Устройство для автоматического управления процессом дегидрирования углеводородов

)4 С 07 С 5/32 ОБРЕТЕ ПИСАНИ ВТОРСНОМУ С ЕЛЬСТВ 29 Бюл, Уев, В.А,Г.С. ГавЛ,В. Кислв Миронов,рилов8)етельство СС С 5/36, 1973 ельство СССР С 5/36, 1976 вид07 свиде С 07 МАТИЧЕС КОГОГИДРИРОВАНИЯ ся к устройо управления я углеводоакторах со изатора, на-. тельного дев давинил,о в химичесГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕУГЛЕВОДОРОДОВ(57) Изобретение относиствам для автоматическопроцессами дегидрированиродов, протекающими в рстационарным:слоем каталпример в процессе окисл, гидрирования н-бутиленои может быть использова кой и нефтехимической промышленностипри автоматизации процессов получения мономеров, Целью изобретения является увеличение выхода целевогопродукта и снижение удельного расхода пара. Устройство содержит датчик(Д) 1 и регулятор (Р) 3 температурынад слоем катализатора, Д 8 расходапара, Д 15 н Р 13 температуры пара навыходе печи, логический блок 18, который в зависимости от показаний Д 1и Д 15 изменяет подачу топлива в печьс коррекцией по показанию Д 8. Другойконтур регулирования содержит Д 21,22, 23 температуры в слое катализатора, подключенные через искатель 20максимальной температуры к Р 24, воздействующему на подачу пара в печь.Задание Р 24 формируется в зависимости от среднеквадратичного отклонениятекущей максимальной температуры отзаданного значения и предельно допустимой температуры . 1 з.п. ф-лы. 2 ил3 табл,1414842 Таблица 1 0 0 Таблица 2 Х 1 1 0 0 Х 2У 2 0 0 0 Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессами дегидрирования углеводородов, протекающими в реакторах со стационарным слоем катализатора, нап ример, в процессе окислительного дегидрирования н-бутиленов в дивинил, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности при автоматизации процессов получения мономеров.Цель изобретения - увеличение вы;хода целевого продукта и снижениеудельного расхода пара. еНа фиг, 1 прцведена блок"схемаустройства; на фиг. 2 - блок-схемалогического блока,Устройство содержит датчик 1 тем, ,пературы над слоем катализатора, ре-актор 2 окислительного дегидрирования н-бутиленов в дивинил, регулятор 3 температуры над слоем катализатора, первый задатчик 4 температуры над слоем, ключ 5, запоминающее устройство ,.6, первый сумматор 7, датчик 8 расхода пара, пароперегревательную печь 9, второй сумматор 10, первый блок 11 30 задержки, усилитель 12, регулятор 13 температуры пара на выходе из печи, исполнительный механизм 14 на линии подачи топливного газа в печь, датчик 15 температуры пара на выходе печи, первый компаратор 16, второй блок 17 задержки, логический блок 18, второй компаратор 19, искатель 20 максима" льной температуры в слое катализатора, датчики 21-23 температуры в слое щ катализатора, регулятор 24 максимальной температуры в слое катализатора, вычислительный блок 25, счетчик 26, таймер 27, второй задатчик 28 температуры в слое катализатора, коммутатор 15 29; третий сумматор 30, четвертый сумматор 31, инвертор 32, третий компаратор 33, третий эадатчик 34 предельно допустимой максимальной температу" ры в слое катализатора и исполнитель" ный механизм 35 подачи пара в печь.Логический блок 18 состоит из параллельно соединенных элементов И 36 и элемента ИЛИ-НЕ 37 (фиг. 2) . Элемент 36 вырабатывает выходной сигнал У 1 по схеме, представленной в табл.1 (Х 1 и Х 2 - выходные сигналы первого 16 и второго 19 компараторов соответственно) . Х 1 1 0 1 0 Х 2 1 1 0 0 Элемент 37 вырабатывает выходнойсигнал 72 по схеме, представленной втабл. 2. Параллельным соединением элементов 36 и 37 достигается формирование сумматорного выходного сигнала У в соответствии с табл3.Устройство реализуется на стандартных элементах системы ГСП и средствах микропроцессорной техники .Устройство работает следующим образом.Сигнал от датчика 1 температуры Т над слоем катализатора в реакторе 2 поступает в регулятор 3, где сравнивается. с заданным значением от первого задатчика 4 температуры Т Регулятор 3 в соответствии с ПЙ-законом регулирования вырабатывает управляющий сигнал.Сигнал Б через ключ 5 и запоминающее устройство 6 поступает на один из входов первого сумматора 7. Сигнал от датчика 8 расхода пара в печь 9 С ; поступает на один иэ выходов второго сумматора 10 и на вход первого блока 11 задержки, который инвертирует входной сигнал и выдает его на другой вход второго сумматора 10 с временной задержкойв виде сигнала (-Оь; ).Выходной сигнал второго сумматора 10, пройдя через усилитель 12, поступает на второй вход первого сумматора 7 в виде сигнала Б.,где К - коэффициент усиления усили теля 12;(4) 50 55 Та блица 3 О Х 1 Х 2 О О О д - дискретные моменты временис периодом ьСигналы Б и У поступают на входы первого сумматора 7, формирующего задание регулятора 13 температуры пара из печи 9 по формуле Регулятор 13 температуры пара в, соответствии с ПИ-законом регулирования вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на исполнительный механизм 14 на линии подачи топливного газа в печь 9. Сигнал от датчика 15 температуры пара из печи 9 Т ; поступает на вход Переменния регууятора 13 температуры. пара,.на первый вход первого компаратора 16 и на вход второго блока .17 задержки, который на второй вход компаратора 16 выдает сигнал Т, , равный входному с временной задержкой 2Первый компаратор 16 сравнивает величины входных сигна- лов Т, и Т и выдает результат сравнения в виде двухуровневого логического сигнала Х, на первый вход логического блока 18 по условию Х= О, при Т ;Т -1Х= 1, приТ;)Т На входы второго компаратора 19 поступают сигналы Т, от первого задатчика 4 и Т; от датчика 1 температуры над слоем катализатора . В результате сравнения этих сигналов компаратор 19 вырабатывает двухуровневый логический сигнал Х, поступающий на второй вход логического блока 18, по условию Логический блок 18 вырабатывает вькодной сигнал У по схеме, представленной в табл, 3. 30 35 40 45 Логический блок 18 анализирует четыре возможные ситуации:а) температура пара уменьшается и температура над слоем катализатора ниже заданной;б) температура пара увеличивается и температура над слоем катализатора выше заданной;в) температура пара увеличивается, а температура над слоем катализатора ниже заданной;г) температура пара уменьшается, а температура над слоем катализатора В случаях а) и б), когда выходные сигналы компараторов 16 и 19 Х, и Х совпадают, для ликвидации рассогласования между текущей и заданной температурой над слоем катализатора необходимо изменить в соответствующую сторону задание регулятору 13 температуры пара. При этом логический блок 18 вырабатывает управляющий выходной сигнал У = 1, замыкающий ключ, который пропускает на вход первого сумматора 7 через запоминающее устройство6, служащее для запоминания последнего выданного воздействия Б, управляющий сигнал регулятора 3 температурынад слоем катализатора,В случаях в) и г) для ликвидациирассогласования между текущей и заданной температурой над слоем катализатора нет необходимости изменятьзадание регулятору 13 температурыпара - это может привести к увеличению рассогласования и времени переходного процесса в канале "Расходтопливного газа - температура надслоем катализатора", Несовпадениесигналов на входах логического блока18 говорит о том, что в канал "Расход топливного газа - температура пара" поступило возмущение и происходит его обработка регулятором 13,или же не успело отработать из-за запаздывания предыдущее управляющеевоздействие Б, поступающее на входрегулятора 13 . В этом случае логический блок 18 вырабатывает выходнойсигнал У = О, который размыкает ключ5. На входе сумматора 7 остается прежнее значение управляющего сигналарегулятора 3, хранящееся в запоминающем устройстве 6,Такое взаимодействие блоков 1-19направлено на снижение отрицательноговлияния на качество регупирования5 1414842инерционности канала "Расход топлив- тного газа - температура над слоем ка- чтализатора" за счет компенсации изме- ннений расхода теплоносителя (пара)5тего температурой и учета блоками 16- ч19 запаздывания в канале "Темпера- гтура пара - температура над слоем катализатора",Последнее необходимо в тех случа иях, когда время отработки возмущения и(например, изменение состава или дав- нления топлива) соизмеримо или меньше рвремени чистого запаздывания в кана- тле пТемпература пара - температура 15 унад слоем канализатора",гДалее искатель 20 максимальной тем- рпературы в слое катализатора реакто; ра 2 по сигналам от датчиков 21-23,,температуры определяет максимальную 20 ттемпературу Т и посыпает ее в ка- Н, честве переменной на вход регулятора 3;, 24 максимальной температуры. Задание нТ регулятору 24 определяется из ус- н,ловий: 25 с 50 5 накап ают Т = Тс, если Тстф 3 Тмакс (5)УТ = Т усг, если Тус 1.+36 Тщ, (6) где Ту - установленное из технологических соображений задание на Т , вырабатываемое вторым задатчиком 25 максимальной температуры в слое; Т- предельно допустимое зна". чение Т, после которого наступает термическое разрушение катализатора; 6 - среднеквадратичное откло 40 нение температуры Т 1 от . заданного значения Т за определенный промежуток времени, Среднеквадратичное отклонение регулируемой величины рассчитывается ав 45 томатически вычислительным блоком 25 по текущим измерениям Т и Т по формуле де п - целое число моментов времени,за которое рассчитываетсядисперсия, например 30, придискретности работы устройства 1 раз в минуту. Дискретные моменты времени и иваются в счетчике 26 и поступ акже в вычислительный блок 25, Счетик 26 работает от таймера 27. Выходой сигнал вычислительного блока усанавливается равным утроенному знаению рассчитанного среднеквадратичноо отклонения 34.Выходной сигнал Т ст второго заатчика 28 температуры поступает на ервый вход коммутатора 29, на один э входов третьего сумматора 30 и а один из входов четвертого сумматоа 31. На другой вход третьего суммаора 30 через инвертор 32 поступает троенное значение среднеквадратичноо отклонения регулирования температуы в слое с обратным знаком (-36),Входные сигналы Тус и ("34) суммируются третьим сумматором 30 и посупают на второй вход коммутатора 29. а другой вход четвертого сумматора 1 поступает утроенное значение средеквадратичного отклонения регулироваия температуры в слое ЗЬ. Входные игналы Тс и З.Ь.суммируются четвертым сумматором 31 и поступают на один из входов третьего компаратора 33, на другой вход которого от третьего задатчика 34 подается предельно допустимое значение максимальной температуры в слое катализатора Т,аксКомпаратор 33 сравнивает величины входных сигналов (Т с + 36) и Такс и выдает результат сравнения в виде двухуровневого логического сигнала 2, поступающего на управляющий вход коммутатора 29, через который на вход "Задание" регулятора 24 максимальной температуры в слое катализатора подается сигнал Т в соответствии с ус 2ловиями (5) и (6) .Выбор задания регулятору 24 в соответствии с изложенным позволяет минимизировать вероятность нарушений технологического режима при действии различных возмущений на температурный режим реактора 2, Регулятор 24 в соответствии с ПИ-законом регулирования вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на исполнительный механизм 35 на линии расхода пара в печь 9. Изменение расхода пара в реактор 2 изменяет скорость реакции в слое катализатора и количество выделяемого, тепла, а следовательно температуру в слое. Уменьшение расхода пара ведет к увеличению температуры Т и наоборот, увеличение расхода пара снижает температуру Т.7 14148Таким образом, предлагаемое уст-. ройствоо а вт оматичес ког о упра вл ения позволяет повысить качество регулирования важнейших технологических пара".5 метров процесса и его эффективность в целом за счет более точного вьдерживания регламентного технологического режима. Повьпнение эффективности процесса (например, получения дивини ла) выражается через увеличение выходов целевого продукта на пропущенное и разложенное сырье на 0,1 Е и снижение удельного расхода пара на 0,05 Гкал/т.15 Формула изобретения1Устройство для автоматического управления процессом дегидрирования углеводородов, содержащее последова тельно соединенные датчик, регулятор температуры пара на выходе печи и исполнительный механизм подачи топлива в печь, последовательно соединенные датчик и. регулятор температуры над 25 слоем катализатора реактора, датчики температуры в слое катализатора реактора, подключенные к входам искателя максимальной температуры, датчик расхода пара в,лечь, исполнительный 30 механизм подачи пара в печь и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и снижения ,удельного расхода пара, оно дополнительно содержит четыре сумматора, три 1задатчика температуры, два блока задержки, три компаратора, инвертор, коммутатор, счетчик, таймер, логический блок, усилитель, ключ, запоми,нающее устройство, регулятор максимальной температуры в слое катализатора реактора, при этом запоминающее устройство соединено своим входом через ключ с выходом Регулятора температуры над слоем катализатора, а выходом - с одним из входов первого сумматора, другой вход которого через усилитель подключен к выходу второго сумматора, соединенного одним входом с датчиком расхода пара, а другим - с тем же.датчиком через первый блок задержки, выход первого сумматора подключей к входу "Заданиерегулятора температуры пара на выходе печи, первый вход вычислительного блока через счетчик подключен к выходу таймера, выход искателя максимальной температуры параллельно подключен к второму входу вычислительного блока и к входу "Переменная" регулятора максимальной температуры, соединенного своим выходом с исполнительным механизмом подачи пара в печь, выход коммутатора параллельно подключен к входу "Задание" регулятора максимальной температуры и третьему входу вычислительного блока, выход которого параллельно подсоединен к первому входу четвертого сумматора и через инвертор к первому входу третьего сумматора, выход второго задатчика температуры параллельно подключен к вторым входам третьего и четвертого сумматоров и первому входу компаратора, соединенного своим вторым входом с выходом третьего сумматора, а третьим входом - с выходом третьего компаратора, первый вход которого связан с выходом третьего задатчика, а второй вход - с выходом четвертого сумматора, датчик температуры пара на выходе печи параллельно подключен к первому входу первого компаратора и через второй блок задержки - к его второму входу, выход первого задатчика параллельно со-, единен с входом Задание" регулятора температуры над слоем катализатора реактора и с первым входом второго компаратора, подключенного своим вторым входом к датчику температуры над слоем катализатора, реактора, а выходом - к первому входу логического бло" ка, второй вход которогосоединен с выходом первого компаратора, а выход логического блока связан с управляю" щим входом ключа2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит элементы И и ИЛИ-НЕ, первые входы которых соединены с вы" ходом первого компаратора, вторые входы - с выходом второго компаратора, а выходы элементов И и ИЛИ-НЕ подключены к управляющему входу ключа.14 14842 Составитель Г, Огаджаедактор .Н. Яцола ТехредМ.Ходанич рректор С.Шекмар Заказ 3845 26 аТираж 370 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектн