СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РЕАКТОРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ Советский патент 1997 года по МПК C09C1/48 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматизации реакторов для получения технического углерода и может быть использовано в химической промышленности в производстве технического углерода для автоматического контроля производительности реактора.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности и повышение оперативности контроля.

На фиг. 1 приведена зависимость температуры продуктов сгорания от коэффициента избытка воздуха; на фиг.2 схема реализации данного способа.

Экспериментально найдено, что производительность реактора коррелирует с количеством сырья, сжигаемым в процессе в единицу времени.

Пт.ур

=K₁+K₂(G_с-β_с) (1),
где Пn&eр производительность реактора по техническому углероду, кг/ч;
G_с расход сырья, кг/ч;
β_с количество сырья, сжигаемое в процессе в единицу времени, кг/ч;
K₁, K₂ коэффициенты, определяемые экспериментально для каждого реактора.

,
где V_вг, V_вр соответственно расходы воздуха на горение и на распыл (нм³/ч);
V_т расход топлива нм³/ч газ, кг/ч жидкость;
Lтo

минимально необходимое количество воздуха для полного сжигания единицы топлива, ;
Lco минимально необходимое количество воздуха для полного сжигания единицы сырья, .

Lтo

и Lco определяют непрерывно экспериментальным способом. Как видно на фиг. 1, максимальная температура продуктов сгорания развивается при α 1 (при a < 1 часть топлива не сгорает T_α<1<T_α=1, при α > 1 избыточный воздух отбирает тепло на свой нагрев T_α>1<T_α=1). Коэффициент избытка воздуха α равен отношению истинного расхода воздуха к минимально необходимому расходу воздуха для полного сжигания топлива (сырья).

,
при α=1
.

Аналогично для сырья Loo

=V_в/Q_c.

Таким образом, непрерывно измеряя все члены уравнения (2), мы непрерывно определяем количество сырья, сжигаемое в процессе получения технического углерода. Непрерывно измеряя расход сырья и вводя экспериментально определенные коэффициенты K₁ и K₂ мы непрерывно и оперативно определяем производительность реактора
.

Схема реализации данного способа контроля (фиг.2) содержит реактор 1 для получения техуглерода, трубопроводы 2, 3, 4 и 5 подачи соответственно топлива, воздуха низкого давления ВНД для горения сырья и воздуха высокого давления (ВВД) на распыл, диафрагмы 6, 7, 8 и 9 для определения расхода и клапаны 10, 11 12 и 13 для регулирования расхода соответственно топлива ВНД, сырья и ВВД в реактор, задвижки 14 17 и 18 21 для регулирования расхода соответственно топлива ВНД, ВВД и сырья в специальные камеры горения, диафрагмы (или сопла Вентури) 22, 23, 24 и 25 для измерения расхода топлива, ВНД, сырья и ВВД в специальные камеры 26 и 27 горения, термодатчики 28 и 29 для измерения температуры сгорания в камерах 26 и 27, оптимизаторы (или экстремальные регуляторы) 30 и 31, первый и второй делители 32 и 33, множитель 34, сумматор 35, третий делитель 36 и алгебраический блок 37.

Способ контроля производительности реактора осуществляется следующим образом. Топливо по трубопроводу 2 и воздух на горение по трубопроводу 3 подают в реактор 1, где топливо сжигают, а затем полученные продукты сгорания смешивают с углеводородным сырьем, подаваемым по трубопроводу 4, и распыляемым воздухом, подаваемым по трубопроводу 5. Углеводородное сырье пиролизирует с образованием сажегазовых продуктов, причем часть сырья сгорает в избыточном воздухе, не подвергаясь пиролизу. Небольшие количества топлива (сырья) и воздуха на горение (воздуха на распыл) отбирают из основных трубопроводов и подают на сжигание в специальные камеры 26 и 27 горения. Оптимизаторы 30 и 31, получая информацию от датчиков 28 и 29, устанавливают расходы воздуха на горение и на распыл такими, чтобы температура продуктов сгорания была максимальной. Информация о расходах небольших количеств топлива и сырья, воздуха на горение и распыл непрерывно поступает в делители 32 и 33, которые осуществляют определение

Множитель 34 осуществляет перемножение V_Т• Loт

сумматор 35 осуществляет операцию V_вг +V_вр LnoV_т, делитель 36 полученную алгебраическую сумму делит на Loс т.е. V_вг + V_вр -Lno-T_т/Loc, тем самым определяя количество сырья, сжигаемого в процессе β_c, алгебраический блок 37 осуществляет расчет K₁+K₂(σ_c+β_c), причем K₁ и K₂ вводятся вручную.

Данный способ позволяет непрерывно и оперативно осуществлять контроль производительности реактора для получения технического углерода. За счет оперативности и непрерывности контроля увеличиваются маневренные возможности предприятия, эксплуатационный персонал имеет улучшенные условия для оперативного вмешательства в процесс, особенно в условиях плохого смешения сырьевых компонентов. Все это приводит к увеличению среднегодового выхода техуглерода примерно на 1,3%

Способ контроля производительности реактора для получения сажи путем измерения расходов топлива, сырья и воздуха низкого и высокого давлений в реактор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности и повышения оперативности контроля, дополнительно сжигают в камерах сгорания вне реактора определенное количество сырья и топлива в смеси с воздухом соответственно высокого и низкого давлений, осуществляют поиск максимальной температуры сгорания в камерах путем изменения расходов воздуха высокого и низкого давлений в камеры, измеряют эти расходы воздуха при максимальных температурах сгорания в камерах и по измеренным параметрам определяют производительность реактора.

Способ контроля производительности реактора для получения сажи путем измерения расходов топлива, сырья и воздуха низкого и высокого давлений в реактор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности и повышения оперативности контроля, дополнительно сжигают в камерах сгорания вне реактора определенное количество сырья и топлива в смеси с воздухом соответственно высокого и низкого давлений, осуществляют поиск максимальной температуры сгорания в камерах путем изменения расходов воздуха высокого и низкого давлений в камеры, измеряют эти расходы воздуха при максимальных температурах сгорания в камерах и по измеренным параметрам определяют производительность реактора.