Устройство для автоматического управления пиролизными печами Советский патент 1980 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПИРОЛИЗНЫМИ ПЕЧАМИ

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления пиролизными печами в производстве олефинов и может быть использовано для получения этилена, пропилена и , 5 других мономеров в химической и нефтехимичес кой промышленности..

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза, содержащее оптимизатор, датчики; О расходов пара в змеевик печи и воды на закалку пирогаза, измеритель отног сительного веса компонентов,регулятор подачи топлива и .блоки суммирования и умножения, поддерживает оптимальную15 подачу топлива в горелки печи в зависимости от относительного выхсэда целевых продуктов 1.

Известно также устройство для автоматического управления процессом 20 пиролиза в трубчатой печи, содержащее датчик расхода сырья, водяного пара, регуляторы соотношения и регулятор величины реакционной зоны процесса, связанный с регулирующим кла- 25 паном на линии подачи воды в змеевик. Устройство осуществляет изменение вели ины зоны реакции процесса путей воздействия на подачу воды в змее .вик 2 . -30

Наиболее Ьлизким к изобретению являетс я устройство для автоматического управле нШгТтроцессом пиролиза в трубчатой печи, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для .регулирования расходов сырья в змеевики печи и температуры продуктов пиpoлиз a на выходе из них, датчики давления .сырья на входы в печи и пирогаза в общем коллекторе; датчики температуры пирогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов, блоки вычитания, сравнения и логического сложения ИЛИ, сумматор/ счетч ики времени, программаторы и тумблеРМ D3 .

Недостатком известных устройств является то, что они не предусматривают управление переключением печей в зависимости от их состоянии, например закоксованность их пирозмеевиков и закалочно-испарительных аппаратов. Это снижает производительность печей по целевым продуктам.

Целью изобретения является повышение произвьдительйостй по ЦёлёйШ прбйук т atSf Г

Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит блоки рас;чета гидравлического сопротивления

печей, своими входами связанными с датчиками расходов и давлений сырья и давления пирогаэа в общем коллекторе, и последовательно соединенные блоки управления переключением печей ft расчета заданий регуляторам расхода сырья, входы первого из когорых соединены.с тумблерами и выходами логических блоков ИЛИ,своими входами связанными через блоки сравнения со счетчиками-времени, датчиками температур Пйрогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов и с выходами блоков расчета гидравлических сопротивлений, а входы второго соединены с выходами блоков вычитания, связанных с датчиками температур пирогаза на выходе из печей и закалочно-испарительных аппаратов, с выходом сумматора, соединненного с блоками вычитания, при этом индивидуальные выходы блоков расчета заданий.регулятором расхода сырья через програ1 1аторы, дискретно связанные также с индивидуальными выходами блока управления переключением печей, подключены к камерам заданий регуляторов расходов сырья.

На фиг, 1 изображена схема реализации предлагаемого устройства; на фиг. 2 графически представлен характер взаимосвязи параметров процесса, который используется в способе;изменение давления сырья на входе в печь в зависимости от времени работы печи {2а); изменение температуры продуктов пиролиза на выкоде из закалочно-испарительного аппарата в зависимсти от времени работы печи (26);изменение суммарного выхода олефинов (этилена,пропилена, бутиленов) в зависимости от времени работы печи 2в, на фи,Ге 3 - характер изменения температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов; изменение температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительного аппарата в зависимости от тёМп ёратуры на выходе из печи при постоянном расходе сырья За изменение температуры: продуктов пиролиза на выходе из закалочно- спарИтёльног6 anhapaTa в зависимости от расхода сьфья в печь при постоянной температуре на выходе иэ печи Зб.

Расходы сырья на каждую параллельно работающую печь 1 измеряют датчиKciMjU 2 и регулируют с помощью регуляторов 3 и регулирующих клапанов 4. Температура на выходе из каждой печи измеряется датчиком 5 и регулируется с помощью регуляторов б и регулирующих клапанов 7. Давление на входе в печь измеряется датчиками давления 8. Температура на выходе из каждого закалочно-испарительного аппарата 9 измеряется датчиками 10 температуры, .давлениепирогаза в общем коллекторе измеряется датчиком 11 давления. Информация от датчиков 8 и 11 давления и от датчиков 2 расхода поступает на входы блоков расчета гидравлического сопротивления печей 12, информация от датчиков 10 температуры, счетчиков 13 времени и выходой блоков 12 поступает на входы блоков

14сравнения. Выходы блоков 14 соединены со входами логических блоков

15ИЛИ. Информация с выходов блока 15 и тумблеров 16 поступает на входы блока 17 управления переключением печей. Информация от датчиков 5 и 10 температуры поступает на входы блоков 18 вьгчитaния выходы которых

5 являются входами сумматора 19 и блока 20 расчета заданий регуляторам расходов сырья. Выход сумматора 19 и отдельный выход блока 17 управления переключением также соединены со входами блока 20 расчета заданий. Входы программаторов 21 соединены соответственно с индивидуальными выходами блоков 17 и 20, а выходы программаторов соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов расходов сырья в печи.

Устройство работает следующим образом.

Регуляторы 3 и 6 стабилизируют соответственно расходы сырья в печи и температуры продуктов пиролиза на выходе из печей.

В блоках расчета гидравлического сопротивления пиролизных печей 12 определяется гидра.влическое сопротивпачей по формуле

р-р 4)-K--V. (1)

где - гидравлическое сопротивление

печи; Р - давление сырья на входе

в печь, кг/см-; P(j- давлениепродуктов пиролиза

в общем коллекторе, кг/см; F - -расход сырья в печь , кг/ч; К - коэффициент приведения размерностей выбирается экспериментально в пределах 0,5- 1,5 кг ч кг/см

Счетчики 13 времени определяют время работы каждой печи после очередного ремонта, предусмотренного технологическим регламентом . Блоки 14 сравнения сравнивают измененные значения температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов 9, текущего времени работы каждой печи после очередного ремонта и текущего гидравлического сопротивления каждой печи с их граничными значениями, обусловленными технологическим регламентом, и вырабатывают сигналы превышения этих предельных значений. Введение блоков 14 оОяснян,яется следующим. При пиролизе углеводородного сырья в пиролизных печах побочным продуктом является кокс. отлагающийся на стенках труб змеевиков и закалочно-испарительных аппара тов, В результате увеличивается сопро тивление потоку сырья,поступающему в змеевики печей, то есть увеличиваетс давление на входе в печь, уменьшаетс теплоотвод от продуктов пиролиза к охлаждающей жидкости в.трубках закалочно-испарительных аппаратов, что ведет к увеличению температуры на выходе из закалочно-испарительных ап паратов (фиг.2). Причем зависимости температуры на выходе из закалочно-и парительных аппаратов от закоксованности на порядок выше зависимости ее от температуры на выходе из печи и расхода сырья в печь (фиг.2иЗ) ДТ-77ДТ ДТ 7-7 ДТ. -г(3) Как только один- из этих параметров достигнет своего граничного значения, блоки 14 вырабатывают сигналы отклонения от технологического регламента по данным параметрам . V / V, mqy (5) t- 7/ max, (6) где , V и - текущие значения температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов, гидравлического сопротивления пе чи и времени работы печи после очередного ремон та соответственно; . (X ax iai( - граничные значения этих парамет ров, предусмотренные техрегламентом. Блоки 15 логического сложения ИЛИ осуществляют логическое сложение сигналов, поступающих от блоков 14 сравнения. Если хотя бы один из приведенных параметров, печи достиг свое го граничного значения, блок ИЛИ вырабатывает автоматический сигнал отключения печи. Тумблеры 16 предназ начены для выставления ручных сигналов отключения или включения в работ какой-либо печи. Блок 17 управления переключением печей выдает на nporj, рамматоры 21 импульсные сигналы отключения и включения печей в работу на основе сигналов, получаемых им от блоков 15 и 16. При поступлении в блок 17 управления от блоков ИЛИ автоматических сигналов отключения печей, блок вырабатывает импульсные сигналы отключения соответствующих

747880 печей,- при получении которых соотвётетвукзШйё ПрЬграйматоры 21 начинают уменьшать задания по расходу сырья на сббтвётствуйщйёрёгуляторы, например по линейному закону (°) где t - текущее время в минутах; К - коэффициент настройки программатора, выбирается в пределах 5-150 кг/ч/мин в зависимости от значения задания расхода сырья в ,, печь; FJ (о) - значение задания регулятору расхода сырья в печь до получения импульсного сигнала отключения печи. Если в блок 17 управления поступает только автоматические сигналы отключения печей; то он производит отключение закоксованных печей. Если же наряду с автоматическими сигналами отключения печей в блок 17 управления поступают сигналы от тумблеров о готовности соответствующего количества, печей и включение в работу, то блок управления вырабатывает также и импульсные сигналы включения новых печей в работу, причем импульсные сигналы отключения и включения вырабатываются синхронно,При получении импульсных сигналов ключения Печи соответствующий программатор начинает увеличивать задание по расходу сырья на включаемую печь от нуля до заданного значения . г например по линейному закону . f/B., 8) где t., - текущее время в минутах; - коэффициент настройки программатора, выбирается J в пределах 5-150 кг/час /мин з бкл переменное задание регулятору расхода сырья в печь во время включения печи. .Бпоп IV управления осуществляет акже отключение и включение печей зависимости от поступления в него игналов, при этом должно выполнятья соотношение ри включении новых печей; VeVs- pvMK ри отключении работающих печей; jjBitK .. ,6тил м 1 ри переключении печей N,v,R определяется из соотношения / 1 1 VB-T-(T-/ р:г),2 max mm - заданное от ручного зёщагтчика блока 17 управления переключателем печей значение

747880 расхода сырья на все пиролизные печи, кг/ч F V максимальное и минима max mm льное значение расход сырья на печь определяемые техрегламентом кг/ч соответственно; число работающих, печей, необходимое для распределения задания по расходу сырья на печи F, причем Npcigцелое число; текущее количество работающих печей в отделении пиролиза; ЙКА. PV4H. ручн. количество ручных сиг налов включения и отключения печей зада : ваемых тумблерами 16.. Программаторы 21 осуществляют снижение или увеличение заданий рЪгуля. торам расходов сырья 3 по законам (7 и (8) до тех пор, пока значения заданий по расходу сырья, выдаваемые программаторами во время включения и «vfoTlCA. ) или отключения печей () не достигнут расчетных заданийпо расходам сырья в печи, рассчитывае1.1ЫХ в блоке 20 расчета заданий - F,J DTK 3 где F - расчетное значение задания регулятору расхода j - ой печи, кг/ч. Блок 20 расчета заданий регуляторам расходов сырья рассчитывает зада ния регуляторам расходов сырья в печ в зависимости от суммарного значения перепада температур, определяемого в сумматоре 19 и текущих значений перепадов температур, определяемых блоками вычитания 18 : f-v.ssF- .1 дТ4 лгде ATj - перепад температур на закалочнр-испарйтельном аппарат е i - ой печи,С К - коэффициент распределения нагрузок, выбирается экспериментально в мраб пределах 0,5 - 2,0; ,1. uT.j - суммарный перепад тейпе ратур.Значения Npa8 и F передаются в блок 20 расчета заданий из блока 17 упоавления переключением печей. ЕСЛИ печь не работает,то заданное значение нагрузки на нее О, Таким образом,данное устройство позволяет плавно уменьшать или увели :чйвать. нагрузки по сырью на печи, стабилизировать нагрузку на узел компримирования продуктов пиролиза при переключении печей. Повышение производительности печей достигается за счет того, что малопроизводительная закоксованная печь отключается на выжиг кокса, а в работу включается новая печь с лучшими характеристиками (фиг. 1в), ДВ--Вр-6, (15) где BO суммарный выход олефинов (этилена, пропилена, бутиле нов) с новой печи, вес,% суммарный выход олефинов с закоксованной печи,вес,%. В момент времени t (фиг. 1в) закоксованная печь отключается на вы- жиГ кокса, а в работу включается новая печь. Внедрение предлагаемого устройства для автомати еского управления пиролизными печами позволит увеличить выход основных продуктов, примерно на 3 - 4% относительных. Формула изобретения Устройство для автоматического управления пиролизными печами, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для регулирования расходов сырья в змеевики печи и температуры пирогаза на выходе из них, датчики давления сырья на входе в Печи и ,; пирогаза в общем коллекторе, датчики температуры пирогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов, блоки вычитания, сравнения и.логического сложения ИЛИ, сумматор, счетчики времени, программаторы и тумблеры, отличак)щееся тем, что, с целью повышения производительности печей за счет исключения закоксованности их змеевиков, оно дополнительно содержит блоки расчета гидравлического сопротивления печей, своими входами связанные с датчиками расходов и давлений сырья и давг ления пирогаза в общем коллекторе, и последовательно соединенные блоки управления переключением печей и расчета заданий регуляторам расхода сырья, входы первого из которых . соединены с тумблерами и выходамй логических.блоков ИЛИ, своими входами связанными через блоки сравнения со счетчиками времени, датчиками температур пирогаза на йыходе из закалочно-испарительных аппаратов jt с выходом блоков расчета гидравлических сопротивлений, а входы второго соединены с выходами блоков вычитания, связанных с датчиками температур пирогаза на выходе из печей и закалОчно-испарИтельных аппаратов и выходом сумматора; соединенного с блоками вычитания, при этом индивидуальные выходы блоков расчета заданий регуляторам расхода сырья через про1грамматорь:, дискретно связанные с индивидуальными выходами блока управления переключением печей/ Ъодключены к камерам заданий регуляторов расходов сырья. Источники информ;ации. принятые во внимание при экспертизе 5 1.Авторское свидетельство СССР 585997, кл.С 10 G 9/20, 1970. 2.Авторское свидетельство. СССР 371268, кл. С 10 G 9/20, 1970.. 3.Авторское свидетельство СССР 338244, кл, С 10 G 9/20, 1969.

ffiSSirr- :--Q)

Г}|/4

мел Тзил

hT-fSOC

4/

. .

да

imiit

|fi-/-j7.

Фиг.г

к г

Гл г