Устройство для автоматического управления многопоточными печами пиролиза

(Ю ОИ ЕТЕН ЬСТВУ 78.СССР72. ТИЧЕС ПЕЧ 3 ра лятоачиадания ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧЮЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ21) 3384315/23-26(71) Институт газа АН Украинск.( 54)( 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОИАКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНОГОПОТОЧНЬИИИИ ПИРОЛИЗА, содержащее датчикихода сырья, связанные через регры расхода сырья с клапанами посыръя в печи пиролиза,. и блокдискретных оптимальных расходоиа печи, о т л и ч а ю щ е е с,тем, что, .с целью повьшения выхода целевых продуктов, оно дополнительно снабжено датчйками перепада давления в печи, сумматорами, блоками сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальных уровней переключения, при этом первый и второй входы каждо-. го сувиатора соединены с соответствую щими датчиками перепада давления и расхода сырья, а выходы каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, вторые и третьи входы которых связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков срав- Я нения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.Устройство работает следующим образом.С помощью регуляторов 2 устройство осуществляет стабилизацию расходов сырья каждого потока, измеряемых датчиками 1, на заданных уровнях, воздействуя на клапаны 3. На одном иэ потоков каждой печи по результатам измерений общего перепада давления на радиантиой части змеевика и ЗИА и расхода сырья, выполняемых соответственно датчиками 4 и 1, в сумматорах 5 определяется текущая величина перецада давления, пропорциональная закоксованности указанного (наиболее коксующегося) участка. Изобретение относится к регулироП,ванию расходов в потоке текущей средыв трубчатых печах, в частности автоматического распределения нагрузки меж;ду параллельно включенными технологическими аппаратами, например, много поточными трубчатыми печами пиролиза,и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности,Известно устройство.для автомати" 0ческого управления пиролиэными печами, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для регулирования рас"ходов сырья в змеевики .и температуры 15пирогаза навыходе из них, датчикиДавления сырья на входе печи и пирогаза в общем коллекторе 33.Недостаток данного устройствазаключается в сложности ело конструкцииеНаиболее близким к изобретениюявляется устройство для автоматичес-.кого управления многопоточными печами пиролиэа, содержащее датчикирасхода сырья, связанные через регуляторы расхода сырья с клапанами подачи сырья в печи пиролиза, и блокзадания дискретных оптимальных расходов сырья на печи ( 2 ).Недостаток известного устройствазаключается в том, что оно не обеспечивает высокого выхода целевого продук-,та.Извествное устройсзво, несмотря насложность вычислительныхблоков фор- З 5мирования значений уставок, не может. обеспечить оптимальное распределениенагрузки в течение кампании печи дажеесли применяемые вычислительные бЛокиспособны реализовать сложные алгорит.4 ОМы, базирующиеся на математическихмоделях процесса. это связано с наличием в реальных условиях производства значительной общей погрешностианалогового контура управления расходом по известной схеме, котораятолько по оценке погрешностей приборов равна 3,93 (2,5 - погрешностьконтура стабилизации, 3,5 - погреш.ность иэ ерения давлений и расчетауставок на ВУ), а при отсутствиикоррекции измерения расходов по дав:лению, плотности и температуре - онаможет превышать 5,2, Ошибка установ.ки и . поддержания расходасырья приэтом превыаает 0,54 т/ч (при максимальном значении шкалы расхода напоток .- 5,2 т/ч), что примерно равнооптимальному диапазону изменениянагрузки на поток в течение кампаниипечи. Крдме того, наличие ошибки 60оценки величины расхода сырья по дав..ленив на входе печк, которая к,концукампании печи может достигать0,25 т/ч (почти 5) и зависимостидавления на,входе ат изменения дав 65 лений в коллекторах сырья ( на 1- 2 ати ) и пирогаза (на 0,2-0,4 ати), приводит к тому, что вероятная зона установки и поддержания нагрузки в течение кампании печи может в 1,5- 2 раза превышать оптимальную зону (диапазон) изменения нагрузки за кампанию печи.Цель изобретения - повышение выхода целевых продуктов.Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено датчиками перепада давления в печи, сумматорами, блоками сравнения, блоками коррекции расходов сырья на печи и блоком задания дискретных оптимальных уровней переключения, при этом первый и второй входы каждого сумматора соединены с соответствующими датчиками перепада давления и расхода сырья, а выходы каждого сумматора подключены к первым входам блоков сравнения, вторые и третьи входы которых связаны соответственно с выходами блоков задания дискретных оптимальных расходов сырья и уровней переключения, а выходы блоков сравнения через блоки коррекции расходов сырья подключены к вторым входам регуляторов расхода сырья.На чертеже представлена принципиальная схема устройства для автоматического управления многопоточными печами пиролнза.Устройство содержит датчики 1 и регуляторы 2 расхода сырья в печи пиролиза, клапаны 3 подачи сырья, датчики 4 перепада давления в печи на радиаитной части змеевика и ЗИА одного иэ потоков каждой печи, сумматоры 5 для каждой печи, блок б задания дискретных оптимальных расходов, состоящий из одного задатчика .и повторителей со сдвигом или из повторителей со сдвигом, блок 7 задания диск ретных оптимальных уровней переключения, состоящий из задатчиков, блоки 8 сравнения для каждой печи, блоки 9 коррекции расходов сырья на печи.В блоках 8 выходы сумматоров 5 соответствующих печей непрерывно сравниваются с выходами блока 7, дискретные значения которых одновременно поступают на входы всех блоков 8, В результате сравнения текущего перепада давления, пропорционального закоксованности печи, с заданными дискретными оптимальными уровнями его (диапазон изменения.обоих сигналов за время кампании пе ф чи одинаков) на выход блоков 8 работающих печей пропускается один из выходов блока 6, дискретные значения которых одновременно поступают на входы всех блоков 8, выходкаждого 5 блока 8 пропорционален расходу. сырья, который соответствует оптимальному значению его для данного состояния (закоксованности) соответствующей печи. Выходы каждого блока 8 через ;д блоки 9 соответствующих печей пиролиза, где при необходимости выполняетдя одноразовая ручная коррекция расхода сырья с учетом индивидуаль-. ных характеристик печи в целом и каждого потока в отдельности, поступают на регуляторы 2 расхода сырья потоков, которые обеспеичвают стабилизацию расхода сырья на заданных оптимальных уровнях.30Поддержание оптимальных расходов на печах пиролиза в течение кампании достигается благодаря тому, что дискретные значения выходов блоков б и 7 задаются согласно оптимальной стра- З 5 тегии изменения расходов сырья в течение кампании, полученной при оптимизации процесса, выраженной матрицей оптимальных значений или кривой зависимости оптимальных уровней 40 расходов от перепада давления, пропор. ционального закоксованности (состоянию) печи пиролизаа устройство обеспечивает переключение указанных оптимальных уровней расходов сырья в оптимальных точках, Кроме того, разность между оптимальными заданными дискретными уровнями расходов сырья не менее, чем на 10-20 превышает зону нечувствительности контура управления расходами сырья, но изменения (умень- ение выхода целевых продуктов изья за время работы печи на одной з дискретных .заданных нагрузок в ечение кампании при этом не должно ревышать заданную велицину. иинималь 55 ная же разница между заданными дискретными уровнями перепада давления, обеспечивающая надежное переключение дискретных уровней оптимальных расходов в оптимальных точках, должна60 не менее, чем на 10-20 превышать зону флюктуаций и погрешности измерения перепада давления, а максимальная - обеспечивать более длительную работу печей на больших оптимальных 65.нагрузках, но изменение (Уменьшение) выхода целевых продуктов при этом не должно превюать заданную.величину при минимальных потерях.Так, для практической реализации, например на двухпоточных печах при пиролиэе пропан-бутановой смеси, разность между дискретными уровнями по расходу равна 0,15 т/ч на поток, что на 25 превышает зону нечувствительности контура управления рас . ходами сырья, а по перепаду давления, пропорциональному закоксованности - 0,11 ати (минимальное значение) и 0,15 ати (максимальное значение), что примерно в 1,5 раза превышает зону флюктуаций, вызываемых изменением температуры пиролиза и составом исходного сырья, и погрешности измерения. В Начале кампанИи, когда печь не эакоксована и гидравлическое сопротив ление радиантной части змеевика и ЗИА минимально, данное устройство пропускает в камеры задания регуляторов 2 расхода наибольшую величину оптимального расхода печи, равную 7,5 т/ч (3,78 т/ч на один поток)По мере закоксованности печи, когда текущий перепад давления; пропорциональный эакоксованности, превышает минимально заданное дискретное оптимальное значение уровня переключения, т . е. 0,15 ати, устройство пропускает в камеры задания регуляторов расхода новую (меньшую) величину оптимального расхода, равную 7,2 т/ч и т.д. при дальнейшем превышении текущего перепада давления величин 0,29, 0,42 и 0,53 ати оптимальные расходы на печах устанавливаются соответственно равнычи 6,9;6,6 и 6,3 т/ч, после чего печи отклю чаются на выжиг кокса. Время работы печей на каждой оптимальной нагрузке при этом составляют: 65 (7,5 т/ч);18 (7,2 т/ч), 10, (6,9 т/ч), 7 (6,6 т/ч) общего времени кампании печи. Концентрация. этилена впирогаэе, выход этилена из сырья.и суммарный выход целевых продуктов из сырья на каждой дискретной нагрузке соответственно изменяется в пределах: 24,4-27,1 вес., 30,7 -30,4 вес., .:48,3 - 48,0 вес. в условиях широкого диапазона изменения состава исходного сырья, т. е. от пропансырья до бутан-сырья. Указаннве изменения эа время работы на каждой иэ оптимальных дискретных нагрузок вызваны постепенными увеличением эакоксованности (гидравлического сопротивления) радиантной части зжевика и ЗИА печей и находятся в зоне погрешностей измерения датчиков качества (промышленных хроматогра 5 102 В 711ботклонения нагрузки печей от змае, чем при реализации данного устполученной оптималвной страегин ройстза.изменения ее в течение кампании Таким образом, потери выхода целе" приводят к увеличени потерв выход зых продуктов иэ сыръя при управлении целевых продуктов, которые к концу процессом с помаевв предлагаемого кампании при постоянной оптималвной 5 устройства на 0,2 зес.ииае, что нагрузке (7,6 т/ч) могут превышатв при .Фактжеской производителъйости 4 зесЭ, а при увеличении нагрузки до .отделения (цеха) ниролиэа но сырвв Ь,З т/ч - дополнителвно увеличивают 196000 т/г позволяет дополнителъно ея на 2,5 - 3 вес.В, что на порядок" получитв целевых продуктов 369 т/г..и о ЮЮЮФВ 4 ЭЮЮФил ююэфааУй ЮВЙ 4 ВВВВВЕВ р Н. Волов Ю В Ю В ВВ Э В Э В Ю 893/23 ВНИИПИ Гопо делам1.13035, ю ю а ю е юеваВю еиал ППП Составит елТехред А;А Тиразсударстзеиниэобретеии3 Фоскза, В-ЗВФВЮ ВФЮЮЮЮ 4 ВПатент, адианов Ворректор В,ЫВ ЮВ Ю ЭВ ЮЬ ЮВ Ю ЕЕ аВ ВВ Ю Ю ю утягаеС ЮЮ Юю авЮПодписноеомитета СССРткрытийуаккая наб., д. 4/5Фвеюувафввеюееевевев юлаевгород, ул. Проектная, 4