Устройство для автоматического управления процессом коксования в кубах Советский патент 1991 года по МПК C10B57/02 G05D27/00 

Изобретение касается автоматического управления технологическим процессом получения кокса в кубах и может быть использовано в сланцехимической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности, снижение себестоимости готовой продукции и энергозатрат.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг 2 представлена экспериментальная запись изменения температур жидкой фазы и в шлемовой трубе во время процесса коксования I - температура жидкой фазы; II - температуры в шлемовой трубе (коксуется остаток атмосферной дистилляции сланцевых смол)

Устройство содержит датчик 1 температуры в жидкой фазе коксового куба и датчик 2 температуры в шлемовой трубе, связанные с блоком 3 обнаружения стадий, датчик

4температуры над перевальной стенкой ч коксового куба, соединенный с регулятором

5температуры газа в топке, воздействующим на исполнительный механизм 6 подачи газа в топку

Последовательно с блоком 3 обнаружения стадий включены блок 7 управления, коммутатор 8 и задатчик 9, связанный с регулятором 5 температуры В цепь датчика 1 температуры жидкой фазы последовательно включены блок 10 вычисления скорости и регулятор 11 скорости нагрева жидкой фазы. Датчик 2 соединен с регулятором 12 температуры в шлемовой трубе Устройство

О ON GO О

также содержит блок 13 заданий, подключенный к регуляторам 11 и 12, выходы которых через коммутатор 8 связаны с задатчиком 9. В устройство также входит исполнительный механизм 14 загрузки сырья в куб и блок 15 индикации, соединенные с блоком 3.

Устройство работает следующим образом

После розжига горелок и залива сырья в куб сигнал Закрыто поступает с исполнительного механизма 14 в блок 3, что сви-- детельствует о завершении стадии загрузки и переходе процесса в кубе на стадию подъема температуры жидкой фазы. При этом блок 3 посылает сигнал с блок 7, который через коммутатор 8 подключает к задатчику 9 выход регулятора 11 скорости нагрева жидкой фазы. При этом на один вход регулятора 11 подается из блока 10 действительное значение скорости роста температуры жидкой фазы, измеряемой датчиком 1, а на другой вход регулятора 11 подается заданная скорость нагрева жидкой фазы из блока 13 заданий. Регулятор 11, изменяя положение задатчика 9 меняет задания регулятору 5, воздействующему на исполнительный механизм 6 таким образом,чтобы обеспечить скорость подъема температуры жидкой фазы на заданном уровне. При этом контур регулирования скорости нагрева жидкой фазы, включающий датчик 1, блок 10 и регулятор 11, компенсирует возмущения по начальной температуре, количеству и составу загружаемого сырья. Кроме того, при коксовании различных видов сырья, информацию о которых оператор вводит в блок 7, из блока 13, блок 7 подключает к регулятору 11 задание скорости подъема температуры жидкой фазы, соответствующее конкретному виду сырья, что обеспечивает гибкость программы управления и более высокий уровень адаптации к воздействию изменяющихся начальных условий процесса коксования. Начало отгона характеризуется кипением и выделением парогазовой смеси. Датчик 2 в шлемовой трубе фиксирует увеличение температуры с нарастающей скоростью. При достижении температуры в шлемовой трубе 150-170°С блок 3 посылает сигнал в блок 7. Последний через коммутатор 8 переключает выход задатчика 9 от выхода регулятора 11 к выходу регулятора 12, а из блока 13 на вход регулятора 12 подключает значения эталонной траектории изменения температуры в шлемовой трубе. На другой вход регулятора 12 подается текущее значение температуры в шлемо- вой трубе, измеряемое датчиком 2. Эталонная траектория изменения температуры в шлемовой трубе получена из условий минимального времени выхода куба на отгон и предупреждения перебросов реакционной массы в конденсационную систему и

заранее записана в блок 13.

Регуляторы 11 и 12 работают так, что на их выходе формируются только отклонения управляющей переменной, а задатчик 9 сохраняет свое предыдущее положение при

0 нулевом отклонении управляющей переменной. Таким образом, при переключении коммутатора 8 выполняется безударный переход от контура регулирования скорости регулирования жидкой фазы к контуру регу5 лирования температуры в шлемовой трубе, в который входят датчик 2 и регулятор 12

Регулятор 12, вырабатывая управляющее воздействие, изменяет с помощью задатчика 9 задание регулятору 5,

0 воздействующему на испытательный механизм 6 таким образом, чтобы обеспечить изменение температуры в шлемовой трубе по заданной траектории.

При этом последнее значение эталон5 ной траектории, соответствующее заданному уровню температуры в шлемовой трубе на стадии отгона дистиллятных фракций, фиксируется на входе регулятора 12 на протяжении всей стадии отгона Контур регули0 рования температуры в шлемовой трубе, поддерживая на заданном уровне температуру отводимой из куба парогазовой смеси, измеряемую датчиком 2, обеспечивает постоянную интенсивность отгона.

5После выкипания определенной части

сырья уровень в кубе понижается так, что датчик 1 оказывается в паровой фазе и воспринимаемая им температура несколько снижается. При вспучивании коксуемой

0 массы блок 3 регистрирует релейный скачок температуры, измеряемой датчиком 1, и посылает сигнал в блок 7, который отключает выход регулятора 12 от задатчика 9. Последний сохраняет свое положение в течение

5 40-50 мин, затем блок 7 равномерно со скоростью 6-8°С/мин увеличивает выходной сигнал задатчика 9 на 200-250°С, а регулятор 5, управляя подачей газа в топку через исполнительный механизм 6, отрабатывает

0 указанное задание. Конец вспучивания коксуемой массы характеризуется резким снижением температуры, измеряемой датчиком 1, и фиксируется блоком 3 обнаружения стадий. При этом блок 7 по сигналу от

5 блока 3 обнаружения стадий начинает подсчет эффективного количества тепла, переданного кубу на прокатку кокса. При достижении заданной величины эффективного количества тепла блок 7 сообщает об этом блоку 3 обнаружения стадий, который

в свою очередь через блок 15 информирует оперативный персонал. Оператор гасит горелки. После этого устройство готово к управлению новым циклом коксования.

На всех стадиях технологического процесса блок 3 выводит на блок 15 текущую информацию по каждому кубу о виде загружаемого сырья, о номере стадии, на которой находится процесс коксования в данном кубе, длительности стадии и значении температур, измеряемых датчиками 1, 2 и 4.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на управляющей микро-ЭВМ (за исключением датчиков и исполнительных механизмов).

В предлагаемом устройстве повышается точность регулирования заданной скорости подьема температуры жидкой фазы и заданного уровня интенсивности отгона ди- стиллятных фракций по сравнению с известным устройством. При этом компенсируются все возмущения по количеству и составу загружаемого сырья в куб.

Устройство обладает более высокими качествами адаптации к воздействию изменяющихся начальных условий процесса коксования, по количеству загружаемого сырья, его составу и температуре. Изобретение позволяет гибко изменять программу управления для различных видов сырья, что обеспечивает проведение всего цикла коксования в оптимальном режиме и сокращает его длительность.

Формула изобретения Устройство для автоматического управления процессом коксования в кубах, содержащее датчик температуры над перевальной стенкой, соединенный через регулятор с исполнительным механизмом подачи газа в топку и с блоком обнаружения стадий, 5 связанным с блоком управления, датчик, температуры жидкой фазы и датчик температуры в шлемовой трубе, соединенные с блоком обнаружения стадий, задатчик, связанный с регулятором, отличаю щеес0 я тем, что, с целью повышения производительности, снижения себестоимости готовой продукции и сокращения энергозатрат путем повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит блок вычисле5 ния скорости нагрева жидкой фазы, регулятор скорости нагрева жидкой фазы, блок заданий, регулятор температуры в шлемовой трубе, при этом регулятор температуры в шлемовой трубе соединен первым входом

0 с датчиком температуры в шлемовой трубе, вторым входом - с блоком задания, связанным через блок управления с блоком обнаружения стадий, блок вычисления скорости нагрева жидкой фазы

5 соединен входом с датчиком температуры жидкой фазы, а выходом - с регулятором скорости нагрева жидкой фазы и блоком обнаружения стадий, вход регулятора скорости жидкой фазы подключен к блоку зада0 ния, связанному через блок управления с блоком,обнаружения стадий, выходы блока управления регулятора скорости нагрева жидкой фазы, регулятора температуры в шлемовой трубе соединены с коммутато5 ром. выход коммутатора подключен к задат- чику, а выход блока обнаружения связан с блоком индикации.

Изобретение позволяет повысить производительность, снизить себестоимость готовой продукции, сократить энергозатраты путем повышения точности регулирования. Устройство содержит блок 10 вычисления скорости нагрева жидкой фазы, регулятор 11 скорости нагрева жидкой фазы, блок 13 заданий, регулятор 12 температуры в шлемовой трубе, при этом последний соединен первым входом с датчиком 2 температуры в шлемовой трубе, вторым входом - с блоком 13 заданий, связанным через блок 7 управления с блоком 3 обнаружения стадий. Блок 10 соединен входом с датчиком 1 температуры жидкой фазы, а выходом - с регулятором 11 и блоком 3, вход регулятора 11 подключен к блоку 13, связанному через блок 7 управления с блоком 3. Выходы блока 7, регуляторов 11 и 12 соединены с коммутатором 8, выход которого подключен к задатчику 9, а выход блока 3 связан с блоком 15 индикации. 2 ил.