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

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления трубчатой пиролизной печью, перерабатывающей углеводородное сырье переменного состава в производстве олефинов, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза, содержащее датчик состава пирогаза, регулятор подачи топлива, расходомеры водяного пара на разбавление сырья и воды на закалку пирогаза. Устройство снабжено также блоком умножения, сумматором и оптимизатором и представляет собой систему оптимального регулирования подачи топливного газа в печь в зависимости от относительного выхода основных компонентов пирогаза 1.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи, содержащее датчики расхода сырья, водяного пара, регуляторы соотношения и регулятор величины реакционной зоны, связанный с регулирующим клапаном на линии подачи хладагента в змеевик 2.

Известно также устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью, содержащее блок оптимизации.

датчики и регуляторы температуры реакционной смеси на входе в радиантную секцию печи и выходе из нее, блок задания температуры на входе в радиантную секцию, блок ограничения давления на клапан подачи топлива в печь и регулятор расхода хладагента в печь 3.

Общим недостатком известных устройств является то, что при использовании их для

10 управления пиролизной печью температура пирогаза на выходе из печи регулируется без учета величины концентрации ацетилена в пирогазе, являющейся показателем переразложения сырья, а температура реакционной смеси на переходе из конвенционной секции пирозмеевика в радиантную регулируется без учета выхода основных компонентов пирогаза. Это снижает производительность пиролизпой печи.

20 Целью изобретения является повышение производительности печи.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено датчиком концентрации ацетилена в пирогазе,

25 блоком расчета температуры на выходе из печи, входы которого связаны с датчиками температуры на выходе из печи и концентрации ацетилена, а выход - с камерой задания регулятора температуры пирогаза и

30 блоком оптимизации, входы которого соединены с датчиками температуры пирогаза на выходе из печи, на выходе из конвекционной секции иирозмеевика и датчиком состава пирогаза, и блоком расчета температуры на выходе из коивекционной секции печи, входы которого связаны с выходами блока оптимизации и через блок ограничения температуры - с блоком расчета температуры на выходе из печи, а выход - с камерой задания регулятора температуры на выходе из конвекционной секции пирозмеевика. На чертеже представлена схема устройства. Устройство включает в себя систему стабилизации температуры пирогаза на выходе из печи, состоящую из датчика 1 температуры на выходе из печи, регулятора 2 температуры на выходе из печи, регулирующего клапана 3 на линии подачи топливного газа; систему стабилизации температуры реакционной смеси на переходе из конвекционной секции пирозмеевика в радиантную, состоящую из датчика 4 температуры на переходе, регулятора 5 температуры на переходе, регулирующего клапана 6 на линии подачи хладагента в конвекционную секцию; блок 7 расчета температуры на выходе из печи, связанный своими входами с датчиком 1 температуры и датчиком 8 концентрации ацетилена в пирогазе; блок 9 ограничения, вход которого подключен к выходу блока 7, а выход- к камере задания регулятора 2; блок 10 оптимизации, соединенный своими входами с датчиками 1, 4 и 11, соответственно,, температуры на выходе, температуры на переходе и состава пирогаза; блок 12 расчета температуры на переходе, два входа которого связаны с выходами блока 9 ограничения и блока 10 оптимизации, а выход- с камерой 5 задания регулятора. Устройство работает следующим образом. В блоке 7 расчета рассчитывается температура на выходе из печи по формуле: ГР Г Н-/%ЛС-«-СИ), -измеренная температура пирогаза на выходе из печи; Й1 - коэффициент, подбираемый экспериментально в пределах 5-50; - максимально допустимая концентрация ацетилена в пирогазе, задаваемая в пределах 0,1-0,5 вес.%; ац - измеренная концентрация ацетилена в пирогазе, вес.%. В блоке 9 ограничения производится сравнение величины ГР, рассчитанной по формуле (1), с величиной максимально допустимой температуры Г определяемой термостойкостью материалов и тепловой МОЩНОСТЬЮ печи, и определяется величина температуры Г которую необходимо поддерживать на выходе из печи, из условий: при ..,:(2) j-a тмак при ТР . (3) Полученное значение является заданием для регулятора 2 температуры. В блоке 10 оптимизации определяется величина суммы температур на выходе из печи и на переходе (Т + Гд), являющаяся характеристикой температурного профиля по длине радиантной секции пирозмеевика и, следовательно, характеристикой интенсивности процесса по закону: T + T (TI + TD I sig п {(Т- + TI) i /(),., г 1 /1 J. где Гп - измеренная температура на перехоце, С; I - номер расчета или измерения (в предлагаемом устройстве используются результаты только выполняемого и предыдущего щага); 2 - коэффициент, подбираемый экспериментально;п - количество основных товарных продуктов; / - номер товарного продукта; ц - цена товарного продукта; с - концентрация товарного продукта в пирогазе. В выражении (4) вместо критерия качества пирогаза в частном случае можно использовать величину концентраций этилена или пропилена в пирогазе. В блоке 12 определяется температура реакционной смеси на переходе из конвекционной секции пирозмеевика в радиантную по формуле Т1 Т + (5) Полученное значение температуры перехода поддерживается регулятором 5 путем воздействия на регулирующий клапан 6, установленный на линии подачи хладагента в конвекционную секцию пирозмееййка. Таким образом, при использовании предлагаемого устройства температура пирогаза на выходе из печи устанавливается на максимально допустимом уровне в условиях ограничений на концентрацию ацетилена и термостойкость материала труб пирозмеевика, а также системы их креплений. При этом путем изменения температуры реакционной смеси на переходе из конвекционной секции пирозмеевика в радиант