Способ автоматического управления установкой по производству этилена, пропилена и бензола Советский патент 1989 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

1

(21)4184211/23-26

(22)19.01.87

(46) 15.07.89. Бюл. № 26 (72) В. А. Курыцин, А. И. Гермашев, Н. И. Чуковенков, Э. Ф. Косарев, А. X. Олейников, Г. И. Арапова, и О. В. Фастовец

(53)66.012-52(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1154309, кл. С 10 G 9/20, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 865896, кл. С 10 G 9/20, 198L

(54)СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ yCTAHOBKOil ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭТИЛЕ НА ПРОПИЛЕНА И БЕНЗОЛА

(57)Изобретение относится к автоматическому управлению пиролизньми печами в производстве этилена, пропилена и бензола и может быть использовано в химической и нефтехимической

промьшшенности для управления процессами получения низших олефйнов и ароматических углеводородов. Целью изобретения является снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бензола. Способ управляет подачей сырья и пара в печь и температурой на вы- хоДе печи в зависимости от расхода этипена потребителям, а также от заданных значений уровня продукта в хранилищах этилена и пропюенл и измеренных дискретных значениях этих уровней на пропшом и текущем иагах измерения. Подача ароматического концентрата в узел получения бензола осуществляется в зависимости от за,- данного значения уровня бензола в хранилище и измеренных дискретных значений этого уровня на проюпом и текущем шагах измерения. I з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

i (Л

с

Изобретение относится к автоматическому управлению пиролизными печами в производстве этилена, пропилена и бензола и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессами получения низших олефинов и ароматических углеводородов. Целью изобретения является снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бензола. Способ управляет подачей сырья и пара в печь и температурой на выходе печи в зависимости от расхода этилена потребителям, а также от заданных значений уровня продукта в хранилищах этилена и пропилена и измеренных дискретных значений этих уровней на прошлом и текущем шагах измерения. Подача ароматического концентрата в узел получения бензола осуществляется в зависимости от заданного значения уровня бензола в хранилище и измеренных дискретных значений этого уровня на прошлом и текущем шагах измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способам автоматического управления пиролизны- ми печами в производстве олефинов и бензола и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для управления процессами получения низших олефинов и ароматических углеводородов.

Цель изобретения - снижение потерь получаемых этилена, пропилена и бензола.

На фиг. 1 представлена схема устройства реализации дпя способа; на фиг. 2 - временные диаграммы по уп-. равлению пироличными печами и подаче

ароматического концентрата до предлагаемому способу.

Схема (ФРГ. I) состоит из пиролиз- ной печи 1, узла 2 получения этилена, этиленохран1- лшца 3, пропиленохранили- ща 4, y3;ta 5 получения бензола и бен- эолохранилища 6.

Расходы и пара в печь измеряются соответственно датчиками 7 и 8 расхода и регулируются с помощью регуляторов 9 и 10 и регулирующих клапанов II и 12. Температура пирога- за на выходе из печи измеряется датчиком 13 и регулируется регулятором 14, выход которого связан с камерой

со СО О) ел

го

10

31493652

задания регулятора 15 давления топ- .ливного газа, связанного с датчиком 16 давления и клапаном 17. Расход этилена потребителям измеряется датчиком 18, уровни этштена, пропилена и бензола в хранилищах измеряются соответственно датчиками 19-21.

Расход ароматического концентрата в узел получения бензола измеряется датчиком 22 и регулируется с помощью регулятора 23 и клапана 24. Информация от датчиков 18-20 через переклю- чатели 25 подается в блоки 26 памяти, а через переключатели 27 поступает в блок 28 анализа ситуации по олефйнам. Информация с выхода блоков 26 памяти также подается в блок 28 через переключатели 29о Информация от датчика 21 уровня через переключатель 30 поступает в блок 31 памяти, а через переключатель 32 - в блок 33 анализа ситуации по бензолу. Информация с 1зы- хода блока 31 через переключатель 34

15

20

При поступлении на переключатели 25 сигнала от блока 37-на их замыка ние, они включаются и информация от датчиков 18-20 поступает в блоки 26 запоминания, в которых она запомина ется. Аналогично при поступлении си нала включения тумблера 30 информация от датчика 21 уровня поступает в блок 31 запоминания. Переключател

25и 30 являются нормально разомкну тыми и замь1каются только при поступ лении на них от блока 37 сигналов н их включение.

При поступлении от блока 37 упра ляюпшх сигналов на переключатели 27 и 29 эти переключатели замыкаются информация от датчиков 18-20 и блок

26поступает в блок 28 анализа ситу ции по олефинам. В блоке 28 сравниваются текущий расход зтилена потре бителям Fj(tj) с расходом, запомнен ным на прошлом шаге блоком 26 памят Fg -i-i текущий уровень этипена в

также подается в блок 33. Выходы этиленохраншшще L Ct ;) с уровнем.

ков 28 и 33 анализа ситуацр011 связаны с входами соответственно блока 35 расчета заданий по печи и блока 36 расчета заданий по расхо ;; коиценграта, в которых рассчитывдатся задания ре-

а также текущий уровень пропилена в хранилище Lj(tj) с уровнем, запомнен пьтм на прошлом шаге одним из блоков

35

гуляторам расхода сырья и пара в печь температуры на выходе из печи, расхо- д. ароматического концентрата в узел получения бензола.

Рассчитанные в блоках 35 и 36 уставки поступают в камеры заданий регуляторов 9, 10, 14 и 23. Управление переключателями 25, 30, 27, 29, 32 и 34 осуществляется блокам 37 управления, квторыГ может быть ре ал из о-40 ступившего на один из шести входов ван с помощью, например, микроЭВМ блока 35, этот блок рассчитывает ус Электроника-60V.

Временные диаграммы выработки блоком 37 (фиг. 1) сигналов управления переключателями 25, 30, 27, 29, 32 и 45 34 показаны на фиг,- 2, где 1 - диаг-. рамма выработки сигналов управления переключателями 25; 2 - диаграмма выработки сигналов управления переклю26 пгамяти, ,-,), текутчий уровень пропилена L (t j) с данн1.1м х рописм пропилена в храннлтце I/. Блок 28 формирует сигнал управления блоку 35 исходя из ситуаций по этилену и пропилену, которые приведены в табл. 1 . На основании одного из сигналов, no- Hi

тавки регуляторам 14, 9 и 10 темпера туры, расхода сырья и пара. Расчет Осуществляется по формулаг-, представ ленным в табл. 1, где Т, F., Fj ;текущие значения уставок, выдаваемые на регуляторы 14, 9 и 10 температуры расхода сырья и пара; Т

чателями 27 и 29; 3 - диаграмма выра-50 ,,, ьш значения уставок, рассчитанные блоком 35.

считанные блоком 35.

ботки сигналов управления переключателем 30; 4 - диаграмма выработки сигналов управления переключателями 32 и 34.

Управлен1 е по предлагаемому способу 55 ° Ределяются экспериментально в пре- осуществляется следующим образом.делах; /iT 2-5 С; Л7с 0,5-1,5 т/ч;

Блок 37 управления периодически 1аырабатывает сигналы вк.грочения тумблеров 1/25; 2/30; 3/27,29; 4/32,34.

/IT, i3F(j, 4Fn - шаги по изменению температуры, расхода сырья и пара.

г1Еп 0,3-1,3 т/ч.

Рассчитанные значения уставок проверяются на ограничения

При поступлении на переключатели 25 сигнала от блока 37-на их замыкание, они включаются и информация от датчиков 18-20 поступает в блоки 26 запоминания, в которых она запоминается. Аналогично при поступлении сигнала включения тумблера 30 информация от датчика 21 уровня поступает в блок 31 запоминания. Переключатели

25и 30 являются нормально разомкнутыми и замь1каются только при поступлении на них от блока 37 сигналов на их включение.

При поступлении от блока 37 управ- ляюпшх сигналов на переключатели 27 и 29 эти переключатели замыкаются и информация от датчиков 18-20 и блоков

26поступает в блок 28 анализа ситуации по олефинам. В блоке 28 сравниваются текущий расход зтилена потребителям Fj(tj) с расходом, запомненным на прошлом шаге блоком 26 памяти, Fg -i-i текущий уровень этипена в

этиленохраншшще L Ct ;) с уровнем.

запомненным на проишом шаге одним из блоков 26 памяти, Lj(tj,,), текущий уровень этилена в этиленохранилище L ,(t .) с заданным уровнен зтилена L ,

г13

а также текущий уровень пропилена в хранилище Lj(tj) с уровнем, запомнен- пьтм на прошлом шаге одним из блоков

ступившего на один из шести входов блока 35, этот блок рассчитывает ус

26 пгамяти, ,-,), текутчий уровень пропилена L (t j) с данн1.1м х рописм пропилена в храннлтце I/. Блок 28 формирует сигнал управления блоку 35 исходя из ситуаций по этилену и пропилену, которые приведены в табл. 1 . На основании одного из сигналов, no- Hi

ступившего на один из шести входов блока 35, этот блок рассчитывает ус

тавки регуляторам 14, 9 и 10 температуры, расхода сырья и пара. Расчет Осуществляется по формулаг-, представленным в табл. 1, где Т, F., Fj ;текущие значения уставок, выдаваемые на регуляторы 14, 9 и 10 температуры, расхода сырья и пара; Т

,,, ьш значения уставок, рас ,,, ьш значени

считанные блоком 35.

/IT, i3F(j, 4Fn - шаги по изменению температуры, расхода сырья и пара.

° Ределяются экспериментально в пре- делах; /iT 2-5 С; Л7с 0,5-1,5 т/ч;

г1Еп 0,3-1,3 т/ч.

Рассчитанные значения уставок проверяются на ограничения

(I)

где Т,м 1 F/иакс, Гд,ц,

««КС

- граничные значения: Т 850Ч; F

Мин

- 800 С; v, X

« 14,5 т/ч; F;«,, 16,5 т/ч;

, 7 т/ч; ЕЛАОКС 8,5 т/ч.

Если значение уставки выпло за граничное значение, то оно принимается равным этому граничному значению. После проверки на ограничения уставки выдаются блоком 35 на регуляторы 9, 10 и 14.

Блок 35 реализуется с помощью стандартных элементов УСЭГША (элементы сложения, вычитания, сравнения, ограничения и т.д.) или с помощью

средств вычислительной техники, например, микроэвм 3-60, миниЭВМ СМ-2М При поступлении от блока 37 управляющих сигналов на включение нормально разомкнутых переключателей 32 и 34 эти переключатели включаются и информация от датчика 2I уровня бензола и блока 31 памяти поступает в блок 33 анализа ситуации по бензолу. В блоке 33 текушш уровень бензола в его хранилище L(t;), поступающий от датчика 21, сравнивается с уровнем бензола, запомненным блоком 31, Lg(t;,), а также с заданным уровнем бензола в хранилище Lj. Елок 33 на основе анализа ситуации по бензолу (табл. 2) формирует один из трех сигналов управления, который поступает на один из трех входов блока 36. На основании сигнала, поступившего в

блок 36, этот блгк рассчитьтает задание регулятору 23 расхода концентрата по формулам, представленным в табл. 2

F . - текущее значение уставки,

вьдаваемое на регулятор 23 расхода ароматического концентрата.

у Рассчитанная уставка F . перед

вьщачей на регулятор проверяется в блоке 36 на ограсичег.ия

V,,

мим а . 4 , -

mdKC

(2)

где F, F,o, граничные значения

расхода арс матического концентрата в узел получения бензола:

11,5 т/ч; F

МСМКС

37-40 т/ч.

5

0

5

О П г

5

0

0

5

Если значение устявки выило за гра- граничное значение, то оно принимается равным этому граничному значению. После проверки на ограничения уставка

у

Р. вьщается блоком 36 на регуляСТ I t

тор 23.

Блок 36 расчета заданий реализуется с помощью стандартных элементов УСЭППА (сложения, вычитания, сравнения, ограничения и т.п.) или с помощью средств вычислительной техники, например микроЭВМ Электронйка-60.

Управляющие сигналы, вьфабатывае- мые блоком 37, являются импульсными. Дпина импульса находится в пределах 1-30 с и зависит от технической реализации предлагаемого способа управления. После подачи импульсов на переключатель 25 (ипи 30) блок 37 переходит в состояние ожидания. Время ожидания равно времени прохождения возмущения по изменению управляющего воздействия от входа пиролизной печи (или от входа узла получения бензола) до хранилищ этнпена и пропилена (до хранилючз 6c;H3c;ta). Для крупнотоннажного производства этилен и бензола типа ЭП-250 время задержки (фиг. 2) равно Z)t J 4-6 ч. At f 0,5-1,2 ч.

Пример 1. Измеренные на прощлом (i-l)-M шаге злачения расхода этилена потребителям, уроннай в эти- ленохранилище и пропиленохранмлище были соответственно равны: F(t,) 25 т/ч; Ljd:;.,) 7,4 м; .(t,.,} « 5,5 м.

Значения текущих уставок ртяны:

т 840Ч; 15 т/ч; F , - 7,5 т/ч,

Новые значения расхода этилена, уровней этилена и пропилена, измеренные 4epej 5ч (4tj 5 ч), стали рав- mi: Fj(t,-) 26,2 т/ч; L3(t,) 7,1 м; Ln(tj) 6 м.

Заданные значения уровней этилена и пропилена быпи приняты равными

Ьэ 8м;Ь„ 6,5м,

Блек 28 анлпиза срагшивает зпаче- ния Fj(ti) 26,2 т/ч, F,(t,) 25 т/ч; Г ,(ti.) 7, I м;

l.j(t ;) 7,4 м; LjCt;.,) « 8 м, a так- .же значения L(t;) 6 м; L(tj.

-О 5,5 м; L - 6,5 м.

Результаты анализа ситуации: F,(t;)b(t,..;); L„(t;) „(t.,); L3(t,-)Lj(ti.,); L«(ti)L;t

-L,(t,)Lj

Анализ таол. 1 показьтает, что это ситуация 46) по этилену и 4а) по про- пилену. Блок 28 вырабатьшает сигЬал, которой поступает на 4-й вход блока 35. На основании зтого сигнала блок 35 рассчитьшает следующие значения новых уставок:

с 1 + 1

Fci 15 +

+1-1 - 15,5 т/ч;

., Vl;,- г 15,5 0,5 - 7,75 т/ч;

if,, Т 840 С,

где 1,- заданное соотношение пар - свфье на печи.

Пример 2, Измеренное на, прошлом (i-l)-M шаге значение уров- ня бензола в бензолохранилище было равно Lg(t (, 5,85 м. Значение текущей уставки регулятору 23 расхода равно 24 т/ч.

Новое значение уровня бензола, из- меренное через 40 мин (jt 40 ми;1), стало равно Lg(t;) 4,2 м. Заданное значение уровня бензола Lg 5 м.

Клок 33 диализа сравнивает величины Lg(tj) 4,2 м, LjCt;.,) 5,85 м и Lg - 5 м.

Результаты анализа:

l.,(t.) L(ti.,)(t LАнализ табл. 2 показывает, что это .ситуация la). Блок 33 вырабатьшпет сигнал, который поступает на 1-й вход блока 36.. На основании зтого сигнала Q блок 36 рассчнтьюает новое значение уставки регулятору 23:

а

- F.li dFa 24 + 1 25 T/v

a I

Предлагаемый способ позволяет проводить технологический режим на полуj

5

0

5

35

45

Q

55

чение либо этилена, либо пропилена в зависимости от уровней в хранилищах этих продуктов.

Способ позволяет полностью исключить сброс целевых продуктов на факел и в топливную сеть из-за переполнения хранилищ, так как по предлагаемому способу управление осуществляется с учетом возможности хранилищ готовой продукции ПО ее приемке на хранение. За счет исключения сброса целевых продуктов на факел и в топливную сеть расходная норма по сырью на I т этилена снижается с 4,05 до 3,9 т/т.

Формула изобретения

91493652 О

Таблица I

Условия формирования уставок регуляторам температуры пирогаэа на выходе из печи, расхода сырья и пара в печь

Условия формирования сигнала блоком 28 для блока 35

Ситуация по этилену

Ситуация по пропилену

а)L(t.) L,(ti,) или

б)LjCti)

F3(t,-) или

в)F,(t.)

bpCti) L,(t,)

L/ti.,) F,(t;.,)

F,(t,.,)

3 - V - V

Lt

ШП1

r) L3(ti)L/tj.,) )

a) F j(t } )

LjCtj)

LI

F3(t,--.) -L,(t,..,)

или

6) L,(ti)

b,()

L, L /t,.i)

.L:

b(t...) 4(t,-,)

L

a) L(ti)(t:..,) Ln(t,-) L:

F,(t..,) ,-.,)

или

6) Ln(t) Ljt,..,) Ln(t,-) / L

L(ti ) L

или

в)FjCtj) LjCti)

LaCt,)

или

г)FjCt;) (ti)

Lj(t,)

или

д) f)(t.) L,(t,)

.,)

L,(t,.,)

:

FjCt;.,)

4(ti.,)

L

F,(ti) L,(ti.,)

L,(tj) L

Формула расчета уставки регулятору

TL Fj.,

П I

Т ,. + /JT . FcUfl

F C,.., Fci - F. FV., F C,, 1

T T i + t

Т

F . F г (, i rti

Условия формирования сигнала блоком 28 для блока 35

Ситуация по этилену

Ситуация по пропилену

или

е) L3(t) LjCt;.,)

LsCti) L,

а)F,(t;) . L.,(t) LgCt.,)

L

КГ1И

б)F3(t,) (ti-,) L/t.) L,(t...,)

LjCt,) L

или

в)FjCtj) F,(ti.,) ) I,,(ti.,)

LgCtj) L

или

г)FaCt,) FjCt,.,) LjCt) L3(t,v,)

L3(t,-) F

а)FaCt) FjCtj.J L.,(t.) L,(t;.,)

L3(tO / L

или

б)F,(t:;) F,(t,..,) L,(ti) L,(ti.,)

L,(ti) i L

или

в)F,(t) F,(t,.,) LjCt,) L/t,.,)

LjCcp $ L

или

г)Fj(t.) г- F,(t;.,) Lj(t,) L3(Ci.,)

L,(t,) / L;

или

A) Fj(ti) F(t,.,) L,(t,) L,(t.-.,)

LjCtj) i L

Продолжение табл. 1

Формула расчета устДвки регулятору

Ситуация по пропилену

а)L,,(t,-)7 L(t,..,)

.O L

или

б)L,(t.) Ln(t,.,)

bn(ti). L;

или

в)L(t.)г .,)

i n(t.) L;;

L(t,-.,-) L

.,)

L;

Ln(t.,)

L

F F. с

Y ЛР

уу

Fn.vi Ь

с ifi

г

i+1

т.

Условия формирования сигнала блоком 28 для блока 35

Ситуация по этилену

Ситуация по гцхэпи- леиу

или

е) L(t,.)

baCt,-)

а)FjCt;) L,(t,.)

L,(t.) или

б)FjCt;)

L,,(ti) L.(t,-)

или

в)Fj(ti) .)

0

или

г)F,(t.) L,(t.)

LjCt,)

а)) L,(Ci)

,-)

или

б)L(ti)

L/ti)

г

а)F,(t,.) L,(ti)

LjCt)

или

б)L,(t.)

L,(ti)

Продолжение табл. I

Формула расчета уставки регулятору

Ситуация по гцхэпи- леиу

L(t,..,) L

L(t.,,)

F,.,, 4 /,F,

F . F . г

n i4 1с I 1

т Т f

Ь„(с..,) L

L(t,..,) L

Ь„(с,..,)

L

L,,(ti)

;;

Ct..,)

t

0 f«f

)n - 1

{«I

F.

c У

Т - JT

15

16

1А93652

Таблица 2

Условия формирования уставки регулятору расхода ароматического концентрата

Условия формирования сигнала блоком 33 блоку 36

а)L(l:,.) .,)

(t,-) L или

б)l.(ti) L(t,..,)

(tj) O.

а)L(t;) L(t..,)

L(t)L или

б)LgCt;) L5(t,.,,)

bff(t,)T4

в) Lj(t,) 7 I.gCt,,,) l.,(t,).L ,,J L5(t,.)Lt

oiUi новое значение уставки, сформированное блоком 36;

dFg- шаг по изменению управляющего воздействия по расходу ароматического конце1гграта в узел получения бензола, определяется экспериментально в пределах 0,5-1,5 т/ч.

16

Формулы расчета уставки регулятору

F«.., F «.- «

«u, -T li

« («1 F Д,. - ЙГ„

Сырьё

Пар 12

Л Топл.газ

г 22

8t i-yOc

i 1

I

Фие.г

8t i-yOc

i 1

I