Способ автоматического управления процессом выжига кокса в трубчатой пиролизной печи

(50 4 С 10 С 9/20, С 05 Э 27/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,цВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ 3 4 мЕ . ТЙО гя(71) Научно-производственное объединение ВНефтехимавтоматика" и Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им.И.М.Губкина(56) Авторское свидетельство СССРУ 446537, кл. С 10 С 9/20, 1972.Авторское свидетельство СССРе 897836, кл. С 10 С 9/20, 1980801286616 А 1(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫЖИГА КОКСА В ТРУБЧАТОЙ ПИРОЛИЗНОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к способу автоматического управления процессом выжига кокса, может быть использовано в нефтехимии и позволяет увеличить эффективность времени работы печи эа счет снижения времени выжига кокса. Способ реализуется САР, включающей контур регулирования расхода воздуха в печи-датчик (Д) 6, регулятор (Р) 4 исполнительный механизм (ИМ) 3, контур регулирования расходапара в печь (Д 7, Р 5, ИМ 2), контур регулирова 1286616сия температуры смеси на выходе печи честве корректирующего сигнала подают изменением подачи в нее топливного сигнал по количеству выжигаемого кокгаза (Д 9, Р 10, ИМ 8), В камеру за- са с учетом концентрации газа выжига дания каждого из Р 4, 5, 10, в аукав на выходе печи. 1 ил., 1 табл.Изобретение относится к управлениюпроцессами нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано приавтоматизации процессов окислительнойрегенерации трубчатых печей. 5Целью изобретения является увеличение эффективного времени работы печи за счет снижения времени выжигакокса.На чертеже представлена схема,реализующая предлагаемый способ.В закоксованную пиролизную печь 1через регулирующие клапаны. 2 и 3 расхода подают соответственно воздух ипар. Регулирующие клапаны 2 и 3 расхода связаны через соответствующиерегуляторы 4 и 5 расхода с датчиками6 и 7 расхода воздуха и пара.Регулирование температуры в печиосуществляют путем изменения клапаном8 расхода топливного газа в обогревающие горелки. Температура на выходепечи контролируется датчиком 9, кото-.рый через регулятор 10 связан склапаном 8 расхода топливного газа, Составгазов выжига определяется датчиком 11состава газа. Показания датчиков 6 и 7расходов воздуха и пара, датчика 9температуры и датчика 11 состава газов поступают на входы устройства 1230управления выжигом кокса, где формируются уставки для регуляторов 4, 5и 10 расхода входуха, пара и топливного газа,Способ осуществляют следующим 35образом.Математическая модель процессаимеет следующий вид: г( ) (. -,)/1,е" (")Л 1+1-4)1+1,(вычисляется);приведенная длиназмеевика (задается);химический и динамический коэффициенты,вычисляемые по соотношениям: В - стехиометрический коэффициент (задается);Н - плотность кокса и газа (задается);0 - доля свободного объема змеевика (задается);Яр - расходы воздуха и пара навходе (на начальном временном интервале измеряют датчиками 6 и 7 расхода, напоследуЮщих Ц - постояннаявеличина, Я, = Я С/(0,21 С;) вычисляется);- индекс, соответствующий номеру интервала управления; )=Кое- константа скорости-Е /ртреакции окисления,где Н 1 у К(Т Е - энергия активации (задается); К - универсальная газовая постоянная (задается);К - предэкспонента (определяетсяпри адаптации);Т; - температура (на начальномвременном интервале измеряютдатчиком 9 температуры, напоследующих - определяют); Ь., 021/(Ц, +4 р) -концентрацйякислорола на входе на йачальгде где),( ф ,т ) - количество кокса вном временном интервале вычисляют по замерам , и Яр,на последующих - определяют);С (,) - концентрация кислородана выходе змеевика (измеряют 5датчиком 11 на начальном временном интервале при адаптации).Также задают максимальные температуру на выходе печи Т . и кон центрацию кислорода на входе СНа начальном временном интервале ( , " ) в моменты времени Г. иизмеряют концентрацию кислорода на выходе змеевиков С(р, ) С( ,с ), где р - время первого замера; время второго замера.Далее преобразуют систему (1),(2): подставляют (1) в (2) заменяют С ( Е +, ) на полученные в резуль тате замеров С( ) и С(С ,т ) и получают систему двух уравнений; 25 СИ) = К(КС. ),(3) 50 Ь С - количество кокса, которое должно выгореть на следующем интервале, Далее операции аналогичны для всех последуюших интервалов управления, поэтому используют индекс(для первогошага= 1),Прогнозируют скорость выжига кокса при этом интервале: К текуЩим знагде Со = С,(С ) - начальное содержание кокса.Из решения этой системы получают З 0 Кр и о - адаптируемые параметры.С (СР 1) 0,018; С И,с )01021 р 10 минф25 минфЕ = 1000;167.С,= 0,02; К = 6 х 10.Задают начальный временной интервал Е, - К, = 1,9 ч (т = О), Из (1) определяют С,( Р Ф ) = 0,017. Вычисляют максимально допустимую ско рость (ч ) выжига кокса:6.-Сй )д1и С,(, )где С, 1 Г (Р. ), 1 - известные 45ф величины; ч = 9,5.Задают С = ( С,(1, ) - С,(,проверяют ограничение (4) (еравнение максимально допустимой и прогнозируемой скоростей выжига): Оч-лС / - е )Е 1 (4) с - точность выполнения ограничения;- 0,01 ч 1 где й С /( ;,-;) - прогнозируемая скорость выжига кокса.Если условие (4) не выполняется, то изменяют дТ и аЯ , задают новые приращения и снова вычисляюти проверяют (4). Когда (4) выполнено, соответствующие вычисленные Т+ и Я в мо 1+ 1мент времени ; задают на печи истабилизируют регуляторами 10,и 4температуры и расхода воздуха довремени ,"+, , 0 р постоянен навсех интервалах управления.Выполнению условия (4) соответствуют на первом шаге Т = 619;36 мин.Далее для всех интервалов операции повторяются начиная с задания .Ь, при этом д =+ 1,Процесс считается завершенным,когда(5) Для определения этого момента при заданииаС проверяют условие (5). Если оно выполнено, то обжиг будет завершен на следующем интервале управления, и в момент времени ,ф 1 будет прекращена подача воздуха. Кроо ме того, при каждом задании приращений ,Т , А Яр проверяют условия;(7) чениям Т , Я, задают начальные приращения ь Т, ь((10 дС и 5 кг/ч) . Вычисляют Т 1. = Т 1 + ьТ+1 = Я +441 С 1 = Я, 0,21/ /(Я; + Яр). Иэ (1) выражают и определяют продолжительность временного интервала:с ткр, ) 1 сй), + +1/ ЫК(т;) С;1Если они оба выполняются, то следующий шаг управления также последний, поскольку исчерпаны возможности управления, При этом задают Т+ ют, а вычисляют при С; ( ;,1,) - 0,002 С, ; по (3 ) вычисляют Е,+, время прекращения подачи воздуха без проверки ограничения (4), Таким образом процесс будет завершен, когда С(, ) = О 002 СП ри м е р. Начальная закоксованность составляет 27. объема змеевика; расход воздуха 167 кг/ч; расход пара постоянен в течение всего процесса и составляет 1000 кг/ч; концентрация кислорода в паровоздушной смеси составляет 3 об.7.; температура на выходе печи 600 ОС; максимальная температура на выходе печи 20 730 С; максимальный расход воздуха 350 кг/ч. Первый анализ состава газов на выходе на содержание кислорода выполнен через 10 мин после начала выжига, второй - через 25 мин. Результат первого анализа - 1,8 об.Х О, второго - 2,0 об.7 О. Максимально допустимая скорость выжигакокса - 9,57/ч.Текущие значения температур на выходе и расходы воздуха на входе печи, которые устанавливают в начале каждого временного интервала, и время начала этих интервалов, в течение которых указанные параметры стаби лизируют, сведены в таблицу.Из таблицы видно, что скорость выжига кокса в течение всего процесса не превышает максимально допустимой и близка к ней с заданной точ ностью ( с = 0,1 Е/ч). На последнем временном интервале скорость выжига кокса существенно меньше, поскольку достигнуты максимальные значения температуры на выходе и расхода воз духа, и повысить интенсивность выжига путем их увеличения невозможно.Таким образом, способ позволяет определять на каждом интервале управления управляющие параметры, обес печивающие максимально допустимую интенсивность удаления кокса, При этом исключается прогар стенки змеевика, а время одного выжига сокращается не менее чем на 5 ч.Формула из об ретенияСпособ автоматического управления процессом выжига кокса в трубчатой пиролизной печи с использованием математической модели процесса путем регулирования расхода воздуха в печь, температуры смеси на выходе печи изменением расхода топлива и стабилизации расхода пара, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективного времени работы печи за счет снижения времени выжига кокса, по измеренным значениям расхода воздуха и пара рассчитывают концентрацию кислорода на входе печи, сравнивают измеренное значение температуры смеси на выходе печи и рассчитанную концентрацию кислорода на входе печи со своими максимально допустимыми значениями, измеряют дважды на заданном интервале времени содержание кислорода всмеси на выходе печи, по измеренным значениям температуры, расходов воздуха и пара и содержания кислорода определяют максимально допустимую скорость выжига кокса, задают необходимое количество выгоревшего кокса на следующем временном интервале и определяют температуру смеси на выходе и расход воздуха, при которых заданное количество кокса выгорит на следующем временном интервале с максимально допустимой скоростью и стабилизируют на этом временном интервале найденные значения температуры смеси на выходе печи и расход воздуха, а при достижений текущего значения температуры смеси на выходе печи и рассчитанного значения концентрации кислорода на входе печи своих максимально допустимых значе ний стабилизируют укаэанную температуру на максимально допустимом зна- чении и прекращают подачу воздуха при достижении величины выгоревшего кокса своего заданного значения.1286616 600 167 1,58 619 192 9,5 2,34 631 192 9,4 3,10 643 225 9,4 4,06 661 9,45 225 9,4 5,02 680 281 9,43 5,32 690 281 6,10 700 313 9,48 7,53 715 330 9,5 9,41 730 5,37 350 14,14 - окончание выжига кокса Составитель Г, Огаджанов Техред И.Попович Корректор М. Пожо Редактор А. Лежнина Заказ 7682/25 Тираж 464 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета- СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Время началаинтервала Температурана выходе, фС Расход воздуха, кг/ч. Прогнозируемаяскорость выжигакокса, У/ч