Устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью Советский патент 1980 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатых печах олефиновых производств и может быть использовано в химической и нефтехимической про мышленности. Известен ряд устройств для автомати- ческого управления пиролизньгми печами. Устройство для автоматического управ ления процессом пиролиза в трубчатой печи с радиантной секцией содержит регуляторы температуры продуктов пиролиза и расхода сырья, а также систему изменения величины зоны реакции. Система состоит из отсекающих клапанов на линиях подачи топлива и узла управления ими . Устройство для автоматического управ ления процессом пиролиза содержит систе му оптимального регулирования подачи топливного газа в печь, включающую в се бя датчик и регулятор температуры продуктов пиролиза Устройство содержит датчик расхода водяного пара в змеевик печи и воды на закалку пирогаза. Устройство осуществляет оптимальное регулирование подачи топлива в-горелки печи в зависимости от относительного выхода компонентов. Общим недостатком известных устройств является то, что их применение не обеспечивает поддержание оптимального температурного режима процесса по длине реакцион- ной части пирозмеевика с учетом фактора жесткости процесса, который является интегральной оценкой актов химических превращений. Кроме того, при управлении с использованием известных устройств не учитывается температура потока на входе реакционного змеевика. Указа нньге недостат ки снижают производительность печи по целевому продукту. Цель изобретения является повышение производительности печи за счет улучшения качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее да тчик температуры потока в начале реакци- онного змеевика, (датчики и регуляторы расхода пара в пароперегреватель и тем пературы потоков на выходах из реакционного змеевика и пароперегревателя, блок определения фактора жесткости процесса, блок расчета максимально допустимой тем пературы, дополнительно снабжено блоком задания температуры потока на вьжоде из подогревателя сырья, входы которого связаны с датчиками температуры на выходе из подогревателя и расхода пара в пароперегреватель, а выход - .с камерой задания .регулятора температуры на выходе подогревателя сырья, при этом блок определения фактора жесткости связан с датчиками расхода сырья и пара в печь, а также температуры потока на входе и выходе реакционного змеевика, а блок расчета максимально допустимой температуры входами связан с датчиками расхода сырья и пара в печь, а также температуры на входе реакционного змеевика, а вы .ходами - с. регулятором темпе{Ьатуры на выходе реакционного змеевика. Схема устройства представлена на чер теже. Устройство включает всебя блок 1 оп ределения фактора жесткости процесса, входы которого связаны с датчиками 2соответственно температуры потока на вы ходе змеевика, температуры потока в начале реакционного змеевика, расхода пара в пароперегреватель и расхода бензина в по догреватель сырья, а выход с камерой задания регулятора 6 расхода пара в пароперегреватель. Входы блока 7 расчета максимально допустимой температуры потока на выходе из реакционного змэевика подключены к датчику 3 температуры по тока в начале реакционной зоны, датчику 4 расхода,пара в пароперегреватель и датчику 5 расхода бензина в подогреватель сырья, выход - к камере задания ре гулятора 8 температуры потока на выходе из реакционного змеевика. Вход регулятора 8 соединен с датчиком 2 температуры, а выход - с клапаном 9, установлен ным на линии передачи топливного газа в обогревающие горелки. Вход регулятора Ю температуры пара на выходе наропере гревателя связан с датчиком 11 температуры пара на вькоде пароперегревателя, а выход - с регулирующим клапаном 12, устайовленным на линии подачи хладаген- та, нйпример воды, в пароперегреватель. Входы блока 13 задания температуры сырья на выходе подогревателя сырья свя заны с датчиком 14 температуры сырья на выходе подогревателя сырья и датчиком 4 расхода сырья, а выход подключен к камере задания регулятора 15 температуры сырья на выходе подогревателя сырья Вход регулятора 15 связан с датчи- . ком 14 температуры, а выход - с клапаном 169 установленным на линии подачи воды в подогреватель сырья. Вход регулятора расхода пара в пароперегреватель подключен к датчику 4 расхода пара, а выход - к регулирующему клапану 17, установленному на линии подачи пара в пароперегреватель. Устройство работает след юшим образом. На регуляторе 1О устанавливается задание, определяющее температуру пара на выходе пароперегревателя, которая поддерживается в контуре регулирования (датчик 11 температуры нара, регулятор 10, регулирующий клапан 12). БЛОК 13 задания температуры сырья на вькоде подогреватетш сырья устанавливает задание для регулятора 15 температуры сырья на выходе подогревателя сырья, рассчитанное по следующему закону: Tc-V- t( T,T,p., где .- условная температура начала пиролиза (650 С)| QJ, - измеренный расход пара в пароперегревательG J, - максимально допустимый расход пара в пароперегреватель; Kj - коэффициент, подбираемый экспериментально (KI 0,01 - 0,04 Заданная температура поддерживается в контуре (датчик 14 температуры сырья на выходе подогревателя сырья, регулятор 15 температуры сьфья на выходе п6 догревателя- сырья, регулирующий клапан 16).Бло/Г определения кe(fтkocти ycTiaHaB- ливает задание для регулятора 6 расхода пара в пароперегреватель, рассчитанное по . урмупв: г г й / Jilljbix f, pU nj 5 где t, - функция жесткосги процесса гга релиза (выбранная эксперименттально); Tf, - температура потока в начало р акционной зоны; вых температура продукта пиролиза О J, - расход сырья в подогреватель сырья; Kg - коэффициент, выбираемый экспе риментально (Kj, 0,1 - 0,5). Заданный расход поддерживается в кон type регулирования датчик 4 расхода пар в пароперегреватель, регулятор 6 расход пара в пароперегреватель, регулирукидий клапан 17)„ Максимально допустимая температура продуктов пиролиза рассчитьгоается в блок 7 расчета максимально допустимой темпе paTyj)bi продуктов пиролиза по формуле: К ,Т вых q-200t где Q - суммарный расход сырья и па ра в реакционный змеевик; Ка- коэффициент, подбираемый эксп риментально К коэффициент, подбираемый эксп риментально для двухпоточной пиролизной печи крнструкции ВНИПИНефть, производительнос тью 80ОО кг/ч 10 - 2 « 10 К4 - 1,3. Полученное значение является значением для регулятора 8 температ фы потока на выходе из реакционного змеевика. Таким образом, устройство обеспечивает ведение процесса при постоянной жесткости и максимально допустимой тем пературе потока на выходе из реагахионно го змеевика, что согласно современным представлениям о химико-кинетическом м ханизме пиролиза обеспечивает высокую производительность -печи. Промышленные испытания устройства двухпоточной печи пиролиза бензина показали результаты, приведенные в таблице 89.6 Предварительные экспериментальные испытания, проведенные на Полоцком производственном объединении Полимир. по казали также его работоспособность и эффективность,, Внедрение данного устройства в промышленность в соответствии с экспериментальными данными позволит увеличить выработку основных товарных продуктов в среднем на 12% относительных. На производстве олефинов мощностью 6О тыс. т/год этилена, ЗО тыс. т/год пропилена и 20 тыс. т бутиленов в год это даст экономию; 0,12 140-60000 + 0,12-140«ЗОООО + -i- ОД2-8О200ОО 1704ООО руб., где 14О руб/т, 140 руб/т и ВО руб/т соответственно цена 1 т этилена, пропилена и бутиленов. При затратах на внедрение устройства в промышленность, необходимых для разработки и изготовления нестандартных блоков устройства и выполнения монтажных и наладочных работ, равных примерно 2ОО тыс.руб, общий экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства составит: 0,2 1,5 млн. руб в год Формула изобретения Устройство дла автоматического управления трубчатой пиролизной печью, содержащее датчик температуры потока в начале реакционного змеевика, датчики в регуляторы расхода пара в пароперегреватель и температуры потоков на выходах из реакционного змеевика и пароперегревателя, блок определения фактора жесткости процесса и блок расчета максимально допустимой температ ры, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности печи за счет улучшения качества регулирования оно дополнительно снабжено блоком задания температуры потока на выходе из подогревателя сырья, входы которого связаны с датчиками температуры на зыходе из подогревателя и расхода пара в пароперегреватель, а выход - с камерой заданна регулятора температуры на Ьыходе подогревателя сырья, при этом блок определения фактора жесткости связан с датчиками расхода сырья и паря в печь, а также температуры по- . тока на входе и вьвсоде реакционного змеевика, а блок расчета максимально допустимой температуры входами связан с датчиками

расхода сырья и пара в печь, а также температуры на входе реакционного змеевика, а выходом - с регулятором температуры на выходе реакционного змеевика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР NO 338244, кл. В 01 J З/ОО, 28.07.72.

2.Авторское свидетельство СССР N9 385997, кл. С 1О Q 9/20, 04.11.73 (прототип).