Устройство для автоматического управления тепловым режимом установки каталитического риформинга

Устройство для автоматического управления тепловым режимом установки каталитического риформинга

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автомати ческому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано в нефтехимической промьппленности при автоматизации установки каталитического риформинга бензинов, содержащей три последовательно установленных блока трубчатая печь-реактор . Целью изобретения является повы шение качества. Данное устройство позволяет на основании информации о составе сырья на входе и выходе уста новки, температуре в камере нагрева печей, на выходе установки, на входе, в середине и на выходе печей, давлении в реакторах, расходах сырья на входах печей осуществлять оптимизационную процедуру адаптации коэффициентов модели процесса и вычислять оптимальные уставки для регулирований подачи топлива в печи. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИД@ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ- СССР (21) 4157138/31 "26 (22) 18. 3 2. 86 (46) 30.12.88.Бюл. 33 48 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С.С.Руденко, П.И.Бидюк и B.Ä.Ðîìàíåíêî (53) 66. 012. 52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 874746, кл. С 10 G 9/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1357423, кл. С 10 Г 35/00, 24.03.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ УСТАНОВКИ

КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

{57) Изобретение относится к автомати ческому управлению химико-технологи(5и 4 С 10 G 35/00, G 05 D 27/00 ческими процессами и может быть ис-, пользовано в нефтехимической промьппленности при автоматизации установки каталитического риформинга бензинов, содержащей три последовательно установленных блока трубчатая печь-реактор. Целью изобретения является повы» шение качества. Данное устройство позволяет на основании информации о составе сырья на входе и выходе уста» новки, температуре в камере нагрева печей, на выходе установки, на входе, в середине и на выходе печей, давлении в реакторах, расходах сырья на входах печей осуществлять оптимизационную процедуру адаптации козффициентов модели процесса и вычислять оптимальные уставки для регулирований подачи топлива в печи. 1 ил.

1447839

2 -!

К вЂ” «Г- — — —.

1 + ь /

)е—

+ (Т „— Т„

Я вЂ”. 1

Т„ (2) Изобретение относится к области . автоматического управления химико-тех нологическими процессами и может быть использовано в нефтехимической про5 мышленности при автоматизации установки каталитического риформинга бензиНов, содержащей три последовательно установленных блока трубчатая печь—

pear,òîð. 10

Целью изобретения является повышение качества выходного продукта.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит анализатор 1 углеводородного состава сырья на входе установки, первый блок 2 вычисления концентраций и температур на выходах реакторов, датчики 3-5 температур в камерах нагрева печей, дат- 20 чики 6-8 давления в реакторах, блок

9 вычисления значения критерия рассогласования, анализатор 10 углеводородного состава сырья на выходе уста.новки, датчики 11-13 температуры 25 сырья на выходах печей, первый блок

14 сравнения, задатчик 15 константы, блок 16 вариации настраиваемых коэффициентов,. первый блок 17 вычисления и температур.на выходах реакторов„ блок 18 вычисления октанового числа сырья на выходе установки, второй блок 19 сравнения, блок 20 вариации оптимизируемых параметров, блоки 2123 оптимального управления, датчик 24

35 температуры сырья на выходе последне го реак тора, датчики 25-27 температуры сырья в середине печей, датчики

28-30 температуры сырья на выходе печей, датчики 31-33 расходов сырья на входах печей, задатчики 34-36 скорости движения сырья, исполнительные механизмы 37-39 и клапаны 40-42 подачи топлива в печи и задатчик 43 октанового числа сырья на выходе

45 установки.

Устройство работает следующим образом.

Значения концентраций ароматических Сд, нафтеновых Ся, пацафиновых т1 фЪ и1 С,11?, ь fg, 6Z

Х (?) = (— - +)Х (1) + — - -; —;

L 1

С„, ".àçîîáðàçíûõ С углеводородов и водорода Ся на входе установки поступают с анализатора 1 углеводородного состава сырья на вход блока 17 вычисления коНцентраций и температур на выходах реакторов, на другие входы которого подаются сигналы Т (l = 1,3) (1 = 1,3) с датчиков 3

5 температуры в камерах нагрева печей, P;(i = 1,3) с датчиков 6 — 8 давления B реакторах, начальные знаI 1 чения констант К„,, К к

1 1

К вЂ” s Кя- s К вЂ” 1- s Еч;-эд р

1 у 1 у 1 Е

1- и и н э н — и — г

Кэ, 1 - дэ Чя-з IE3 Ч р — у э С9 Я l 11Z9

c, (i = 1,3 j = 1,3) с блока 16 вариаций настраиваемых параметров и

21-1 сигналы Т „ (1. = 1,3) температуры сырья на входах печей. Использованные обозначения имеют следующий физический смысл: К „я, К циальные множители в выражениях для вычисления скоростей реакций преобразования соответственно парафиновых углеводородов в нафтеновые, нафтеновых в парафиновые., парафиновых в газообразные углеводороды, нафтеновых в ароматические, ароматическ»че в нафтрновые пля i-го реактора; Е

1 Ф 1 1

Е„» и, Ен- г эЕм-чав Ед, „- значения энергий активаций для соответствующих реакций; R — универсальная газовая постоЯннаЯ; 1 п А, 1„, я, Ч „г теплоты соответствующих процессов;

С, Я вЂ” соответственно теплоемкость и плотность газосырьевой смеси Ь?.величина шага дискр-тизации по пространственной координате;,, с --

2. константы для j-й печи.

Блок 17 реализует процедуру вычисления выходных концентраций углеводородного состава сырья и температур на выходах реакторов, сводящуюся к последовательному решению следующих соотношений, представляющих математические модели трубчатых печей и реакторов установки:

1447839

1ll

2 С2, ЬЕ

+1) = — % -х (n) В . г

2 !

Å»»A

К н-ь я хз з°

2. 2; И

Е»! Н ХН и Х? !

Кх . Х е 2l х.

+ Х, (n-1) Х,. (n (3) 1 7

Ь .1»

Х4.

4

С г» сь»- н е

Йх

2»

Ен п

X2i 1 .ЯХ

Х Р е " Сг, 21 ьь-ь н

Фхь. е

2»

Кn N

Х;

Еп-ьн ях

» н- ьь

E !» r

К1 -ь Н R !! 6.

--"- " — е

2»

Х„. 2

» Хг, р ьн Хг " Р е

Е?-н и х, е

Ен- !!

%к

2 С ° О °

11 ь

Хг?» н и 4

21

Е н е лХ

К а-ьн

С а ?1 Х"

Е н-ь

К)(2%

7 Еп-,н

Х2, К„ . Х2

+ к е 2 х1 Кць (4)

Х ° и-У н!

Х2 1

Х4-. 3К д н

2 ° п-»Г

1 Кх,,.

К п-вг

Е й-эп

Х2.

X2l

f2!

2.»

Х2

Х .

21 År е RX2»

Енр

Rx„

-фф, 7

Х2, Ф ьн Х4.

1

1 (Кн- А

Я у ср I н-ь?!

С

Оь f2i

EN r йх Х2, 2l ° — 1- Р +

Х 2. l

Х2»

Х Кн-+и е

1

I »» »» ь»-+ н

q!1--ь r

К г

<»» r Х2, 1

- — — - P

RX6. ХЕ ь

2 °

Ю

»

) где Х2 = С „

2; х2 СН2 ь Х2

16Х; (1,) -Х,„(1„

); j =15,b„-V, — 13 m-"

° ь

?1

= с

Х2

С г

Сг ь

6 х

Х 2.

2I — Т ь

F= 7 (- — — — — — -) +025(— — — — — -) +- (Т -Т ) + .Сии — Сдан -г C nPu C пэн 2 ь

С «н»эи

С„,„

ПЭЦ г г (Тгии Тгэ!» ) + (зппп ээээ ) J (5) где U — текущий номер выборки;

m - общее число выборок. — номер стадии (стадия-цепочка печь печь — реактор); ш — номер математического уравнения ь текущий номер аппарата в цепочке П-. 1-Р-1 II-2-P-2-П-3-P-3;

1,, — длина i-го аппарата;

Т „ (1„) — температура сырья на выходе i-й печи;

2;-

Тт„ - температура в камере на-. грева i-й печи;

21Т „ - температура сырья на входе i-й печи;

V — - скорость движения сырья.

Вычисленные значения выходных

35 концентраций С и С„, а также значения температур на выходах реакторов Т;О (= 1,3) поступают на вход .блока 9 вычисления значения критерия рассогласования. Сигналы концентраций

4О ароматических С„ и параФиновых С»?э углеводородов с анализатора 10 углево дородного состава сырья на выходе с установки поступают на другой вход блока 9, на другие входы которого по45 даются сигналы Т; (i = 1,3) температуры сырья на выходах реакторов с датчиков 12,13,24.

Блок 9 реализует следующее математическое соотношение лЛ

Сигнал F, равный значению критерия рассогласования, поступает на

1447839 ки, B.

О вход блока 14 сравнения, на другой вход которого поступает сигHBJT F c задатчика 15.

Блок 14 сравнения выполняет следующие логические функции: если

F(t„) v F(t „ ), то переход к блоку

16 вариации настраиваемых параметров, где выполняется изменение знака приращения по последнему настраиваемому предэкспоненциальному множителю на противопоставленный, после ::егo делается приращение по следующему настраиваемому множителю (приращение прецэкспоненциальных множителей . а К +кK, Ч вЂ” >А — А- H > И вЂ” зя " .И2

Массив скорректированных значений настраиваемых переменных и констант математической модели iåредается в блок 2 вычисления концентраций н температур на выходах реакторов: если F(t..„) Р(t.„„) и Г(„) -. F то переход к блоку 16, где выполняет.." ся коррекция следующего настраиваемого параметра, после чего скорректированный массив значений настрннва емых параметров и констант модели передается в блок 2; е ли F(t )«( (F(t„,, ) и Г(-„) У, то блоком

14 вырабатывается сигнал, по которому из блока 16 настроенный массив предэкспоненциальных множителей и констант математической модели передается в блок 2 расчета.

Вь1ше F (t„) и F (t „, } — значения критерия рассогласования на и-и и (и-1}-м алгоритмических циклах.

Блок 2 расчета выполняет функции, аналогичные блоку 17, и, следовательно, на его входы поступает соответствующий набор входных сигналов„

Значения концентраций с выхода блока

2 в виде сигнала Сд, С«, С я поступают на вход блока 18 вычисления значения октанового числа., Блок 18 реализует следующее математическое соотношение:

Где К вЂ” значение октансвого числа бензинов на выходе с установфф, С „- выходные концентрации ароматических, парафиновых и нафтеновых углеводородов;

N Н„, N — средневзвешенные октановые н числа соответствующих групп углеводородов в катализате.

Сигнал с блока 18 поступает на вход блока 19 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал величины константы с задатчика 43, )6 Блок 19 выполняет анализ разности текущего значения октанового числа на и-м алгоритмическом цикле и преды; дущего íà (п-1)-м цикле, а также сравнение этой разности со значением

20 ..константы 5N, задаваемой задатчиком

43. В зависимости от получаемых результатов возможны следующие варианты дальнейших действий: если

N(t ) < N(t „,), то переход к блоку н

20, где выполняется изменение знака приращения по последнему оптимизируемому параметру на противоположный, после чего делается приращение последующему параметру и передача скоррек3G тированного набора оптимизируемых параметров на блок 2; если N(t ) N(t„,) и (N(t ) — N(t„, )} y р, N, то переход к блоку 29, где корректируется следующий оптимизируем« и параметр и выполняется передача нового набора оптимизируемых параметров на блок 2; если N(t„) N(t>, ) и

{N(t ) — N(t„)» pN, то блоком 19 вырабатывается сигнал, по которому из

40 блока 12 на первые входы блоков 21

23 выдаются оптимальные уставки.

На вторые - четвертые входы блоков

21 — 23 поступают сигналы с датчиков

11 — 13 — сигналы Т „1 (i = 1,3}, 21-1 сигналы Т, с датчиков 25 - 27, сигналы Т „,„с датчиков 28,29,30, 2l- сигналы С „(i = 1,3) с датчиков

31 -- 33, с задатчиков 34 — 36 скоро 0 сти движения сырья.

Блоки 21 - 23 реализуют следующие математические соотношения (индексы определяющие номер аппарата, опущены).

) + а (Т ), (7) 1447839 8

То т Тк 1 1 k

;к r ) ср т +(Т + (Тик — Т ) -,(С - К Т вЂ” Т„), (9) Т к

Т С=е

1 — C x к Т(1,) (Твх — Тт )(e - С )

1С

5 а,а,,а,а. — константы; е — основание натурального логарифма;

,- константа для данной печи;

Б — площадь поперечного сечения потока где

55 продукта;

К, К - коэффициенты оптимального регулятора.

anr

Оптимальные сигналы Г,,1 (i

1,33 с выходов соответственно блоков 21 — 23 оптимального управления процессом нагрева сырья в первой, второй и третьей печах через исполнительные механизмы 37 — 39 поступают .соответственно на клапаны 40 — 41, находящиеся в магистралях подачи горючего газа в топливные камеры печей.

Использование данного устройства позволяет повысить качество выходного катализата, максимизировать значение октанового числа бензина. формула изобретения устройство для автоматического управления тепловым режимом установки каталитического риформинга бензинов, включающее три последовательно установленных блока трубчатая печь— реактор, содержащее датчики расходов и температуры сырья на входах печей, температуры сырья в середине и на выходах печей, подключенные соответственно к первым, вторым, третьим и четвертым входам соответствующих .блоков оптимального управления, к пятым входам которых подключены задатчики скорости движения сырья, блок вариации настраиваемых коэффициентов, выход связан с первым входом первого блока вычисления концентраций и температур на выходах реакторов, первый, второй и третий выходы которого соединены с шестыми входами блоков оптимального управления, 10 подключенными своими выходами к соответствующим клапанам подачи топлива в печь, задатчик константы и анализатор углеводородного состава сырья на выходе установки, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного продукта, оно дополнительно содержит второй блок вычисления концентраций темпера20 тур на выходах реакторов анализатор углеводородного состава сырья на входе установки, датчики температур в камерах нагрева печей, датчики давления в реакторах, блок вычисления

25 значения критерия рассогласования, датчик температуры сырья на выходе последнего реактора, два блока сравне ния, блок вычисления и задатчик октанового числа сырья на выходе установки, блок вариации оптимизируемых параметров, при этом выход блока вариации настраиваемых коэффициентов подключен к первому входу второго блока вычисления концентраций и температур на выходах реакторов, второй, третий и четвертый входы первого и второго блоков .вычисления концентраций и температур на выходах реакторов соединены с датчиками темпера40 тур в камерах нагрева печей, пятый, шестой и седьмой входы — с датчиками температуры, сырья на входах печей, восьмой, девятый и десятый входы— с датчиками давления в реакторах, одиннадцатые входы — с датчиком расхода сырья на входе первой печи, двенадцатые входы — с анализатором углеводородного сырья на входе установки, тринадцатый вход первого блока вычисления концентраций и температур на выходах реакторов подключен к первому выходу второго блока сравнения, соединенному своим вторым выходом. через блок вариации оптимизируемых параметров к четырнадцатому входу первого блока вычисления концентра-. ций и температур на выходах реакто1 ров, первым входом — к задатчику октанового числа сырья на выходе устаСоставитель Г. Огаджанов

Техред П.Олийнык Корректор О ° Кравцова

Редактор О,Спесивых

Типаж 464

Заказ 6808/28

Подписное

БНИ1ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113635., Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полшрафическое предприятие, г. Ужгород, .ул. Проектная, 9 1447839

1О новки,а вторым входом — через блок вы- второй и третьей трубчатых печей, числения октанового числа сырья на четвертый вход — с датчиком темперавыходе установки к четвертому выходу тури сырья на выходе последнего реакпервого блока вычисления концентра5 тора пятый вход с выходом второго ций и температур на выходах реакто- блока вычисления концентрации и темров, первый вход блока вычисления ператур на выходах реакторов, а выэначения критерия рассогласования ход — с первым входом первого блока соединен с анализатором углеводородно сравнения, подклнченного своим вторым

ro состава сырья на выходе уста- 1> входом к эадатчику константы, а выновки, второй и третий входы — =,öàò= ходом — к входу блока вариации начиками температуры сырья на входе страиваемых коэффициентов.