Способ управления пуском установки жидкофазного окисления углеводородов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1) С О 7 В 33/ОО а О л ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Уфимский нефтяной институт (72) А,И,Кобяков, В.С.Балакирев и А.Г.Левин(56) Авторское свидетельство СССР 9 804617, кл, С 07 В 33/00, 1979.Авторское свидетельство СССР1031097, кл. С 07 В 33/00, 1982, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОМ УСТАНОВКИ ИЩКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ(57) Изобретение относится к автоматизации процесса пуска установки жидкофаэного окисления углеводородов, может быть использовано в химической промьппленности и позволяет интенси-. фицировать процесс и повысить безопасность его пуска. Устройство, реалиэующее способ управления процессомпуска установки содержит контур регулирования расхода хладагента в конденсатор 9, датчик (Д) 12, регулятор(ИМ) 24, контур регулирования скорости разогрева реактора 1 по температуре в его зонах (Д 2 температуры,вычислительные блоки 3,4 Р 5 скорости, ИМ 6 на линии подачи на разогревреактора), контур регулирования разности средней и минимальной температуры в реакторе с учетом перепадатемператур гаэожидкостного потока(вход и выход конденсатора) воздействием на пульсирующую подачу воздухав нижнюю часть реактора 1 (Д 2, вычислительный блок 3, сумматор 7, Р 8разности средней и минимальной температуры, генератор 6, связанный черезР 15 перепада температур и сумматор14 с Д 10 и 11 температур).ил.,многозонным термодатчиком.Величина Т, характеризует в целом состояние процесса разогрева реактора в данный момент времени. По этой величине в вычислительном блоке 4 определяют скорость разогрева, например, по Формуле конечных разностей- .з 3. д 1:,(2)Тср) Тср-1 ) где Т (1) и Тс (- ) - средняяср 1ъ,температура в моменты времении 1, соответственно, 1 = 1,2,Сигнал Т, с выхода блока 4направляют на вход регулятора 5, накоторый подают также и задание Т,по скорости разогрева реактора. Врегуляторе сигналы сравнивают, вычисляют их разность ЬТ, =Т, -Т (3)сри по этой величине формируют выходной сигнал М,который подают на регулирующий орган 6 подачи пара на разогрев реактора, тем самым стабилизируяскорость разогрева реактора на заданном значении Т,р.Пульсирующую подачу воздуха в реактор осуществляют с помощью регулирующего органа 17, Для этого на выходе генератора 6 Формируют периодический сигнал О, например, вида О = О+ О, з 1 пц где И - частота колебаний;О - постоянная составляющая;О - амплитуда колебаний;- время,Сигнал О направляют на исполнительный механизм 17 регулирующего органа, который управляет пульсационной подачей воздуха с постоянной составляющей С, и амплитудным значением О,. Способ осуществляется следующимобразом. 45 Греющий пар подают в теплообменники 23 зон реактора. Регулирующим органом 6, изменяя расход пара, стабилизируют скорость разогрева реакто ра, Для этого датчиками 2 измеряют температуры в зонах углеводородного слоя. Сигналы Т" (1 = 1,2п;Ц1,2п 1) от многозонных датчиков 2 подают на вход вычислительно го блока 3, в котором определяютсреднюю температуру Т, по формуле:О тТ (1) В условиях воздействия возмущений на процесс разогрева (изменение гидро- динамики газожидкостного слоя реактора, колебания параметров греющего пара и перемешивающего воздуха, нестационарности характеристик теплообменников и воздухораспределительного устройства реактора) для сохранения требуемой интенсивности процес 113283Изобретение относится к автоматизации пусковых процессов химической технологии и может быть использовано в химической промьппленности при авто 5 матизации пусковых процессов разогрева жидкофазного реактора с углеводородным слоем - потенциально взрывоопасного объекта управления,Целью изобретения является интенсификация и повьппение безопасности процесса пуска.На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа управления, 15Схема содержит реактор 1 жидкофаэного окисления углеводородов, многозонные датчики 2 температуры, размещенные в зонах реактора, вычисли тельные блоки 3 и 4, регулятор 5 ско рости разогрева реактора, регулирующий орган 6 подачи пара на разогрев реактора, сумматор 7, регулятор 8 разности средней и минимальной температур, конденсатор 9, датчики 10 25 и 11 температуры газожидкостного потока .до и после конденсатора, датчик 12 расхода охлаждающего агента,регулятор 13 расхода хладагента в конден сатор,сумматор 14, регулятор 15 30 перепада температур газожидкостного потока, генератор 16 периодических колебаний, исполнитель- . ный механизм 17 с регулирующим органом на линии подачи воздуха в реактор, вычислительный блок 18, регулятор 19 разности максимальной и средней температур, логические блоки 20 и 21, регулирующий орган 22 подачи пара в теплообменники 23 эон реак тора и регулирующий орган 24 подачи охлаждающего агента в конденсатор.(6) мин = Тс - Тмин Датчиком 12 измеряют расход охлаж дающего агента. Сигнал с выхода датчика 12 подают на вход регулятора 13, который с помощью регулирующего органа 24 стабилизирует расход охлаж дающего агента на заданном значении. Оп(с 1) =Оп(ь 1-1) К(и мин ( 1) 1 ,нвн 150 з 13283 са разогрева необходимо корректировать параметры пульсирующей подачи воздуха. В предлагаемом способе такая корректировка выполняется по от клонению величин, характеризующих гидродинамический и тепловой режим слоя углеводородов от их заданных значений, В качестве корректирующих параметров приняты постоянная состав ляющая О и амплитуда пульсаций О а корректирующих - минимальная Тмин и средняя Т температуры, характесрризующие тепловой режим разогрева реактора, и перепад температуры ьТгазожидкостного потока на конденсаторе, характеризующий гидродинамическую обстановку в слое углеводородов.В вычислительном блоке 3 одновременно с средней температурой Тср определяют также и минимальную Т в реакторе по формуле Тм=мин Т; , (5)1 е С 1,п 1, е Г 1,щ где и - количество эон в реакторе;щ - количество точек, в которыхпроизводится измерение температуры в 1-й зоне.С выхода блока 3 сигналы Т ис Тнаправляют на сумматор 7, на выходе которого формируют сигнал ЬТм - разность средней и минимальной температур: Сигнал Тнаправляют на вход регулятора 8, куда подают также задание Ь Т . Значение величины40 ЕТ характеризует температурную неоднородность слоя, а а Т опре -ъ,минделяет допустимый уровень неоднород-. ности температурного поля слоя углеводородов. По результатам сравнения 45 величин Т, с й Ткорректируют амплитуду пульсирующей подачи воздуха, например, по формуле К параметр регулятора настраивается опытным путемПостоянную составляющую пульсаций подачи воздуха корректируют в регуляторе 15 следующим образом. Датчиками 10 и 11 изменяют температуру газожидкостного потока на выходе иэ реактора и после конденсатора. Сигналы Тг и Тс выхода датчиков 1 О и 1 направляют на вход сумматора 14, в котором вычисляют перепад температур газожидкостного потока в конденсаторе:(8) Затем сигнал ЬТ,с выхода сумматора 14 подают на вход регулятора 15,на второй вход которого подают заданиеТпо перепаду температур наконденсаторе, В регуляторе 15 корректируют постоянную составляющую пульсирующей подачи воздуха по формуле О Р )-О .,) К,(аТ, (9)"О ( ) и О (ь,) - выходные сигналы регулятора в моментывремении ,р,Т, - входной сигналрегулятора вмомент временил,где ЬТ.(";) О (ь) иО входной сигнал регу-.1 лятора в момент времени Твыходной сигнал регулятора в моментылвремени ь и ь(1=1,2, ,); Регулирование температуры в зонах . реактора выполняется так, чтобы обеспечить интенсивное протекание процесса разогрева углеводородной массы и вместе с тем не допустить в зонах возникновения областей локального перегрева углеводородного сырья, Последнее опасно возникновением аварийных ситуаций, связанных с неуправляе"мым процессом разложения гидропере-киси ИПБ.Реализация этой части способа выполняется с помощью однотипных контуров управления. На чертежеприведен один иэ таких контуров - для верхней зоны реактора. Рассмотрим работу этого контура управления.Сигналы т, ( = 1,2и) От многоэонного термодатчика 2 в верхней 1 О зоне реактора подают на вход вычис= лительного блока 18, В этом блоке опредсляют максимальную температуру Т а для верхней (в общем случае1,2п) зоны реактора по формуле ся опытнымпутем) .В ходе разогрева всегда выполняется условие Т Макс ) Т с,401Одновременно с выхода блока 18 сигнал Т макс подаюткого блока 20, на второй вход которого подают граничное задание Тгртемпературы в реакторе, В блоке 20 сравнивают значение текущей макси - мальной температуры реактора с граничным заданием Т и по резульгр.мокстатам сравнения формируют сигнал по следующей формуле;50 О, если Т;Ь мокс гр, мокс гр, макс 1, если Т,(12) 1,2, ,и Сигнал . подают на вход логического блока 21, на второй вход которого подаюг сигнал Е,(ь) с выхода ре е1 П 1 1; (10)20 Сигнал Т, подают на вход регулятора 19. На второй вход регулятора 19 подают с выхода блока 3 сигнал Тср средней температуры в реакторе. На выходе регулятора 19 формируют сигнал 2 например, по формуле7- (" ) 2 ("-) с( ,а. Тс ) р где 2.,(ь:) и 2,(о , ) - выходной сигнал регулято- ,ра в моментывремени с"иьК - параметр регулятора (ус 35танавливаетуяятора 9. о значению сигналови 2, в блоке 21 формируют сигнал У на изменение подачи пара в теплообменник верхней в общем случае 1-й 1=12, 1) зоны реактора, по следующей формуле: 7 , если , = 0; О, если . = 1. Таки-,; образом, в случае, когда текущая максимальная температура в зоне реактора меньше граничного задания, расход пара в теплообменник зоны изменяют обратно пропорционально отклонению максимальной температуры зоны реактора от средней температуры в реакторе по формуле (11) . При достккении максимальной температуры зоны реактора граничного задания з блоке 20 формируют сигнал равный 1, в соответствии с которым в блоке 21 сигнал 7, обнуляется и пода= ча пара в 1-ю зону грекращается.Используемый в данном способе при ем управления процессом разогрева каждой зоны реактора исключает возникновение аварийных ситуаций и, тем самым, обеспечивает повышение безопасности управления пуска потенциаль- но опасного процесса жидкофазного Окисления углеводородовюРассмотрим работу системь 1 угравления на конкретных примерах,.При локальном перегреве слоя, что возможно при обра.зовании "эастойньгх областеи", вступает в действие та часть схемы управления, которая исключает возможность возникновения аварийной ситгении В оезультате выра-"- батывается по формуле (13) сигнал У,равный О. и подача пара в зону реактора с локальным перегревом углеводородов прекращается.При отклонении минимальной температуры от средней (в случае 5 Т , ) 6 Т , что возможно, например, при возникновении замкнутых циркуляционньгх потоков в нагреваемом слое, регулятор 8 в соответствии с (6) увеличивает амплитудную со,ставляющю О пульсирующей подачи воздуха пропорционально отклонению Ь Т, от ЬТ . . Такое воздействие схемы управления вызывает разрушение циркуляционных потоков в сгое углеводородов и приводит к выравниванию темпе". ратурного поля в реакторе. Если расСоставитель Г.ОгаджановРедактор Н.Гунько Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши Заказ 3450/27 Тираж 371 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул. Проектная, 4 пределение температур по объему слояуглеводородов превосходит заданныйуровень однородности АТТ.минто регулятор 8 вырабатывает сигнална уменьшение амплитудной составляющей О, что обеспечивает экономиюэнергоресурсов на перемешивание углеводородного сырья в реакторе.В случае, когда интенсивность пе 1ремешивания ухудшается, например,при изменении параметров (давление,расход) воздушного потока, забивкивоздухораспределительного устройства, слой углеводородов "садится",При этом унос жидкости воздушнымпотоком из реактора уменьшается исоответственно увеличивается значение перепада температур Т, газожидкостного потока на конденсаторе.В такой ситуации регулятор 15 поотклонению перепада температур ЬТот заданного значения Т,согласно (8) увеличивает значение постоянной составляющей О пульсирующейподачи воздуха, что приводит к увеличению интенсивности перемешивания.В обратном случае, при "вскипании"слоя унос жидкости увеличивается,перепад температур на конденсаторе 9 .уменьшается, и регулятор 15 вырабатывает сигнал на уменьшение постоянной составляющей пульсирующей подачивоздуха.Нарушения скорости разогрева реактора, которые возможны в результатекоррекции параметров пульсирующей подачи воздуха, компенсируют контуромстабилизации скорости разогрева реактора,Формула изобретения Способ управления пуском установки жидкоФазного окисления углеводородов, содержащей многозонный реактор 28341 8с теплообменниками в зонах и конден.сатор на выходе реактора, путем регулирования подачи воздуха в реактор,пара по зонам реактора и общего расхода пара в реактор, стабилизацииподачи хладагента в конденсатор иизмерения температуры в зонах реактора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью интенсификации и повыше 10 ния безопасности процесса пуска, подачу воздуха осуществляют в пульсирующем режиме, дополнительно измеряют перепад температуры газожидкостного потока на конденсаторе, кор 15 ректйруют постоянную составляющуюпульсаций подачи воздуха обратнопропорцнонально измеренному перепаду температур, по измеренным значениям температуры в зонах реактора оп 20 ределяют среднюю и минимальную температуры в реакторе и максимальнуютемпературу в каждой зоне реактора,вычисляют разность между средней иминимальной температурами в реакторе, корректируют амплитуду пульсаций подачи воздуха пропорциональноэтой вычисленной разности, по средней температуре в реакторе вычисляют среднюю скорость разогрева реакто 30 ра, регулируют общий расход пара пропорционально вычисленной среднейскорости разогрева реактора, вычисляют разность между максимальной температурой в каждой зоне реактора и35 средней температурой в реакторе,регулируют подачу пара в каждую зону реактора обратно пропорциональноэтой вычисленной разности, сравнивают максимальную температуру в каждой40 зоне реактора ее граничным значением и при достижении максимальной температуры в зоне реактора своего граничного значения Прекращают подачупара в соответствующую зону реакто 45 ра,