Устройство для автоматического управления пиролизными печами Советский патент 1979 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПИРОЛИЗНЬтИ ПЕЧАМИ динены с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход соединен с первым входом блока задания температур, два других входа которого соединены с датчиком давления пиролиза и с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости, а входы блока задания расходо соединены с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов На фиг. 1 дана принципиальная схе ма предлагаемого устройства; на фиг 2 - графическое изображение статичес ких характеристик управляемого объек та, где а - кривые зависимости выход целевых продуктов от температуры (жесткости) процесса; б - кривые зависимости выхода целевых продуктов от расхода сырья; в - кривай зависимости давления на входе в узел компримирования от температуры (жесткости) процесса; г - кривая зависимости давления на входе в узел компримирования от суммарного расхода сырья на печи. Устройство включает в себя датчики 1 и 2 расходов сырья на все производство- опефинов и каждый узел 3 пиролиза, датчики 4 температуры сырья на выходе из каждого узла пиролиза, датчик 5 давления пирогаза на входе в узел б компримирования и датчики 7 расходов товарных продуктов после узла 8 газоразделения. По ледовательно соединенные датчики 2 расходов, регуляторы 9 и регулирующие клапаны 10 образуют контуры ста билизации расходов сырья на печах, а последовательно соединенные датчи ки 4 температуры, регуляторы 11 тем пературы и регулируквдие клапаны 12 на линиях подачи топлива в печь образуют .контуры стабилизации темпера тур. Камеры заданий регуляторов 9 р хода подключены к выходам блока 13 задания расходов, а камеры заданий регуляторов 11 температур - к выходам блока 14 задания температур. Датчики 2 и 4 соответственно расход сырья и температур подсоединены к входам блока 15 расчета среднего зн чения Функции жесткости 15, выход к торого связан со входом блока 14 за ния температур и блока 16 задания в личины средней функции жесткости. Два других входа блока 16 соединены с датчиком 1 общего расхода сырья и датчиками 7 расходов товарных продуктов, а выход - с входом блока 14 задания температур, третий вход которого связан с датчиком 5 давлен Входы блока 13 задания расходов сое динены с датчиками общего расхода сырья 1 и расходов товарных продуктов 7. Работа устройства основана на особенностях статических зависимостей процесса в пиролизных печах и характеристик производства олефинов (см. фиг. 2). Цель управления производством олефинов в промышленных условиях заключается в том, чтобы расход одного целевого товарного продукта (как правило, этилена) поддерживать на заданном значении и при этом получать максимальное суммарнЬе количество остальных олефинов (пропилена и бутиленов). Анализ зависимостей (см. фиг. 2) позволяет сделать вывод, что можно достаточно просто обеспечить достижение этой цели и таким образом обеспечить максимальную производительность уста,новки. В качестве показателя жесткости пиролиза на печах принята величина, характеризующая его тепловой режим, и являющаяся среднеинтегральной температурой для всех печей где Fj и Т - соответственно температура пирогаза на выходе из J-й печи и расход сырья в j-тую печь; j 1,2. N;N - число работающих печей. Для обеспечения максимального значения выработки этилена (см. фиг.2а) эту величину необходимо поддерживать а для обеспечения на значении W, максимального значения выработки суммы олефинов - на значении W. Предлагаемое устройство осуществляет нахождение и автоматическую стабилизацию на объекте оптимального значения жесткости в диапазоне Wo W ё w; При этом выбирается также оптимальная нагрузка по сырью на печи и учитываются ограничения на нее, а также на суммарную производительность установки по пиролизу, обусловленную давлением на всасе в компрессор. Выработка этилена на олефиновой установке.и давление на входе узла компримирования (см. фиг. 2) находятся в значительной зависимости от жесткости (температуры) процесса и в меньшей мере от расхода сырья. Устройство работает следующим образом. Регуляторы 9 и 11 (см. фиг. 1). осуществляют стабилизацию расходов и температур на пиролизных печах на значениях, задаваемых блоками 13 и 14. Блок 13 определяет и выдает на уставки регуляторов 9 задания на расходы сырья -в печи, которые рассчитывают по зависимости F. i F K (В - В) , ) и N где: F измеренный суммарный расход сырья в печи;

В

и В/

- соответственно измеренный и заданный расход этилена с установки; К - коэффициент, выбираемый

экспериментально. Сигнал FV на уставки регуляторов ыдается из условий

F; -

рЛ pMVH

при

F

р. pNOt.

при f;

Fj F при F ё F 1 де и - соответственно минимально и максимально допустимый расход сырья в печь. Блок 15 рассчи ;вает текущее знач ние (W ) средней жесткости процесса печах. Блок 16 определяет значение показате жесткости W, которое необходимо уст новить на объекте из условий w9- w3 Kg) при в; вГ w К4 (в«- в;) при в, Bf, где kj, Кз, Кд., К5 - коэффициенты, выбираемые экспериментально. .Блок 14 на основе рекомендуемого значения средней жесткости процесса, измеренного значения давления пирогаза на выходе в узел компримировани и среднего текущего значения измерен ной жесткости процесса формирует задания регулятором температуры TJ w«: вУ 6 В Tj р. w.t Bf eBf Т| w W г W4(0) при P pMQke и (0) Блок 14 осуществляет регулирование по закону ПИ - регулятора Д Т К ( р)+-i- Г( p)cit где р - соответственно максимально допустимое и измеренное значение давления пирогаза на выходе в. узел компримирования; Kg и Т{д - параметры настройки ПИ - регулятора, выбираются эксперименталь но; N(0) - значение функции жесткости, выданное регулятором на предыдущем цикле срабатывания блока 14. Таким образом, при условиях Pi ривим. у W и В В и р pineuce а W (0) на печах пиролиза стабилизируются значения температур, равные значениям функции жесткости, рассчитанным в блоке 16, б) wSf В Bf на печах стабилизируются значения температур, равные средней текущей жесткости.При условии рурмале. (О,)температура регулируется так,чтобы давление пиролиза на входе в узел давление пиролиза на входе в узел компримирования было равно максимально допустимому . Блоки 13, 16, 14 при условиях (а), (б) срабатывают циклически. Цикл срат: батывания блока 13 определяется динамическими характеристиками производства олефинов и составляет от 1 до 4ч. Цикл срабатывания блоков 16 и 14

меньше, чем цикл блока 13 и составляет от 15 до 60 мин.

В случае, если на производстве олефинов по каким-либо причинам наблюдается низкая выработка этилена (ниже заданной В/ ), то предлагаемое устройство понижает расход сырья, в результате чего концентрация этилена в пирогазе растет, также как растет и суммарная его выработка, пока она не достигнет заданной или регулируемые параметры не станут равными допустимым ограничениям. В случае, если выработка этилена вьпие заданной, то расход сырья повышается, в результате чего повышается выработка пропи лена и бути 1енов. Таким образом обеспечивается максимальная производиj тельность производства олефинов по товарным продуктам при заданном выпуске этилена. Путем соответствующего выбора параметров настройки блоков устройства оно может осуществлять управление печами пиролиза в услов1.ях,когда за- дается выработка пропилена и бутиленов. Предлагаемое устройство позволяет увеличить выработку целевых продуктов (этилена, пропилена, бутиленов) на 3,5%. Формула изобретения Устройство для автоматического управления пиролизньлми печами в установке производства олефинов, включаю узлы пиролиза, компромнрования и газоразделения, содержащее блок расчета среднего значения функции жесткости, первый вход которого связан с датчиками расхода сырья в каждый узел пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи сырья в каждый узел пиролиза, второй вход связан с датчиками температуры сырья на выходе из каждого узла пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи топлива, а также датчики общего расхода сырья в узлы пиролиза, расходов товарных продуктов после газоразделения и давления пирогаэёл на входе в узел компримирования, отличающеес я тем, что, с целью повышения выработки целевых продуктов, око снабжено блоками задания температур и расходов, индивидуальные выходы которых соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов на каждом узле пиролиза, блоком задания среднего значения функции жесткости, входы которого соединены с выходом блока расчета среднего значения функций жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход оединен с первым входом блока задания температур, два других входа коорого соединены с датчиком давления ирогаза и с выходом блока расчета

среднего значения функции жесткости, а входы блока задания расходов соединены с датчиками общего расхода .сырья и расходов товарных продуктов

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

свидетельство СССР 10 G 9/20, 1973.

свидетельство СССР

10 G 9/20, 1970(про

te/

,

Температуре (жесткостью

fMPKC

тпакс

Распад сырьа

jpAfffrt

Zf Суимаршй расыд сырья