Устройство для автоматического управления пиролизными печами

Устройство для автоматического управления пиролизными печами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П N-C А"-Н--И Е

Союз Советских

CellNanNCTH%leatN3t

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заввлено05,0177 (21) 2438979/23-26 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень Ио 35

Дата опубликования описания 2509.79 (51)м, gg.2

С 10 G 9/20

G 05 D 27/00

Государственный комитет

СССР по дмки изобретениЯ н открмтиЯ (53) УДК 66.012 °

° 52 (088. 8) (72) Авторы

ИЗобрет®ния

Ю.В. Родных, М. Р. Тучинский, Ю.Л.AMom ° B. А-Курицын i

В. В. Кафаров, A.Ã. Свинухов и Р.М. Гараев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПИРОЛИЗНЫМИ ПЕЧАМИ

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления пиролиэными печами в установке производства олефинов, включающей в

5 себя узлы пиролиза, компримирования и гаэоразделения, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиро.лиза, включающее в себя оптимизатор, датчики расходов водяного пара в змеевик и воды на закалку пирогаза, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения (Ц .

Устройство поддерживает оптимальную подачу топлива в горелки печи в зависимости от относительного выхода целевых продуктов.

Известно также устройство для автоматического управления пиролизными печами в установке производства олефинов, включающей узлы пиролиэа, ком- 25 примировання и газоразделения, содержащее, в частности, блок расчета среднего значения функции жесткости, первый вход которого связан с датчиками расхода сырья в каждый узел 30 пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи сырья в каж-. дый узел пиролиэа, второй вход связан с датчиками температуры сырья на выходе иэ каждого узла пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами топлива, а также датчики общего расхода сырья в узлы пиролиза, расходов товарных продуктов после газораэделения и давления пирогаэа на входе в узел ксжпримирования (2).

Однако такие устройства осуществляют управление процессом в индивидуальной печи независимо от режима на других печах, а также от режима работы узла компримирования и суимарной выработки целевых продуктов. Это приводит к снижению производительности установки.

Цель изобретения - повышение выработки целевых продуктов„

Это достигается тем, что известное устройство снабжено блоками задания температур и расходов, индивидуальные выходы которых соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов на Каждом узле пиролиза, блоком задания среднего значения функции жесткости, .вводы которого сое6 87105 тей процесса в пиролиэных печах и характеристик производства олефинов (см. Фиг. 2). Цель управления производством олефинов в промышленных условиях заключается в том, чтобы расход одного целевого товарного

5 продукта (как правило, этилена) поддерживать на заданном значении и при этом получать максимальное суммарнЬе количество остальных олефинов (пропилена и бутиленов). Анализ зависимостей (см. фиг. 2) позволяет сделать вывод, что можно. достаточно просто обеспечить достижение этой цели и таким образом обеспечить максимальную производительность уста,новки. В качестве показателя жесткости пиролиэа на печах принята величина, характеризующая его тепловой режим, и являющаяся среднеинтегральной температурой для всех печей

N.

F. ,) = суммарного расхода сырья на печи.

25 где Р

Устройство включает в себя датчи ки 1 и 2 расходов сырья на все производство олефинов и каждый узел 3 пиролиза, датчики 4 температуры сы- — 1 рья на выходе из каждого узла пиро- 30 лиза, датчик 5 давления пирогаэа Для на входе в узел 6 компримирования и чення датчики 7 расходов товарных продук- этУ ве тов после узла 8 газоразделения. Пос- на зн ледовательно соединенные датчики 2 3 максим расходов, регуляторы 9 и регулирую- . мы ол щие клапаны 10 образуют контуры ста- Предл билизации расходов сырья на печах, нахож а последовательно соединенные датчи- зацию ки 4 температуры, регуляторы 11 тем- ния ж пературы и регулирующие клапаны 12 на линиях подачи топлива в печь обПр разуют .контуры стабилизации температур. Камеры заданий регуляторов 9 расхода подключены к выходам блока 13 задания расходов, а камеры заданий регуляторов 11 температур — к выходам блока 14 задания температур.

Вы

Датчики 2 и 4 соответственно расходов сырья и температур подсоединены к компр входам блока 15 расчета среднего эна- 50 в эн чения Функции жесткости 15, выход которого связан со входом блока 14 задания температур и блока 16 задания величины средней функции жесткости. разом

Два других входа блока 16 соединены с датчиком 1 общего расхода сырья и датчиками 7 расходов товарных продуктов, а выход — с входом блока 14 задания температур, третий вход которого связан с датчиком 5 давления. соеВходы блока 13 задания расходов соединены с датчиками общего расхода сырья 1 и расходов товарных продуктов 7. .d

Работа устройства основана на где: особенностях статических эависимос- 65 динены с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход соединен с первым входом блока задания температур, два других входа которого соединены с датчиком давления пиролиза и с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости, а входы блока задания расходов соединены с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов.

На фиг. 1 дана принципиальная схе.ма предлагаемого устройства; на фиг.

2 — графическое изображение статических характеристик управляемого объекта, где а — кривые зависимости выхода целевых продуктов от температуры (жесткости) процесса; б - кривые зависимости выхода целевых продуктов от расхода сырья; в - кривая зависимости давления на входе в узел компримирования от

20 температуры (жесткости) процесса; г - кривая зависимости давления на входе в узел компримирования от и Т„ — соответственно температура пирогаза на выходе из 3-й печи и расход сырья в j-тую печь; ,2.... N;N — число работающих печей. обеспечения максимального знавыработки этилена (см. Фиг ° 2а) личину необходимо поддерживать ачении W, а для обеспечения ального значения выработки сумефинов — на значении W агаемое устройство осуществляет дение и автоматическую стабилина объекте оптимального значеесткости в диапазоне . о и этом выбирается также оптимальагрузка по сырью на печи и учитыя ограничения на нее, а также ммарную производительность устапо пиролизу, обусловленную нием на всасе в компрессор. работка этилена на олефиновой овке и давление на входе узла имирования (см. Фиг. 2) находятся чительной зависимости от жест(температуры) процесса и в меньере от расхода сырья. тройство работает следующим обгуляторы 9 и 11 (см. Фиг ° 1), ствляют стабилизацию расходов ператур на пиролизных печах на ниях, задаваемых блоками 13 и лок 13 определяет и выдает на ки регуляторов 9 задания на ды сырья -в печи, которые рассчит по зависимости (F," -- К, (В," — В",)), Г" — измеренный суммарный расЕ ход сырья в печи;

687105

Формула и за бр ет е ни я устройство для автоматического управления пиролизными печами в установке производства олефинов, включающей узлы пиролиза, компромирования и газораэделения, содержащее блок расчета среднего значения функции жесткости, первый вход которого связан с датчиками расхода сырья в каждый узел пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи сырья в каждый узел пиролиза, второй вход связан с датчиками температуры сырья на выходе иэ каждого узла пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи топлива, а также датчики общего расхода сырья в узлы пиролнза, расходов товарных продуктов после газоразделения и давления пирогаз.-< на входе в узел компримирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения выработки целевых продуктов, оно снабжено блоками задания температур и расходов, индивидуальные выходы которых соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов на каждом узле пиролиэа, блоком задания среднего значения функции жесткости, входы которого соединены с выходом блока расчета среднего значения функций жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход соединен с первым входом блока задания температур, два других входа которого соединены с датчиком давления пирогаза и с выходом блока расчета

В„" и В " — соответственно измеренный и заданный расход этилена с установки;

К4 - коэффициент, выбираемый экспериментально.

Сигнал F.> на уставки регуляторов .выдается из условий

5

F>=Fèßô1ïðèF(F"и"й" и акь ь

F. = F<>« p F > Р е« вЂ” при Рнин (F° < F>a

) ю где F и Fta" — соответственно мини. мально и максимально допустимый рас- l0 ход сырья в печь.

Блок 15 рассчи-..вает текущее значение (W" ) средней жесткости процесса на печах.

Блок 16 определяет значение показателя)5 жесткости W?, которое необходимо установить на объекте иэ условий

W = W3= К + Кд(F - К ) при B B", ы w"- к4 (В1" в ) при В," В„, где k, Кэ, К4, К вЂ” коэффициенты, выбираемые экспериментально. ,Блок 14 на основе рекомендуемого значения средней жесткости процесса, измеренного значения давления пирогаэа на выходе в узел компримирования и среднего текущего значения измеренной жесткости процесса формирует задания регулятором температуры

T> = упри PcP" ";. W" > W"; В <В,"

T = WMrlPH Р(Р""""; W% 8. W P; В", 6 В

Т = уфпри р» P+a,э W < дЧ < W (0) при Р> Pease и W9>x W (0)

Блок 14 осуществляет регулирование по закону ПИ вЂ” регулятора

Д T = К (Р - Р)+ — - (РЯ - P) dt, 35

6 Т„ где Р" ьи Р - соответственно максимально допустимое и измеренное значение давления пирогаза на выходе в, узел компримирования;

Ке и Ти — параметры настройки ПИ— регулятора, выбираются экспериментально; W<(0) — значение функции жесткости, выданное регулятором на предыдущем цикле срабатывания блока 14.

Таким образом, при условиях 45

РС P" ; W > W" и В„" В," а) и P> P, а W>(W+ (О) на печах пиролиэа стабилизируются значения температур, равные значениям функции жесткости, рассчитанным в блоке 16, б) Р 4 Р " ", Х (W "и В с B на печах стабилизируются значенйя температур, равные средней текущей жесткости.При условии Р>Р и W" WW (О) температура регулируется так,чтобы давление пиролиэа на входе в узел давление пиролиза на входе в узел компримирования было равно максимально допустимому.

Блоки 13, 16, 14 при условиях (a), (б) срабатывают циклически, цикл срабатывания блока 13 определяется ° динамическими характеристиками производства олефинов и составляет от 1 до

4 ч. Цикл срабатывания блоков 16 и 14 65 меньше, чем цикл блока 13 и составляет от 15 до 60 мин.

В случае, если на производстве олефинов по каким-либо причинам наблюдается низкая выработка этилена (ниже заданной В„" ), то предлагаемое устройство понижает расход сырья, в результате чего концентрация этилена в пирогазе растет, также как растет и суммарная его выработка, пока она не достигнет заданной или регулируемые параметры не станут равными допустимым ограничениям. В случае, если выработка этилена выше заданной, то расход сырья повышается, в результате чего повышается выработка пропилена и бутиленов ° Таким образом обес-.

1 печивается максимальная производи тельность производства олефинов по товарным продуктам при заданном выпуске этилена.

Путем соответствующего выбора параметров настройки блоков устройства оно может осуществлять управление печами пиролиза в условиях,когда эадаетс я выработка пропилена и бутнленов.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить выработку целевых продуктов {этилена, пропилена, бутнленов) на 3,53. среднего значения функции жесткости, а входы блока задания расходов соеди не ны с да т чик ами обще ra расхода .сырья и расходов товарных продуктов

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе б 87105

1. Авторское свидетельство СССР

Р 385997, кл. С 10 G 9/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 416375, кл. С 10 G 9/20, 1970 (прототип) .

687105 б

З о ао .зо ннн и yy% Юа ги кс

Теиаература (жесткость) Расход сырья г ртах рмахс

Ъ ф ь х

7 ннн т

Теиаеаатура (жесткость) gF

2рннн

Суииорньь расход сырья

Редактор Л.Гребенникова

Заказ 5672/26

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 ф

Р 20 ь

" ro

Ф

0 ф 30

Ъ

E. а гп

Ю 3

Q ,ф tî

Составитель Г.Огаджанов

Техред И.Асталош Корректор А.Гриценко

Тираж 609 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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