Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи Советский патент 1982 года по МПК C10G9/20 G05D27/00 

(5) УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПИРОЛИЗА В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

1

Изобретение относится к устройсТ вам для автоматическог-о управления процессом пиролиза и может быть использовано при получении олефинов в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза, включающее в себя оптимизатор, датчики расходов водяного пара в змеевике и воды на закалку пирогаза, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения. Устройство поддерживает оптимальную подачу топлива в горелке печи в зависимости от относительного выхода целевых продуктов 1 }

Недостатком известного устройства является то, что оно не осуществляет управление тепловым режимом печи по температуре реакционной смеси на входе в радиантную секцию змеевика. Это приводит к тому, что

режим в печи отличается от оптимального, и производительность печи сни жается.

Известно также устройство для автоматического управления трубчатой

пиролизной печью, содержащее датчики и регуляторы расхода сырья и пара в печь, датчики темперахурм потока на входе и выходе радиантной

,Q секции змевика печи, соединенные через регуляторы с регулирующими клапанами, соответственно, на линиях подачи водородной фракции из отделения газоразделения на -ёход ради, антной секции печи и подачи топлива в горелки, блок задания средней величины управляющего сигнала, входь1 которого соединены с датчиками расхода сырья в печь и температуры

20 на входе в радиантную секцию, а выход - с первым входом блока задания температуры, второй вхрд которого связан через первый блок усреднения с вы ходом регулятора температуры потока на выходе радиантной секции, подкл(о ченного своей камерой задания к выходу блока ограничения, первый вход крторого соединен с. выходом блока задания температуры, а второй вход- с датчиком расхода сырья, датчик состава пирогаза на выходе печи, соединенный с блоком оптимизации 2 Однако при регулировании состава пирогаза на выходе из печи не учи тывается вибрация вала компрессора. Это снижает производительность .пиро лизной пени по целевым продуктам. Целью изобретения является повышение производительности печи. Поставленная цель достигается тем, что оно дополнительно содержит датчики расхода водородной фракции и вибрации вала компрессора, блок запаздывания, второй и третий усреднители, блок задания расхода пара, блок деления, элемент ИЛИ и ПИД-регулятор, при этом выход датчика виб рации вала компрессора параллельно подключен к первому входу элемента ИЛИ и к ПИД-реГУлятору, выход которого соединен.со вторым входом элемента ИЛИ, подключенного своим третьим входом к выходу блока оптимизации, выход элемента ИЛИ параллельно соединен с первым входом блока задания расхода пара, со вторым блоком усреднения и с первым входом бло ка запаздывания, подключенного своим вторым входом к датчику расхода пара, а выходом - к камере задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию, выход второго блока усреднения связан с первым входом блока деления , под ключенного своим вторым входом через третий блок усреднения к датчику расхода водородной фракции, а выходом - ко второму входу блока задания расхода пара, третий и четвертый входы которого связаны с датчиками соответственно расхода сырья и пара, а выход подключен к камере заг Дания регулятора расхода пара. На чертеже представлена принципиальная схема реализации дамного устройства. Устройство для производства олефинов включает в себя трубчатую печь t с радиантной секцией 2, отделения 3 и 4 соответственно компримирования и газоразделения. Устройство для автоматического управления содержит датчики 5 и 6 соответственно расхода сырья и пара, регуляторы 7 и 8, регулирующие клапаны 9 и 10 на линиях подачи сырья и пара в печь, датчик II и регу,лятор 12 температуры г отока на выходе радиантной секции змеевика печи, регулирующий клапан 13 на линии подачи топлива в горелки, блок Н задания расхода пара, блок IJ) запаздывания, датчик 16 и регулятор 17 температуры потока на входе в радиантную секциюJрегулирующий клапан 18 на линии подачи водородной фракции отделения газоразделения на вход радиантной секции печи, блок 19 задания средней величины управляющего сигнала, блок 20 ограничения, первый, второй и третий усреднители соответственно 21-23 блок 24 задания температуры, датчик 25 состава пирогаза на выходе печи, блок 26 оптимизации, элемент 27 ИЛИь датчик 28 и ПИД-регулятор 29 вибрации вала компрессора, блок 30 деления и датчик. 31 расхода водородной фрак- . ЦИИо Устройство работает следующим образом. Система регулирования температуры пирогаза на .выходе из печи, состоящая из датчика 11, регулятора 12, клапана 13 а также блоков 19, 20, 21 и 24, осуществляет ее стабилизации на максимально-возможном значении, ПИД-рёгулятор 29-вырабатывает управляк цее воздействие по температуре Т смеси на входе в радиантную секцию по закону ПИД-регулирования. В блоке 26 оптимизации осуществляется выработка оптимального управляющего воздействия по температуре на входе в радиантную секцию, В простейшем случае блок 26 представляет собой Экстремальный регулятор, поддерживающий максимум выхода какого-либо целевого продукта. Значение управляющего сигнала, вырабатываемого блоком 26, равно Тг. Сигналы Т И Т, поступают на первые два входа элемента 27, на третий Ёход которого поступает информация о текущем знамении величины вибрации вала компрессора. Если Нцзм 3oiAt О блок выбора пропускает только сигнал Т, вырабатываемый блоком оптимизации. Если Ни%м зслд, то блок выбора пропускает сигнал Т, вырабатываемый ПИЛ-регулятором, В блоках 22 и 23 осуществляется усреднение текущего сигнала с. выхо да элемента 27 ИЛИ, равного Т или Tj, и,текущего.значения ра схода вод родной фракции (f). В блоке 30 деления осуи1ествляется расчет коэффициента приведения сигналов Т и К - . В блоке 1 задания расхода пара о осуществляется рг&счет задания по ра ходу пара в пиролизную печь. Причем расчет ведется таким образом, чтобы заданное соотношение разбавитель (пар + водород): сырье поддерживалос постоянным: где Fft - управляющие воздействие по расходу пара; измеренное значение расхода сырья в печЬ} определенное в блоке 28 зна чение коэффициента приведения;текущее значение управляющего сигнала по температуре на входе в радиантную секцию, поступающее с элемента 27; о1зад заданное соотношение разбавитель: сырье. Исходя из расчетного значения управляющего воздействия на расходу пара Ff, и измеренного значения по расходу пара ; рЦ, формируется величина изменения задания регулятору ра хода пара в печь Fb Fn-p Блок 15 запаздывания служит для того,.чтобы заданное соотношение разбавитель: сырье поддерживалось на входе в радиантную секцию строго постоянным. Если бы блока запаздывания не было, то при изменении управляющего воздействия по температуре на входе в радиантную секцию, изменилась бы подача водорода в начало радиа|Нтной секции, а расход пара на входе в радиантную секцию изменился бы с некоторым запаздыванием. 6 равным времени прохождения пара через конвенционную секцию. Блок 15 запаздывания представляет собой пневмоемкость с переменным объемом. В зависимости от величины расхода пара в печь изменяется объем пневмоемкости, в результате чего изменяется время прохождения управляющего сигнала от элемента 27 к регулятору 17. Данное устройство осуществляет регулирование величины реакционной зоны процесса пиролиза за счет подами водорода в начало радиантной секции, позволяет устранить вибраг и пирогазового компрессора, тогда как при управлении.процессом с помощью известного устройства вибрация име-. ет место и для ее устранения требуется уменьшать температуру пиролиза и расход сырья в печь. Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить выработку олефинов на 0,5% и время работы печи на 150 ч. })ормула изобретения Устройство для автоматического управления процессом пиролиза в трубчатой печи с радиантной и конвекционной секциями, содержащее датчики.и регуляторы расхода .сырья и пара в печь, датчики температуры потока на входе и выходе радиантной секции змеевика печи, соединенные через регуляторы с регулирующими клапанами соответственно на линиях подачи водородной фракции из отделения газоразде-ления на вход рддиантной секции печи и подачи топлива в горелки, блок задания средней величины управляющего сигнала, входы которого соединены с датчиками расхода сырья в печь и температуры на входе в радилнтную секцию, а выход - с первым входом блока задания температуры, второй вход которого связан через первый блок усреднения с выходом регулятора температуры потока на выходе радиантной секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, первый вход которого соединен с выходом блока задания температуры, а второй вход - с датчиком расхода сырья, датчик состава пирогаза на выходе печи, соединенный с блоком оптимизации, отличающееся Тем, что, с целью повышения произво