Устройство для автоматического управления трубчатой пиролизной печью

Союз СоветскмрСоцнапнстмческмиРеспублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1753890(23) Приоритет но делам иэобретений и отнрытнй(71) Заявитель Обтцим недостатком известных устройствявляется то, что они не осуществляют управление тепловым режимом пиролизнойпечи по температуре реакционной смесинв входе в радиантную зону змеевика. Этоприводит к тому, что режим, устанавливаемый ими, отличается от оптимального иснижает производительность печи,Целью предполагаемого изобретения является повышение производительности печи,Поставленная цель достигается тем,что устройство дополнительно снабженоблоком задания средней величины Июравлякзцего сигнала, входы которого соединеныс датчиками расхода сырья в печь и тем-пературы на входе в радиантную секцию,а выход - ,с первым входом блока заданиятемпературы, второй вход которого связанчерез блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из рвдиантнойсекции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока заданиятемпературы при этом камера задания реИзобретение относится к устройствамдля автоматического управления трубчатыми пиролизными печами в производствеолефинов и может быть использовановхимической и нефтехимической промышленности,Известно устройство для автоматического управления процессов пиролиза, включающее оптимизатор, датчики расходов водяного нара в змеевик и воды на закалкуОпирогвэв, измеритель относительного весакомпонентов, регулятор подачи топлива иблоки суммирования и умножения 111.Известно также устройство для автоматического управления трубчатой пиролиэ 15ной печи, содержашее датчики и регуляторы температуры продуктов пиролиэв и расхода сырья в печь, регулируюшие клапаны,а также систему изменения величины реакционной зоны, состоящую из отсекающихклапанов, установленных на линиях подачитоплива в отдельные ряды горелок, и узлауправления клапанами, связанного с датчиком расхода сырья 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОЙ ПИРОЛИЗНОЙ ПЕЧЬЮ3 7538 гулятора температуры потока на входе в радиантную секцию связана через блокоптимизации с датчиком состава продуктов пиролиза.На фиг. 1 изображена схема реализа 5 ции устройства; на фиг. 2 - график показывающий характерную зависимость выхода олефинов (этилена, пропилена, бути ленов) от температуры потока на входе в радиантную секцию при постоянной нагрузке по сырью и температуре потока на выходе иэ радиантной секции.Устройство дпя 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 выходной 6 температуры потока в радиантной секции змеевика, соединенные через регулятор 7 и 8 соответственно с регулирую- шими клапанами 9 на линиях подачи реакционной смеси на вход радиантной секции и подачи топлива в горелки 10, датчик состава продуктов пиролиза 11, блоки усреднения 12 и оптимизации 13, блоки за дания выходной температуры 14 и средней величины управляющего сигнала 15 на топливный клапан 10 и блэк ограничения .16. Выход блока задания выходной температуры 14 через блок ограничения .16 связан с камерой задания регулятора атой температуры 8, а входы - с выходами блока усреднения 12 и блока задания средней ве личины 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 4 О 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 7.45Работа предлагаемого устройства основана на особенности процесса пиролиэа в трубчатой печи, характеризуемой тем, что выходы основных товарных продуктов (атилена, пропилена, бутиленов) повыща ются, когда процесс осуществляют при минимальном времени пребывания смеси в реакционной зоне, а интенсивность обогрева реакционной зоны поддерживается на максимально- допустимом конструкцией, 55 .реактора значении.Работает устройство следуюп;:;м образом,90 фРегулятор 8 стабилизирует температурупродуктов пиролиза на выходе из радиантной секции змеевика, измеряемую датчиком 6, на заданном значении путем воздействия на регулирующий клапан 10, установленный жа линии подачи топлива, арегулятор 7 - температуру потока на входе в радиантную секцию, измеряемую датчиком 5, путем воздействия на регулирующий клапан 9, установленный на линииподачи реакционной смеси непосредственно на вход радиантной секции пирозмеевика. Интенсивность обогрева змеевика определяется в данном устройстве по степени открытия регулирующего клапана 10на подаче топлива, которая пропорциональна средней величине Р , управляющегосигнала Р, поступающего от регулятора 8на атот клапан. Блок задания выходнойтемпературы 14 осуществляет изменениезадания регулятору 8 таким образом,чтобы средняя величина управляющего сигна-,ла Р поддерживалась на максимальнодопустимом значении,.Текущая средняя величина управляющего сигнала Р, определяется в блоке 12по формуле:.,= - . Ф. иогде 6 - цикл усреднении, выбирается равным 10-30 мин;Рф= Я - текущая абсолютная величина управляющего сигнала, поступающего от регулятора 8.Блок задания выходной температуры 14представляет собой ПИ-регулятор. Максимально-допустимая величина управляющего сигнала Рф", поступающая в камеру задания этого блока, определяется дляконкретного режима печи в блоке заданиясредней величины управляющего сигнала15 в зависимости от текущего значениярасхода сырья Р в печь и входной температуры потока То в радиантной секции:Р,=а+ Ьг- с)+ 3 (т,- Е);где о, Ь,с, с 1 и 6 - параметры, подбираемыеакспериментального для конкретной:печи.Для двухпоточнойпечи ниролиза производительностью 7,5 т/час па бензину ониимеют значения;3 = 210 кг/Ссм;С = 3500 кг/час;с035 кг/смЬ = 110 4 час/см;ф 450 СВеличина заданного значения температуры, поступающая в камеру задания ре(6) 20 5гулятора 8 из блока 14 задания температуры, в блоке ограничения 16 проходит проверку на допустимые предельь Величина задания регулятору 8 определяется в блоке 16 ограничения следующим образом:1 1аА=п;и ПРИ п, Т (4) ЪаД па и п)зи ГтаЧ где Т - величина задания температуры,вырабатываемая блоком задания 14, Т " 11иТ" - допустимые пределы изменениявыходной температуры, определяемые взависимости от расхода сырья: 1 =а ф а (Г-д) Т =4+ Ог ( Р - О 1 (7) где ООг,а,Од- параметры, определяемыеэкспериментально для конкретной печи, дЛля двухпоточной печи пиролиза производительностью 7,5 т/час по бензину ониимеют значения: э = 760 С аг = Оф 006 во= 3500 кг/час; 04 = 780 С Блок оптимизации 13 путем изменения задания Трегулятору этой температуры устанавливает на объекте значение входной температуры То, соответствуюшее максимальному значению выбранного критерия эффективности. В качестве такого критерия может быть выбран выход одного из товарных продуктов на пропущенное сырье или сумма выходов каких-либо про-щ дуктов с учетом их стоимости, В простейшем случае блок оптимизации 13 может представлять собой экстремальный регулятор. Блок оптимизации работает циклически, цикл его срабатывания выбирается не- сколько большим времени переходного процесса в системе и для двухпоточной печи пиролиэа бензина составляет 20-40 минут.При изменении блоком оптимизации входной температуры ", блоки 1415 м и 16 одновременно производят изменение 6величин Р", Т и Тод таким образом, чтобы на печи устанавливалась оптимальная выходная температура 7, Таким образом обеспечивается максимальная производительность печи для любой заданной. величины расхода сырья,Формула изобретения Устройство для автоматического управ- ления 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 пиролиэа, блок усреднения и блок ограничения, связанный с датчиком расхода сырья, блоки оптимизации и задания температуры, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения производительности печи за счет улучшения качества регулирования, оно дополнительно снабжено блоком задания средней величины управлякнцего сигнала, вход.- которого соединены с датчиками расхоье сырья в печьи температуры на входе в адиантную секцию, е выход - с первым входом блока задания темперетуры, второй вход которого связан через блок усреднения с выходом регулятора температуры потока из редиантнсй секции, подключенного своей камерой задания к выходу блока ограничения, вход которого соединен с выходом блока задания температуры, при этом кемере задания регулятора температуры потока на входе в радиантную секцию связана через блок оптимизации с датчиком составе продуктов пиролиза. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР385997, кл. С 10 С 9/20, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР338244, кл, С 10 С 9/20, 1972 (прототип).. Муск 43/21 ТирБНИИПИ Госупо делам из 113035, Москва кав ноеССР/5 лиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 СоРедактор Л, Курасова Те 545 Подл ис рственного комитета С бретений и открытий