Устройство для автоматического управления многопоточными печами пиролиза Советский патент 1983 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

О.

SO X) ч Изобретение относится к регулиро ванию расходов в потоке текущей сред в трубчатых печах, в частности автом тического распределения нагрузки меж ду параллельно включенными технологическими, аппаратами, например, мног поточными трубчатыми печами пиролиза и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Известно устройство для автоматического управления пиролизными печами, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регул рующие клапаны для регулирования рас кодов сырья в змеевики и температуры пирогаза на выходе из них, датчики Давления сырья на входе печи и пирогаза -в общем коллекторе СИ. Недостаток данного устройства заключается в сложности его конструк ции,. Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического управления многопоточными печами пиролиза, содержащее датчики расхода сырья, связанные через регуляторы расхода сырья с клапанеили подачи сырья в печи пиролиза, и блок задания дискретных оптимальных расхо дов сырья на C2J. Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечи вает высокого выхода целевого продукт та. ,- . J Извествное устройство, несмотря на сложность вычислительных блоков формирования значений уставок, не может обеспечить оптимальное распределение нагрузки в кампании печи даже если применяемые вычислительные блоки способны реашизовать сложные алгоритм Мы, базирующиеся на математических моделях процесса. Это связано с наличием в реальных условиях производства значительной общей погрешности аналогового контура управления расходом по известной схеме, которая только по оценке погрешностей приборов равна 3,93% (2,5% - погрешность .контура стабилизации, 3,5% - погрешность измерения давлений и расчета уставок на ВУ) а при отсутствии коррекции измерения расходов по давлению, плотности и температуре - она может превышать 5,2%. Сшибка установ; ки и поддержания t расхода сырья при ЭТОЛ5 превышает 0,54 т/ч (при максимальном значении шкалы расхода на поток - 5,2 т/ч), что примерно равИо оптимальному диапазону изменения нагрузки на поток в течение кампании печи, Кр9ме того, игшичие ошибки :оценки величины расхода сырья по дав лению на входе печи, которая к,концу кампании печи может достигать 0,25 т/ч (почти 5%) и зависимости давления на .входе от изменения дав-. лений в коллектдрах сырья ( на 12 ати ) и пирогаза (на 0,2-0,4 ати), приводит к тому, что вероятная зона установки и поддержания нагрузки в течение кампании печи может в 1,52 раза превышать оптимгшьную зону (диапазон) изменения нагрузки за кампанию печи. Цель изобретения - повышение выхода целевых продуктов. Поставленная цель достиг ается тем, что устройство дополнительно снабжено датчиками перепада давления в печи, сумматорами, блоками сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи -и блоком задания дискретных оптимальных уровней переключения, при этом первый и второй входы каждого сумматора соединены с соответствующими датчиками перепада давления и расхода сырья, а выходы каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, втоцхде и третьи входы которых связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расхрлов сырья и уровней переключения, а выходы блоков сравнения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья. На чертеже представлена принципиальная схема устройства для автсжатического управления многопоточньми печами пиролиза. Устройство содержит датчики 1 и регуляторы 2 расхода сырья в печи пиролиза, клапаны 3 подачи сырья, датчики 4 перепада давления в печи на радиамтной части змеевика и ЗИЛ одного из потоков каждой печи, сумматоры 5 для каждой печи, блок 6 задания дискретных оптимальных расходов, состоящий из одного задатчика и повторителей со сдвигом или из повторителей со сдвигом, блок 7 задания диск ретиых оптимальных уровней переключения, состоящий из задатчиков, блоки 8 сравнения для каждой печи, блоки 9 коррекции расходов сырья на печи. Устройство работает следующим образом. . . С помощью регуляторов 2 устройство осуществляет стабилизацию расходов сырья каждого потока, измеряе1 алх атчиками 1, на заданных уровнях, оздействуя на клапаны 3. На однсм из потоков каждой печи по результатам измерений общего перепада давления на рсшиантиой части змеевика и ЗИЛ и расходасырья, выполняе№зх соответственно датчиками 4 и 1, в сумматорах 5 определяется текущая величина перепада давления, пропорциональиая закоксованности указанного (наиболее коксукяцёгося) участка.

i В блоках 8 выходы сумматоров 5 соответствующих печей непрерывно сравниваются jc выходами блока 7, дискретные значения которых одновременно поступают на входы всех блоков 8. В результате сравнения текушего перепада давления, пропорционального закоксованнЬсти печи, с заданными дискретными оптимальными уровнями его (диапазон изменения обоих сигналов за время кампании печи одинаков) на выход блоков 8 работающих печей пропускается один из выходов блока б, дискретные значения которых одновременно поступают на входы всех блоков 8, выход каждого блока 8 пропорционален расходу сырья который соответствует оптимальнсяиу значению его для данного состояния (закоксованности) соответствукяаей печи. Выходы каждого блока 8 через блоки 9 соответствующих печей пиролиза, где при необходимости выполняется одноразовая ручная коррекция расхода сырья с учетом индивидуальных характеристик печи в целом и каждого потока в отдельности, поступают на регуляторы 2 расхода сырья потоков, которые обеспеичвают стабилизацию расхода сырья на заданных оптимальных уровнях.

Поддержание оптимальных расходов на печах пиролиза в течение кампании достигается благодаря тому, что дискретные значения выходов блоков б и Задаются согласно оптимальной стратегии изменения расходов сырья в течение кампании, полученной при оптимизации процесса, выраженной матрицей оптимальных значений или кривой зависимости оптимальных уровней расходовот перепада дгвления, пропоционального закоксованности (Состоянию) печи пиролиза, ,а устройство обепечиваегг переключение указанных оптимальных уровней расходов сырья в оптимальных точках. Кроме того, разность между оптимальными заданными дискретными уровнями расходов сырья менее, чем на 10-20% превышает зону нечувствительности контура управленирасходами сырья, но изменения (уменьаение) выхода целевых продуктов из сырья за время работы печи на одной из дискретных .заданных нагрузок в течение кампании при этом не должно превышать заданную велииину. Минимал ная же разница между заданными дискретньвии уровнями перепада давления, обеспечивакшая надежное переключение дискретных уровней оптимальных расходов в оптимальных точках, должна не менее, чем на 10-20% превышать зону флюктуации и погрешности измерения перепада давления, а максимальная - обеспечивать более длительную работу печей на больших оптимальных

;нагрузках, но изменение (уменьшение) выхода целевых продуктов при этом не должно превьияать заданную величину п минимальных потерях.. .

Так, для практической реализации, например на двухпоточных печах при пиролизе пропан-бутановой смеси, разность между дискретньами уровнями по расходу равна 0,15 т/ч на поток, что на 25% превьшает зону нечувствительности контура управления расходами сырья, а по перепаду давления пропорциональному закрксованностн 0,11 ати (минимальное значение) и 0,15 ати (максимальное значение), что примерно в 1,5 раза превышает зону флюктуации, вызываемых изменением температуры пиролиза и составом исходного сырья, и погрешности изме рения.

В начале кампании, когда печь не закоксована и гидравлическое сопр отиление радиантной части змеевика и ЗИЛ минимально, данное устройство пропускает в камеры задания регуляторов 2 расхода наибольшую величину оптимального расхода печи, равную 7,5 т/ч (3,75 т/ч на один поток). По мере закоксованности печи, когда текущий перепад давления; пропорциональный закоксованности, превышает минимально заданное дискретное оптимальное значение уровня переключения, т . е. 0,15 ати, устройство пропускает в камеры задания регуляторов расхода новую (меньшую) величину оптимального расхода, равную 7,2 т/ч и т.д. при дальнейшем превышении текущего перепада давления величин 0,29, 0,42 и 0,53 ати оптимальные расходы на печах устанавливаются соответственно равными 6,9 6/б и 6,3 т/ч, после чего печи отклю чаются на выжиг кокса. Время работы печей на каждой оптимальной нагрузке при этом составляют: 65% (7,5т/ч) 18% (7,2 т/ч), 10%, (6,9 т/ч, 7% (6,6 т/ч) общего времени кампании печи. Концентрация этилена i пирогаэе, выход этилена из сырья и суммарный выход целевых продуктов из сырья на каждой дискретной нагрузке соответственно изменяется в пределах: 24,4-27,1 вес.%, 30,7 -30,4вес.%, . -48,3 - 48,0 вес.% в условиях ширркого диапазона изменения состава исходного сырья, т. е. от пропансырья до бутан-сырья. Указаннне изменения за время работы на каждой из оптимальных дискретных нагрузок вызваны постепенными увеличением закоксованности (гидравлического сопротивления) радиантной части змеевика и ЗИЛ печей и находятся в зоне погрешностей измерения датчиков 1 ачества (промышленных хроматогра4e L.

Отклонения нагру9кн печей от полученной оптимальной стратегии изменения ее течение кампании приводят к увеличению потерь выхода целевых продуктов, которые к концу кампании при постоянной оптнмальной нагрузке (7,5 т/ч) могут превышать 4 весД, а при увеличенин нагрузки до t,3 т/ч - дополнительно увеличивают ся на 2,5 3 Bec.t, что на порядок

), чем при реализации данного уст ройства.

Таким образом, потери выхода целевых npoiEtyKToB из афья при управлении процессом с помсцью предлагаемого устройства на 0,2 вес. % ниже, что при фактической производительности .отделения (цеха) пиролиза по сырью 19вООО Т/г позволяет дшголнительно получить целевых продуктов 369 т/г.

УСТРОасТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОПОТОЧНЫМИ ПЕЧАМИ ПИРОЛИЗА, содержащее датчики расхода сырья, связанные через регулятог ры расхода сырья с клапанами подачи сырья в печи пиролиза, и блок задания дискретных оптимальных расходов сырья на-.печи, л и ч а ю щ е е с я |тем, что, с целью повышения выхода целевых продуктов, оно дополнительно снабжено датчиками перепгща давления в печи, сумматорами, блокгши сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальЕшх уровней переклкмения, при этом первый и второй входы каждог го сумматора соединены с соответствую цими датчикг ми перепада давления и расхода сырья, а выхода каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, вторые и третьи входы которьос связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков срав- нения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.