl).

Известно также устройство для автоматического управления трубчатой пиролиэ15 ной печи, содержашее датчики и регуляторы температуры продуктов пиролиэа и расхода сырья в печь, регулируюшие клапаны, а также систему изменения величины реакционной зоны, состоящую из отсекакнцих клапанов, установленных на линиях подачи топлива в отдельные ряды горелок, и узла управления клапанами, связанного с датчиком расхода сырья!2) °

Обтцим недостатком известных устройств является то, что они не осутцествляют управление тепловым режимом пиролизной печи по температуре реакционной смеси на входе в радиантную зону змеевика. Это приводит к тому, что режим, устанавливаемый ими, отличается от оптимального и снижает производительность печи.

Целью предполагаемого изобретения является повышение производительности печи.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком задания средней величины Интравляквцего 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 блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из радиантной секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока задания температуры при этом камера задания ре3 7538 гулятора температуры потока не входе в радиантную секцию связана через блок оптимизации с датчиком состава продуктов пиролиза.

На фиг. 1 изображена схема реализа5 ции устройства; на фиг. 2 — график показывающий характерную зависимость выхода олефинов { этилена, пропилена, бути» ленов) от температуры потока на входе в радиантную секцию при постоянной нагрузке по сырью и температуре потока на выходе иэ радиантной секции.

Устройство дпя автоматического управления трубчатой пиролизной печью с радиантной 1 и конвекционной 2 секциями содержит датчик 3 и регулятор 4 общего расхода сырья, датчики входной 5 и выходной 6 температуры потока в радиантной секции змеевика, соединенные через регулятор 7 и 8 соответственно с регулируюшими клапанами 9 на линиях подачи реакционной смеси на вход радиантной секции и подачи топлива в горелки 10, датчик состава продуктов пиролиза 11, блоки усреднения 12 и оптимизации 13, блоки за- 25 дания выходной температуры 14 и средней величины управляющего сигнала 15 на топливный клапан 10 и блэк ограничения .16.

Выход блока задания выходной температуры 14 через блок ограничения .16 связан с камерой задания регулятора этой температуры 8, а входы — с выходами блока усреднения 12 и блока задания средней ве» личины управляющего сигнала 15 на топливный клапан 10. Вход блока усреднения

12 соединен с выходом регулятора 8, а два входа блока задания средней величины управляющего сигнала 15 - с датчиком входной температуры 5 и датчиком расхода сырья 3, последний из которых 4О соединен также со вторым входом блока ограничения 16. Вход оптимизатора 13 подключен к датчику состава продуктов пиролиза 11, е выход — к камере задания регулятора входной температуры 7.

Работа предлагаемого устройства основана на особенности процесса пиролиэа в трубчатой печи, характеризуемой тем, что выходы основных товарных продуктов (этилена, пропилена, бутиленов) повышаются, когда процесс осуществляют при минимальном времени пребывания смеси в реакционной зоне, а интенсивность обогрева реакционной зоны поддерживается на максимально- допустимом конструкцией, 55 .реактора значении.

Работает устройство следуют;:;м образом.

90 ф

Регулятор 8 стабилизирует температуру продуктов пиролиза на выходе из радиантной секции змеевика, измеряемую датчиком 6, на заданном значении путем воздействия на регулирующий клепан 10, установленный жа линии подачи топлива, а регулятор 7 — температуру потока на входе в редиантную секцию, измеряемую датчиком 5, путем воздействия не регулирующий клапан 9, установленный на линии подачи реакционной смеси непосредственно на вход радиантной секции пирозмеевика. Интенсивность обогрева змеевика определяется в данном устройстве по степени открытия регулирующего клапана 10 на подаче топлива, которая пропорциональна средней величине Р . управляющего сигнала Р, поступающего от регулятора 8 на этот клапан. Блок задания выходной температуры 14 осуществляет изменение задания регулятору 8 таким образом, чтобы средняя величина управляющего сигна-. ла Р „поддерживалась не максимальнодопустимом значении. .Текущая средняя величина управляющего сигнала Р, определяется в блоке 12 по формуле: .р==„ Ф ю о где а — цикл усреднении, выбирается равным 10-30 мин;

Р()=P — текущая абсолютная величина уп ревляющего сигнала, поступающего от регулятора 8.

Блок задания выходной температуры 14 представляет собой ПИ-регулятор. Максимально-допустимая величине управляющего сигнала P ", поступающая в камеру задания этого блока, определяется для конкретного режима печи в блоке задания средней величины управляющего сигнала

15 в зависимости от текущего значения расхода сырья F в печь и входной температуры потока То в радиантной секции:

,„„= +Ь(Р-С)+ 3(Т,-3); 2 где о, b,с, d и 6 — параметры, подбираемые экспериментального для конкретной;печи.

Для двухпоточной печи ниролизе производительностью 7,5 т/час па бензину они имеют значения:

d = 2 ° 10 кг/ С ° см;

С = 3500 кг/час;

ct 0,35 кг/см

Ь = 1 ° 10-4 час/см ;

-450С

Величина заданного значения температуры, поступающая в камеру задания ре753890 2 (F -a ç) (6) ю

5 гулятора 8 из блока 14 задания температуры, в блоке ограничения 16 проходит проверку на допустимые предельr. Величине задания регулятору 8 определяется .в блоке 16 ограничения следующим образом:

1 ад (п п "Р" т((4) Зад паи "P Т с 1 (5) где 7 — величина задания температуры, вырабатываемая блоком задания 14, Т " иТ " — допустимые пределы изменения выходной температуры, определяемые в зависимости от расхода сырья:

Т 4+ О2 (Q й1 (7) где О,,a,а,Qä- параметры, определяемые экспериментально для конкретной печи, Лля двухпоточной печи пиролиза производительностью 7,5 т/час по бензину они имеют значения: а,=760 С; a2= 0006; д = 3500 кг/час; Q4 = 780 С

Блок оптимизации 13 путем изменения задания Т регулятору этой температуры устанавливает на объекте значение входной температуры То соответствующее максимальному значению выбранного критерия эффективности. В качестве такого критерия может быть выбран выход одного из товарных продуктов на пропущенное сырье или сумма выходов каких-либо про- щ дуктов с учетом их стоимости. В простейшем случае блок оптимизации 13 может представлять собой экстремальный регулятор. Блок оптимизации работает циклически, цикл его срабатывания выбирается не-gg сколько большим времени переходного процесса в системе и для двухпоточной печи пиролиэа бензина составляет 20-40 минут.

При изменении блоком оптимизации входной температуры "О, блоки 14„15 и 16 одновременно производят изменение

6 величин Р, Т и 7 о таким образом, чтобы на печи устанавливелесь оптимальная выходная температура 7. Таким образом обеспечивается максимальная производительность печи для любой заданной. величины расходе сырья.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управ- ления трубчатой пиролизной печью с радиантной и конвекционной секциями, содержащее датчик и регулятор расхода сырья в печь, датчики входной и выходной температуры потоке в радиантной секции змеевика печи, соединенные через регуляторы соответственно с регулирующими клапанами на линиях подачи сырья со входа конвекционной на вход радиантной секции и подачи топлива в горелки, датчик состава продуктов пиролиэа, блок усреднения и блок ограничения, связанный с датчиком расхода сырья, блоки оптимизации и задания температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности печи за счет улучшения качества регулирования, оно дополнительно снабжено блоком задания средней величины управлякнцего сигнале, вход.- которого соединены с датчиками расхоье сырья в печь и температуры не входе в адиантную секцию, е выход — с первым a;:oöîì блока задания темперетуры, второй вход которого связан через блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из радиантнсй секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока задания температуры, при этом кемере задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию связана через блок оптимизации с датчиком составе продуктов пиролиза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 385997, кл. С 10 G S/20, 1972, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 338244, кл. С 10 С 9/20, 1972 (прототип).

Ъдес. га у.опт.

Фиг.2

Составитель P. Клейман

Редактор Л. Курасова Техред Н. Граб Корректор И. Муска

Заказ 4843/21 Тираж 545 Подл ис ное

UHHHHH 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