Способ автоматического управления процессом пуска многозонного барботажного реактора Советский патент 1988 года по МПК B01J19/00 G05D27/00 

шиоание

Фиг.1

КонЗенеат

113680262

Изобретение относится к области по которому формируются защитные воз- автоматизации технологических процессов химической технологии, в частности пусковых процессов разогрева реактора барботажного типа с жидко- фазным слоем углеводородов - потенциально опасного объекта управления. Цель изобретения - повышение безопасности пусковой операции разогре- IQ

Ь

действия.

Сигнал Tjp подают на вход регулятора 5. На его второй вход подают заданное значение средней температуры TCP в i-й зоне реактора. Величина т формируется, например, с помощью программного задатчика. На выходе регулятора 5 формируют сигнал

Z ( ), например, по формуле

ва реактора.

На фиг. приведена схема реализации предлагаемого способа для одной зоны реактора (схемы управления разогревом для всех зон однотипны и аналогичны приведенной); на фиг,2- графики изменения величин, характеризующих работу схемы управления процессом разогрева.

Схема управления (фиг.1) включает многозонный барботажный реактор 1, теплообменники 2 в зонах реактора , многозонные термодатчики 3, размещенные в зонах реактора, первьй вычислительный блок 4, регулятор 5, первый 6 и второй 7 логические блоки, вычислительно-логический блок 8, третий логический блок 9, генератор 10 периодических колебаний, исполнительные механизмы 11 и 12 с регулирукмци- ми органами на линиях Подачи пара в теплообменники и инертного газа в зоны реактора.

Способ осуществляют следующим образом.

Греющий пар подают в теплообменник 2. Датчиком 3 измеряют температуру в га точках i-й зоны реактора. Сигналы Tj с выхода термодатчика 3 подают на вход вычислительного блока 4, в котором находят максимальную Т,

и среднюю TCP температуры i-й зоны реактора по формулам

по которому формируются защитные воз-

действия.

Сигнал Tjp подают на вход регулятора 5. На его второй вход подают заданное значение средней температуры TCP в i-й зоне реактора. Величина т формируется, например, с помощью программного задатчика. На выходе регулятора 5 формируют сигнал

Z ( ), например, по формуле

Z (;,0 z(fy.,)-K,(T,p («,-)-т; («.)),

где(3)

j

и 2, (i;-) - выходной сигнал регулятора в момент времени .

и«,--,;

к - параметр регулятора (устанавливается опытным путём ).

Сигнал I . с выхода вычислительного блока 4 подают на первьй вход логического блока 7. На его второй вход подают граничное значение по максимально допустимой температуре в реакторе. В блоке 7 производят сравнение сигналов и по результатам сравнения формируют сигнал R по следующей формуле:

0,если Т

1,если Т

макс

-Оо,

гр

.- Оо(4)

35 Сигналы R и Z подают на логический блок 6. По значению величин R и Z в блоке 6 формируют сигнал У, которым с помощью исполнительного механизма 1I регулируют подачу пара в теплооб40 менник 2 i-й зоны реактора.

Z, если R О, если R

О, 1.

(5)

Изобретение относится к автоматизации пусковых процессов разогрева реактора барботажного типа с жидкофазным слоем углеводородов, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить безопасность пусковой операции разогрева реактора. Устройство, реализующее способ автоматического управления процессом пуска, содержит контур регулирования средней температуры в каждой зоне реактора 1 воздействием на подачу пара в эту зону, датчик (Д) 3, вычислительный блок (ВВ) 4, регулятор (Р) 5, логические блоки (ЛБ) 6 и 7 и исполнительный механизм (им) 11, контур регулирования максимальной температуры в каждой зоне реактора путем пульсирующей подачи инертного газа в эту зону, Д 3, ВБ 4 и 8, ЛБ 9, генератор 10 и ИМ 12. 2 ил. I (Л

ТГ uTii 1

-Л т . i 1 . .

m j,, )

(1)

(2)

Величина определяет в целом процесс разогрева i-й зоны реактора, а иакс наличие и степень температурной неоднородности в ней. Кроме того, максимальная температура для процесса разогрева реактора с изопролбен- зольным сырьем может стать причиной возникновения предаварийных состояний. Следовательно, эта величина представляет собой для управляемого процесса основной параметр защиты.

В том случае, когда У Z, в теплообменник подают пар, расход которого пропорционален значению величины Z. При подача пара в теплообменник i-й зоны прекращается.

Описанный контур управления осуществляет стабилизацию заданной программы процесса разогрева и одновременно производит защиту процесса в начальной стадии предаварийного сос- стояния путем отсечения подачи греющего пара в теплообменник. При зтом дальнейщее развитие пускового процесса разогрева в i-й зоне может происходить в двух направлениях. В первом случае значение величины . снижается, т.е. процесс разогрева номализуется. Во втором случае наблюдается дальнейшее увеличение величи- ны , что свидетельствует об усугублении предаварийного состояния.

Прогнозируют направление развития процесса разогрева в 1-й зоне после отсечения подачи пара в теппообмен- ник по скорости изменения максимальной температуры. Для этого сигнал Т/макс с выхода блойа 4 направляют На вход вычислительно-логического блока 8. В блоке 8 производят вычисление скорости .изменения максимальной температуры Т

макс ,

например, по формуле

.конечных разностей

t( Т«акЛ 1)2Ти,2(Г )

vc,Kc V t i; - ,

j jгде Ту,с (tj)

и ,с(.-.,) - значения максимальной температуры в моменты времени fij и С.,.

На второй вход блока 8 подают сигнал R. По значениям сигналов Ей Тдюкс формируют выходной сигнал L по следующей формуле:

О, если R О,

L

(7)

Т„«с если R

Сигнал L с выхода блока В подают на вход логического блока 9. На втогр««КС

гр ««КС

рой вход блока 9 подают сигнал Т, определяющий предельно допустимую скорость роста максимальной температуры в предаварийном состоянии процесса разогрева. В блоке 9 сравнивают эти сигналы и по результатам сравнения формируют выходной сигнал по формуле

1, если L - ,,/0, (gj

О, если L - Сигнал подают на вход генератора 10 периодических колебаний. При единичном значении сигнала включа

о, ,J осуществляется (фиг.2) ста лизация заданного темпа Т разог ва 1-й зоны реактора путем изменен расхода греющего пара в теплообмен 40 ник. В этот период максимальная те пература варьируется под действием возмущений, но ее значение не превосходит предельно допустимого уро -Р -Р

ня

wekc

45 В момент времени И возникает кальный перегрев в i-й зоне, напри мер при нарушении гидродинамическо

обстановки из-за образования засто

.ных зон. Значение величины Т пр

ется в работу генератор и на его;:вы- 50 восходит Т, - возникает предаваходе формируется периодический сигнал и, которьй подается на исполнительный механизм 12 регулирующего органа на линии подачи инертного газа в i-ю зону реактора и осуществляет подачу инертного газа пульсирующим потоком.

Описанная часть схемы управления на основе своевременного распознава-

р

368026

ния предаварийного состояния в i-й зоне и прогнозирования характера ее развития по скорости изменения максимальной температуры осуществляет при наличии опасности перехода предаварийно го состояния в аварийный режим формирование р- -Гулирующего воздействия - подачу инертного газа в i-ю

Q зону реактора.пульсирующим потоком, которая эффективно прекращает дальнейшее развитие предав арийной ситуа- ции, предотвращает ее распространение на весь реактор и тем самым исключа15 бт выход процесса разогрева в аварийный режим. Эффективность такого воздействия обеспечивается охлаждением угдеводородного слоя в i-й зоне холодным инертным газом в сочета20 НИИ с интенсивньш перемешиванием в зоне вследствие пульсирующей подачи газа, а также уменьшением в зоне концентрации кислорода. При этом резко снижается скорость процесса окисления

25 изопропилбензола (ИПВ), начавшегося в 1-й зоне, и, следовательно, прекращается образование гидроперекиси ИПБ, разложение которой является причиной возникновения предаварийного

30 состояния. В результате процесс разогрева реактора нормализуется без полного прекращения процесса разогрева реактора, как и по известному способу.

Пример. На интервале времени

35

о, ,J осуществляется (фиг.2) стабилизация заданного темпа Т разогрева 1-й зоны реактора путем изменения расхода греющего пара в теплообмен- 40 ник. В этот период максимальная температура варьируется под действием возмущений, но ее значение не превосходит предельно допустимого уров- -Р -Р

ня

wekc

45 В момент времени И возникает локальный перегрев в i-й зоне, например при нарушении гидродинамической

обстановки из-за образования застой.ных зон. Значение величины Т пре-

50 восходит Т, - возникает предава5

рийное состояние. В соответствии р (4) и (5) прекращается подача пара в теплообменник 2. Начиная с момента I, , возможно двоякое развитие пускового процесса в i-й зоне (на фиг.2 показано сплошной и пунктирной линиями).

В первом случае прекращение нагрева зоны теплообменником оказывается

достаточным регулирующим воздействием для предотвращения нежелательного, характера развития предаварийного состояния. Здесь скорость роста максимальной температуры не превосВ резуль- времени

ходит опасного уровня тате по истечении некоторого

(

) величина Т.,„. снижается

и

маис

состояние исключается

2 - V.

предаварийное Начиная с момента времени fl, , возобновляется процесс разогрева i-й зоны.

Во втором случае степень воздействия возмущений такова, что прекращение подачи пара недостаточно,для нормализации процесса разогрева. Скорость роста величины , превосходит допустимый уровень что чревав i-й зоне. Поэтому в соответ- с (7) и (8) в момент времени J дополнительно в i-ю зону подают холодный инертный газ пульсирукядим потоком, например, по закону

цесса ствии

-г

и KO + sincot.

где и то аварийным развитием пускового про- 20 нение максимальной температуры в каждой зоне реактора со своим граничным значением и прекращение подачи пара в зоны реактора при достижении максимальной температуры в соответствующих

25 зонах реактора своего граничного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности пускдвой операции разогрева реактора, дополнительно подачу пара в каждую

30 зону реактора регулируют в зависимости от средней температуры в соответствующей -зоне реактора, определяют скорость изменения максимальной температуры в каядой зоне реактора,

.JC сравнивают ее со своим граничньм зна- че.нием и при достижении скоростью изменения максимальной температуры : в зонах реактора своего граничного значения осуществляют пульсирующую

40 подачу инертного газа в соответствующую зону реактора.

U)постоянная составлякицая расхода инертного газа; амплитуда и частота пульсаций.

Этого воздействия оказывается достаточно для нормализации обстановки , в i-й зоне. Параметры пульсирующей подачи газа подбирают опытным путем.

Согласно предлагаемому способу управление процессом разогрева каждой зоны реактора в сочетании с локализацией предаварийных состояний исключает возможность возникновения ава

рийных состояний в масштабе реактора и, тем самым, обеспечивает повышение безопасности управления пуска потенциально опасного процесса разогрева реактора с изопропилбензольным сырьем.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом пуска многозонного барбо- тажногр реактора с теплообменниками в зонах, включающий регулирование подачи пара в каждую зону реактора и воздуха в реактор, измерение температур в зонах реактора и определение по ним средней и максимальной температур в каждой зоне реактора, сравfpuz.Z