Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи Советский патент 1977 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом .пиролиза углеводородов в трубчатых пиролизных печах с радиантной и конвективной камерами и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза |1, содержащее регуляторы температуры продуктов пиролиза и расхода сырья и систему изменения величины зоны реакции.

Другое устройство для автоматического управления процессом Пиролиза 2 содержит систему оптимального регулирования подачи топливного газа в лечь в зависимости от выхода компонентов пирогаза.

Известен также способ автоматического регулирования Т1роцесса пиролиза в трубчатой печи ,3, реализуемый устройством, содержащим датчик расхода сырья, один выход которого связан через .блок задания расхода пара с регулятором расхода пара, а другой выход соединен через блок задания температуры с регулятором температуры продуктов пиролиза на выходе из печи, датчик темлературы продуктов пиролиза, соединенный с регулятором температуры и датчик расхода пара, соединенный с регулятором расхода пара.

Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают взаимосвязанное

регулирование температуры продуктов пиролиза и расхода пара в печь, что приводит к снижению производительности печи.

Цель изобретения - повышение производительности печи.

Это достигается тем, что устройство содержит датчик давления топлива на входе в горелки, связанный с блоком задания расхода пара, датчик расхода пара соединен также с блоком задания температуры, а выходы регуляторов расхода пара и температуры подключены соответственно к регулирующим клат1анам на линиях подачи пара на вход конвективной и радиантной секций трубчатой печи.

Характер взаимосвязи параметров процесса, который .используется в устройстве, графически представлен на фиг. ,1-5.

На фиг. 6 представлена схема устройства. Выход целевых продуктов процесса (этилена, про-пилена и бутиленов) повышается при снижении времени пребывания смеси в зоне реакцией т и повышения температуры реакЦии Т (фиг. 1). Для каждого .-с имеется оптимальная температура Т.

Для заданной температуры процесса на выходе из печи Т при уменьшении времени пребывания растет те.мпература стенки реактора TS (фиг. 2).

При сохранении постоянной температуры пирогаза Т на выходе из печи температура стенки реактора TS растет при увеличении подачи топлива в печь F и снижении времени пребывания смеси в зоне реакции (фиг. 3).

Для применяемой конструкции лечи .расход топлива Ft повышается при повышении его давления Р на входе горелки. Максимальный расход топлива F достигается при максимальной величине давления Рмакс (фиг. 4).

Время пребывания реакционной смеси в зоне реакции т уменьшается при увеличении расхода сырья / и пара Fn в змеевик (фиг. 5).

Устройство включает в себя систему стабилизации температуры стенки змеевика 1 .радиантной камеры 2 печи. Система стабилизации состоит из датчика температуры 3 стенки змеевика 1, регулятора 4 и регулируюшего клапана -5 на линии подачи топлива в горелки -печи. Устройство содержит также регулятор расхода пара .6 и регуляторы температуры продуктов пиролиза 7 на выходе из печи. Датчик расхода пара 8 связан со входами регулятора 6 и блока задания температуры 9; датчик давления топлива ilO на входе в горелки печи подключен на вход блока задания расхода пара 11, а датчик температуры продуктов пиролиза 12 - на вход регулятора 7. Датчик расхода сырья 13 соединен со входами двух блоков заданий 0 и 11. .Выход регулятора расхода пара 6 связан с регулирующим клапаном 14, установленным на линии подачи пара на вход конвективной камеры 15 печи, а выход регулятора температуры 7 - с регулирующим клапаном 16 на линии подачи пара на вход радиантной камеры 2 печи.

Работает устройство следующим образом.

Регулятору температуры 4 устанавливается задание, соответствующее максимально допустимому значению температуры стенки змеевика, которое он стабилизует на печи. При этом устанавли)вается какая-то начальная величина давления топлива на входе в горелки. В блоке задания 11 по значению этого давления и значению расхода сырья F рассчитывается величина уставки регулятора расхода пара 6 Fn по формуле

(0)+ Н макс-/), (1)

где /п(О) -измеренное значение расхода пара в змеевик (в момент измерения значения давления Р);

РМ&КС - максимально допустимая величина давления топлива на входе в горелки;

b - коэффициент.

В момент включения системы в работу величина Fu(0) рассчитывается и устанавливается равной:

Fu(Q)a.F,

где а - коэффициент.

Найденное значение расхода пара устанавливается на объекте. Одновременно регулятор 7 устанавливает значение температуры продуктов пиролиза на выходе из печи Т, равным рассчитанному в блоке задания 9 по формуле + aT+.l-F,(2)

где с, .а и / - параметры, определяемые экспериментально.

При изменении /ц и Г на о1бъёкте изменяется давление Р (с увеличением -Fn и Г давление Р растет), так как изменяется количество тепла, а соответственно и количество топлива, необходимое для нагрева температуры стенки змеевика 1 до заданного значения. После ста1билизации режима на объекте расчет уставок FH и Т в блоках ,9 и 11 повторяется для нового значения давления топлива, и они снова устанавливаются на -печи. Такое изменение происходит до того момента, пока значение давления Р не станет равным максимально допустимому Рмакс- Это соответствует оптимальным тепловым условиям пиролиза, когда время контакта минимально, а температурный профиль реаКционной смеси по длине радиантной секции змеевика имеет наибольшую крутизну.

При повышении давления Р выше допусти-, мого Рмакс устройство СНИЗИТ расход пара в змеевик печи, в результате чего оно снова

ПОНИЗИТСЯ.

В случае, если печь пиролиза работает на очень низких нагрузках ( от номинальных), необходимо изменить (уменьшить) значение максимально допустимого

давления Рмако в блоке 11 или уменьшить расходы топлива в горелки, обогревающие начало радиантной секции змеевика.

Таким образом, при работе лредлатаемого устройства обеспечивается Оптимальный тепловой режим пиролиза, а соответственно и максимальная производительность печи по целевому продукту.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи с радиантной и конвективной камерами, содержащее датчик расхода сырья, один выход ко-торого связан через блок задания расхода пара с регулятором расхода пара, а другой выход соединен через блок задания температуры с регулятором температуры продуктов пиролиза на выходе из лечи, датчик температуры продуктов пиролиза, соединенный с регулятором температуры, и датчик расхода пара, соединенный с регулятором расхода пара, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности печи, оно содержит датчик давления топлива на входе в горелки, связанный с блоком задания расхода пара, датчик расхода пара, соединенный с блоком задания температуры, а выходы регуляторов расхода пара и температуры подключены соответственно к регулирующим клапанам на линиях подачи нара на вход конвективной и радиаятной секций трубчатой печи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. № 338244, .кл. В 01J 3/00, 1972.

2../VBT. св. № 385997, кл. С 10G 9/20, 1973.

3.Авт. св. № 175041, кл. В 01J 3/00, 1963 (прототип).

CPuz.f

TS (

fPua.J

fiOKC.

(Pus. г

r-fOKC

HOn

I TrfCTKC

Fr

(Риг.