Устройство для автоматического управления пиролизными печами

П И-С А" Н-Й ОБРЕТЕНИ Союз Советски Социалистических Республики 1 687 1 Дополнител авт. свид-ву 1)М, (л.2С 10 а 9/20 С 05 Р 27/00 2) Заввлено 050177 (21) 243897 с присоединением (23) Приоритет -алеки М осударственный комитет СССР по дмаи изобретениЯ н открмтиЯиковано 25.09.79. Бюллетень Ио 35 Дата опубликования описания 2509,7 72) А из(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГ УПРАВЛЕНИЯ ПИРОЛИЗНЫМИ ПЕЧАМИ Изобретение относится к устройствам для автоматического управленияпиролиэными печами в установке про"изводства олефинов, включающей в5себя узлы пиролиза, компримированияи гаэоразделения, и может быть использовано в химической и нефтехимиеской промышленности.Известно устройство для автоматического управления процессОм пироиза, включающее в себя оптимизатор,датчики расходов водяного пара в змеевик и воды на закалку пирогаза, измеритель относительного веса компонентов, регулятор подачи топлива иблоки суммирования и умножения 11.Устройство поддерживает оптимальнуюподачу топлива в горелки печи в зависимости от относительного выходацелевых продуктов,ч л во для авиролизнымиства олеолиза, ком ни я, содерасчета есткости, н с датчиуэ ел ЗО Известно также устройсттоматического управления ппечами в установке производФинов, включающей узлы пирпримировання и газораздележащее, в частности, блок рсреднего значения функции жпервый вход которого свяэаками расхода сырья в каждый пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи сырья в каж-. дый узел пиролиэа, второй вход связан с датчиками температуры сырья на выходе иэ каждого узла пиролиза, соединенными через регуляторы с кла" панами топлива, а также датчики общего расхода сырья в узлы пиролиза, расходов товарных продуктов после газораэделения и давления пирогаэа на входе в узел ксжпримирования 2),Однако такие устройства осуществляют управление процессом в индивиду" альной печи независимо от режима на других печах, а также от режима работы узла компримирования и суимарной выработки целевых продуктов. Это приводит к снижению производительности установки. Цель изобретения - повышение выр ботки целевых продуктовЭто достигается тем, что известное устройство снабжено блоками зад ння температур и расходов, индивиду альные выходы которых соединены с камерами заданий соответствующих ре гуляторов на Каждом узле пиролиза, блоком задания среднего значения фу кции жесткости, .вводы которого соетей процесса в пиролиэных печах ихарактеристик производства олефинов(см. Фиг, 2). Цель управления производством олефинов в промышленныхусловиях заключается в том, чтобырасход одного целевого товарного 5 продукта (как правило, этилена) поддерживать на заданном значении ипри этом получать максимальное суммарнЬе количество остальных олефинов (пропилена и бутиленов). Анализзависимостей (см. Фиг. 2) позволяетсделатьвывод, что можно. достаточнопросто обеспечить достижение этойцели и таким образом обеспечить максимальную производительность уста,новки. В качестве показателя жесткости пиролиэа на печах принята величина,характеризующая его тепловой режим,и являющаяся среднеинтегральной температурой для всех печей суммарного расхода сырья на печи.25 где РУстройство включает в себя датчи ки 1 и 2 расходовсырья на все производство олефинов и каждый узел 3 пиролиза, датчики 4 температуры сы- - 1 рья на выходе из каждого узла пиро лиза,датчик 5 давления пирогаэа Для на входе в узел 6 компримирования и чення датчики 7 расходов товарных продук- эту ве тов после узла 8 газоразделения. Пос- на зн ледовательно соединенные датчики 2 максим расходов, регуляторы 9 и регулирую- мы ол щие клапаны 10 образуют контуры ста- Предл билизации расходов сырья на печах, нахож а последовательно соединенные датчи- зацию ки 4 температуры, регуляторы 11 тем- ния ж пературы и регулирующие клапаны 12 на линиях подачи топлива в печь обПр разуют .контуры стабилизации температур. Камеры заданий регуляторов 9 расхода подключены к выходам блока 13 задания расходов, а камеры заданий регуляторов 11 температур - к выходам блока 14 задания температур.Вы Датчики 2 и 4 соответственно расходов сырья и температур подсоединены к компр входам блока 15 расчета среднего эна чения Функции жесткости 15, выход которого связан со входом блока 14 задания температур и блока 16 задания величины средней функции жесткости.разом Два других входа блока 16 соединены с датчиком 1 общего расхода сырья и датчиками 7 расходов товарных продуктов, а выход - с входом блока 14 задания температур, третий вход которого связан с датчиком 5 давления.соеВходы блока 13 задания расходов соединены с датчиками общего расхода сырья 1 и расходов товарных продуктов 7.Работа устройства основана на где: особенностях статических эависимос динены с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход соединен с первым входом блока задания температур, два других входа которого соединены с датчиком давления пиролиза и с выходом блока расчета среднего значения функции жесткости, а входы блока задания расходов соединены с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов,На фиг, 1 дана принципиальная схе.ма предлагаемого устройства; на фиг.2 - графическое изображение статических характеристик управляемого объекта, где а - кривые зависимости выхода целевых продуктов от температуры (жесткости) процесса;б - кривые зависимости выхода целевых продуктов от расхода сырья;в - кривая зависимости давления на входе в узел компримирования от20 температуры (жесткости) процесса;г - кривая зависимости давления на входе в узел компримирования от и Т - соответственно температура пирогаза на выходеиз 3-й печи и расходсырья в 3-тую печь;,2, И;М - число работающихпечей.обеспечения максимального знавыработки этилена (см. Фиг2 а)личину необходимо поддерживатьачении Х, а для обеспеченияального значения выработки сумефинов - на значении Юагаемое устройство осуществляетдение и автоматическую стабилина объекте оптимального значеесткости в диапазоне1 о --фи этом выбирается также оптимальагрузка по сырью на печи и учитыя ограничения на нее, а такжеммарную производительность устапо пиролизу, обусловленнуюнием на всасе в компрессор.работка этилена на олефиновойовке и давление на входе узлаимирования (см. Фиг. 2) находятсячительной зависимости от жест(температуры) процесса и в меньере от расхода сырья.тройство работает следующим обгуляторы 9 и 11 (см, фиг1),ствляют стабилизацию расходовператур на пиролизных печах наниях, задаваемых блоками 13 илок 13 определяет и выдает наки регуляторов 9 задания нады сырья в печи, которые рассчит по зависимости(Г" - К, (В," - В",),Г" - измеренный суммарный расЕход сырья в печи;Формула изобретения устройство для автоматического управления пиролизными печами в установке производства олефинов, включающей узлы пиролиза, компромированияи газораэделения, содержащее блок расчета среднего значения функции жесткости, первый вход которого связан с датчиками расхода сырья в каждый узел пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи сырья в каждый узел пиролиза, второй вход связан с датчиками температуры сырья на выходе иэ каждого узла пиролиза, соединенными через регуляторы с клапанами подачи топлива, а также датчики общего расхода сырья в узлы пиродиза, расходов товарных продуктов после газоразделения и давления пирогаза на входе в узел компримирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения выработки целевых продуктов, оно снабжено блоками задания температур и расходов, индивидуальные выходы которых соединены с камерами заданий соответствующих регуляторов на каждом узде пиролиэа, блоком задания среднего значения функции жесткости, входы которого соединены с выходом блока расчета среднего значения функций жесткости и с датчиками общего расхода сырья и расходов товарных продуктов, а выход соединен с первым входом блока задания температур, два других входа которого соединены с датчиком давления пирогаза и с выходом блока расчета В" и В" - соответственно измеренныйи заданный расход этилена сустановки;К 4 - коэффициент, выбираемыйэкспериментально,Сигнал Г ф на уставки регуляторов)угде Г и Г - соответственно минимально и максимально допустимый расход сырья в печь,Блок 15 рассчи.,вает текущее значение (Х" ) средней жесткости процесса напечах.Блок 16 определяет значение показателя)5жесткости Ы, которое необходимо установить на объекте иэ условийХ= Х= К+ Кд (Г- К) при ВВ",ЫЮ= Ид К 4 (В 1 В ) при В,"В 4,деКз К 4 К - коэффициенты фвыбираемые экспериментально.,Блок 14 на основе рекомендуемогозначения средней жесткости процесса,измеренного значения давления пирогаэа на выходе в узел компримированияи среднего текущего значения измеренной жесткости процесса формируетзадания регулятором температурыТ = упри РсР"о"; Х"Х"; В с ВТ; = Х"при Рсрф-; 4% и. Вй ВТ= ХМпри РР "я Ис ХЫЧ(О)при Р Р " и Х"Ы (0)Блок 14 осуществляет регулированиепо закону ПИ - регулятораД Т = К (Рнже Р)+ 1 - (Риф- Р)а, 356где Рфщ и Р - соответственно максимально допустимое и измеренное значение давления пирогаза на выходе в,узел компримирования;Ке и Ти - параметры настройки ПИ -регулятора, выбираются экспериментально; ЮЧ(0) - значение функции жесткости, выданное регулятором на предыдущем цикле срабатывания блока 14.Таким образом, при условиях 45Рс Р"ф", ЫЧ Ы" и В"Ва)и Р В Р ф", а Х с Ы(О)на печах пиролиэа стабилизируютсязначения температур, равные эначениям функции жесткости рассчитанным вблоке 16, б) Р с Рф, Х( Хии Вн с В"на печах стабилизируются значенйятемператур, равные средней текущейжесткости,При условии РРи ХФИ(0)температура регулируется так,чтобы давление пиролиэа на входе в узелдавление пиролиза на входе в узел фкомпримирования было равно максимально допустимому.Блоки 13, 16, 14 при условиях (а),(б) срабатывают циклически. Цикл сра-.батывания блока 13 определяется .динамическими характеристиками производства олефинов и составляет от 1 до4 ч. Цикл срабатывания блоков 16 и 14 65 меньше, чем цикл блока 13 и составляет от 15 до 60 мин.В случае, если на производстве олефинов по каким-либо причинам наблюдается низкая выработка этилена (ниже заданной В" ), то предлагаемое устройство понижает расход сырья, в результате чего концентрация этилена в пирогазе растет, также как растет и суммарная его выработка, пока она не достигнет заданной или регулируемые параметры не станут равными допустимым ограничениям. В случае, если выработка этилена выше заданной, то расход сырья повышается, в результате чего повышается выработка пропилена и бутиленов. Таким образом обес-.1печивается максимальная производи-тельность производства олефинов по товарным продуктам при заданном выпуске этилена.Путем соответствующего выбора параметров настройки блоков устройства оно может осуществлять управление печами пиролиза в условиях,когда задается выработка пропилена и бутнленов.Предлагаемое устройство позволяет увеличить выработку целевых продуктов (этилена, пропилена, бутнленов) на 3,5,среднего значения функции жесткости,а входы блока задания расходов сое"динены с датчиками общего расхода.сырья и расходов товарных продуктовИсточники информации, принятыево внимание при экспертизе б 871051. Авторское свидетельство СССР 9 385997, кл. С 10 С 9/20, 1973. 2, Авторское свидетельство СССР Р 416375, кл. С 10 С 9/20, 1970(прототип),687105 он Росио сыр ипература жеопкость о ак рта Составит Техред И Редактор енник Подписно Тираж 609 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 5, Москва, Ж, Раушская наб.,д.аказ 5672/2 иал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 фгаьч нннттеикратуро ( жесткость) ЪЕв гп рнннииорньи рас тод сырья Г,Огаджанов Корректор А.Грицен