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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОЙ ПИРОЛИЗНОЙ ПЕЧЬЮ Изобретение относится к устройствам для автоматического управления трубчатыми пиролизными печами в производстве олефинов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Известно устройство для автоматическо го управления процессов пиролиза, включающее оптимизатор, датчики расходов водяного пара в змеевик и воды на закалку пирогаза, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения ll. Известно также устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печи, содержащее датчики и регуляторы температуры продуктов пиролиза и расхода сырья в печь, регулирующие клапаны, а также систему изменения величины реакционной зоны, состоящую из отсёкакяцих клапанов, установленных на линиях подачи топлива в отдельные ряды горелок, и узла управления клапанами, связанного с датчиком расхода . сырья 2 . Ойцим недостатком известных устройств является то, что они не осуществляют управление тепловым режимом пиролизной печи по температуре реакционной смеси на входе в радиантную зону змеевика. Это приводит к тому, что режим, устанавливаемый ими, отличается от оптимального и снижает производительность печи. Целью предполагаемого изобретения жляется псжышение производительности печи Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено блоком задания средней величины Ь(првалякадего сигнала, входы которого соединены с датчиками расхода сырья в печь и температуры на входе в радиантную секцию, а выход --С первым входом блока задания температуры, второй вход которого связан через блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из радиантной секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока задания температуры при этом камера задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию связана через блокоп тимизации с датчиком состава продуктов пиролиза. На фиг. 1 изображена схема реализации устройства; на фиг. 2 - график показывающий характерную зависимость выхода олефинов (этилена, пропилена, бутиленов) от температуры потока на входе в рациантную секцию при постоянной нагрузке по сырью и температуре потока на выходе из рациантной секции. Устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью с радиантной 1 и конвекционной 2 секциями содержит датчик 3 и регулятор 4 общего расхода сырья, датчики входной 5 и выхо ной 6 температуры потока в радиантной секции змеевика, соединенные через регулятор 7 и 8 соответственно с регулирующими клапанами 9 на линиях подачи реакционной смеси на вход радиантной секции и подачи топлива в горелки 1О, датчик состава продуктов пиролиза 11, блоки усреднения 12 и оптимизации 13, блоки за- Дания выходной температуры 14 и средне величины управляющего сигнала 15 на то ливный клапан 10 и блок ограничения 16 Выход блока задания выходной температуры 14 через блок ограничения ,16 связан с камерой задания регулятора этой темпе ратуры 8, а входы - с выходами блока ус реднения 12 и блока задания средней величины управляющего сигнала 15 на топливный клапан 10 Вход блока усреднения 12 соединен с выходом регулятора 8, а два входа блока задания средней величины управляющего сигнала 15 - с датчиком входной температуры 5 и датчиком расхода сырья 3, последний из которых соединен также со вторым входом блока ограничения 16. Вход оптимизатора 13 подключен к датчику состава продуктов пиролиза 11, а выход - к камере задания регулятора входной температуры 7. Работа предлагаемого устройства основана на особенности процесса пиролиза в трубчатой печи, характеризуемой тем, что выходы основных товарных продуктов {этилена, пропилена, бутиленов) повышаются, когда процесс осуществляют при минимальном времени пребьгеания смеси в реакционной зоне, а интенсивность обогрева реакционной зоны поддерживается на максимально-допустимом конструкцией .реактора значении. Работает устройство следукжпм образом. Регулятор 8 стабилизирует температуру продуктов пиролиза на выходе из радиантной секции змеевика, измеряемую датчиком 6, на заданном значении путем воздействия на регулирующий клапан 1О, установленный «а линии подачи топлива, а регулятор 7 - температуру потока на входе в радиантную секцию, измеряемую датчиком 5, путем воздействия на регулирующий клапан 9, установленный на линии подачи реакционной смеси непосредственно на вход радиантной секции пирозмеевика. Интенсивность обогрева змеевика определяется в данном, устройстве по степени открытия регулирующего клапана 1О на подаче топлива, которая пропорциональна средней величине PCD. управляющего сигнала Р, поступающего от регулятора 8 на этот клапан. Блок задания выходной температуры 14 осуществляет изменение задания регулятору 8 таким образом, чтобы средняя величина управляющего сигна-, ла PC р. поддерживалась на максимальнодопустимом значении. .Текущая средняя величина управлякяцего сигнала определяется в блоке 12 по формуле: ). - цикл усреднения, выбирается равным 1О-30 мин; Р{1.)-р- текущая абсолютная величина управлякздего сигнала, поступающего от регулятора 8. Блок задания выходной температуры 14 представляет собой ПИ-регулятор. Максимально-допустимая величи,на управляющего сигнала Р, поступающая в камеру задания этого блока, определяется для конкретного режима печи в блоке задания средней величины управляющего сигнала . 15 в зависимости от текущего значения расхода сырья F в печь и входной температуры потока TO в радиантной секции: max .c)-d(ve), (2) где а, b,c, d и - -параметры, подбираемые экспериментального для конкретной:.печи. Для двухпоточной печи пиролиза производительностью 7,5 т/час по бензину они имеют значения: 2-10 кг/°С 35ОО кг/час; 0,35 кг/см ; 1-104 час/см ; 450° с Величина заданного значения температуры, поступающая в -камеру задания ре57гулятора 8 из блока 14 задания темпера туры, в блоке ограничения 16 проходит проверку на допустимые пределы. Величина задания регулятору 8 определяется -в блоке 16 ограничения следующим образом ЗОЛ Т -t . зад mm гад тачПриТ где Т - величина задания температуры вырабатываемая блоком задания 14, иТ - допустимые пределы изменения выходной температуры, определяемые в зависимости от расхода сырья: (р-аО Т -0,0, г. л/ гт т 0(4+а(Р-о1э) (2,03.04 параметры, определяемые экспериментально для конкретной пeчи Для-двухпоточной печи пиролиза производительностью 7,5 т/час по бензину они имеют значения: fl, О, 02 0,ОО6} 780С Q,, 35ОО КГ/час; Ot Блок оптимизации 13 путем изменения задания Т регулятору этой температуры устанавливает на объекте значение входной температуры Т , соответствующее максимальному значению выбранного критерия эффективности, В качестве таког критерия может быть выбран выход одного из товарных продуктов на пропущенное сырье или сумма выходов каких-либо про- дуктов с учетом их стоимости. В простей шем случае блок оптимизации 13 может представлять собой экстремальный регуля тор. БЛОК оптимизации работает циклически, цикл его срабатывания выбирается не- сколько большим времени переходного про цесса в системе и для двухпоточной печи пиролиза бензина составляет 20-4О минут При изменении блоком оптимизации входной температуры д, блоки 14, 15 и 16 одновременно производят изменение 0 величин Р , Т и таким образом, чтобы на печи устанавливалась оптимальная выходная температура Т. Таким образом обеспечивается максимальная производительность печи для любой заданной, величины расхода сырья. Формула изобретения Устройство для автоматического упраЬления трубчатой пиролизной печью с радиантной и конвекционной секциями, содержащее датчик и регулятор расхода сырья в печь, датчики входной и выходной температуры потока в радиантной секции змеевика печи, соединенные через регуляторы соответственно с регулирующими клапанами на линиях подачи сырья со входа конвекционной на вход радиантной секции и подачи топлива в горелки, датчик состава продуктов пиролиза, блок усреднения и блок ограничения, связанный с датчиком расхода Сырья, блоки оптимизации и задания температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности печи за счет улучшения качества регулирования, оно дополнительно снабжено блоком задания средней величины управлякяцего сигнала4 которого соединены с датчиками расхода сырья в печь и температуры на входе в радиантную секцию, а выход - с первым шюдом блохя задания температуры, второй вход которого связан через блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из радиантной секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока задания температуры, при этом камера задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию связана через лок оптимизации с датчиком состава проуктов пиролиза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свдщетельство СССР № 385997, К.П. С ю G 9/20, 1972, 2.Авторское свидетельство СССР № 338244, кл. С 10 С, 9/2О, 1972 (прототип).