Устройство для автоматического управления пиролизными печами

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ 1747880 Союз Советским Социалистических Республик(51)м. кл. С 10 С 9/20 С 05 Р 27/00 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПИРОЛИЗНЫМИ ПЕЧАМИ 1Изобретение относится к устройст- вам для автоматического управления пиролиэными печами в производстве олефинов и может быть использовано для получения этилена, пропилена и , 5 других мономеров в химической и нефтехимической промышленности.Известно устройство для автоматического управления процессом пиролиза, содержащее оптимизатор, датчики;, 10 расходов пара в змеевик печи и воды на закалку пирогаза, измеритель отно-. сительного веса компонентов, регулятор подачи топлива и блоки суммирования и умножения, поддерживает оптимальную 15 подачу топлива в горелки печи в зависимости от относительного выхода целевых продуктов 1) .Известно также устройство для автоматического управления процессом 20 пиролиза в трубчатой печи, содержащее датчик расхода сырья, водяного пара, регуляторы соотношения и регу- лятор величины реакционной эоны процесса, связанный с регулирующим кла паном на линии подачи воды в змеевик, Устройство осуществляет изменение ве. - личины эоны реакции процесса путем"- воздействия на подачу воды в змеев,вик (2), 30 Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для автоматического управлейияпроцессом пиролиэав трубчатой печи, содержащее последовательно соединенные датчики, регуляторы и регулирующие клапаны для,регулирования расходов сырья в змеевики печии температуры продуктовпиролиэа на выходе иэ них, датчикидавления сырья на входы в печи и пирогаза в общем коллекторе; датчикитемпературы пирогаза на выходе иззакалочно-испарительных аппаратов,блоки вычитания, сравнения и логического сложения ИЛИ, сумматор, счетчики времени, программаторы и тумблерю ИНедостатком известных устройствявляется то, что они не предусматривают управление переключением печейв зависимости от их состоянии, например эакоксованность их пирозмеевикови закалочно-испарительных аппаратов.Это снижает производительность печейпо целевым продуктам.Целью изобретения является повышение производительности печей по целевйм"продуктам."Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит блоки расчета гидравлического сопротивления печей, своими входами связанными с датчиками оасходов и давлений сырья и давления пирогаза в общем коллекторе, и последовательно соединенные блоки управления переключением печей р расчета заданий регуляторам расхода сырья, входы первого из которых соединены с тумблерами и выходами логических блоков ИЛИ,своими входами связанными через блоки сравнения со счетчиками времени, датчиками температур пирогаза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов и с выходами блоков расчета гидравлических сопротивлений, а входы второго соединены с выходами блоков вычитания, связанных с датчиками температур пирогаэа на выходе из печей и закалоч но-испарительных аппаратов, с выходом сумматора, соединненного с блоками вычитания, при этом индивидуаль ные выходы блоков расчета заданий .регулятором расхода сырья через програьыаторы, дискретно связанные также с индивидуальными выходами блока управления переключением печей, под ключены к камерам заданий регуляторов расходов сырья.На фиг. 1 изображена схема реали- зации предлагаемого устройства; на фиг. 2 графически представлен характер взаимосвязи параметров процесса, . который используется в способе;изменение,цавления сырья на входе в печь в зависимости от времени работы печи (2 а); изменение температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочна-испарительного аппарата в эависимости от времени работы печи (2 б)1 изме.нение суммарного выхода олефинов (этилена,пропилена, бутиленов) в за" висимости от времени работы печи 2 в; 40 на фиг. 3 - характер изменения температуры продуктов пиролиза на выходе из закалочно-испарительных аппаратов;изменение температуры продуктов пиролиза на выходе иэ эакалочно-испарительного аппарата в зависимости от "температуры на выходе из печи при постоянном расходе сырья За.изменение температуры продуктов пиролизана выходе из эакалочно-йспарительного аппарата в зависимости от расхода сырья в печь при постоянной температуре на выходе иэ печи Зб,- Расходы сырья на каждую параллель" но работающую печь 1 измеряют датчиками 2 и регулируют с помощью регуляторов 3 и регулирующих клапанов 4. Температура на выходе из каждой печи измеряется датчиком 5 и регулируется с помощью регуляторов б и регулирующих клапанов 7. Давленйе на входе в 60 печь измеряется датчиками давления 8. Температура на выходе из каждого закалочно-испарительного аппарата 9змеряется датчиками 10 температуры.авление пирогаза в общем коллекто ре измеряется датчиком 11 давления.Информация от датЧиков 8 и 11 давления и от датчиков 2 расхода посту-пает, на входы блоков расчета гидравлического сопротивления печей 12,информация от датчиков 10 температуры, счетчиков 13 времени и выходовблоков 12 поступает на входы блоков14 сравнения. Выходы блоков 14 соединены со входами логических блоков15 ИЛИ. Информация с выходов блока15 и тумблеров 16 поступает на входы блока 17 упразления переключениемпечей. Информация от датчиков 5 и 10температуры поступает на входы блоков 18 вычитания, выходы которыхявляются входами сумматора 19 и блока 20 расчета заданий регуляторамрасходов сырья. Выход сумматора 19 иотдельный выход блока 17 управленияпереключением также соединены со входами блока 20 расчета заданий. Входыпрограмматоров 21 соединены соответственно с индивидуальными выходами блоков 17 и 20, а выходы программаторов соединены с камерами заданийсоответствующих регуляторов расходовсырья в печи.Устройство работает следующим образом,Регуляторы 3 и б стабилизируютсоответственно расходы сырья в печии температуры продуктов пиролиза навыходе иэ печей.В блоках расчета гидравлическогосопротивления пиролизных печей 12определяется гидравлическое сопротивпечей по формуле1 оЯ=К1 (1)где 1 - гидравлическое сопротивлениепечи;Р - давление сырья на входев печь, кг/смР- давление продуктов пиролиуав общем коллекторе, кг/см;Г - расход сырья в печь, кг/ч;К - коэффициент приведения размерностей выбирается экспериментально в пределах 0,51,5 КГМкг/смСчетчики 13 времени определяютвремя работы каждой печи после очередного ремонта, предусмотренного технологическим регламентом. Блоки 14сравнения сравнивают измененные значения температуры продуктов пиролиэана выходе из закалочно-испарительныхаппаратов 9, текущего времени работыкаждой печи после очередного ремонтаи текущего гидравлического сопротивления каждой печи сих граничнымизначениями, обусловленными технологическим регламентом, и вырабатываютсигналы превышения этих предельныхзначений. Введение блоков 14 обясняняется следующим, При пиролизе углеводородного сырья в пиролизных печахпобочным продуктом является коко,747880 Р(о)15 гдек,Фотлагающнйся на стенках труб змееви- ков и закалочно-испарительных аппаратов,В результате увеличивается сопротивление потоку сырья, поступающему в змеевики печей, то есть увеличивается давление на входе в печь, уменьшается теплоотвод от продуктов пиролиэа к охлаждающей жидкости в. трубках закалочно-испарительных аппаратов, что ведет к увеличению температуры на выходе из закалочно-испарительных ап паратов (фиг,2). Причем зависимости температуры на выходе из закалочно-испарительных аппаратов от закоксованности на порядок вьме зависимости ее от температуры на выходе из печи и расхода сырья в печь (фиг,2 иЗ)аТ.РдТ,(2)ДТ 22 ДТ (3)Как только один из этих параметров достигнет своего граничного значения, блоки 14 вырабатывают сигналы отклонения от технологического регламента по данным параметрам Т ъ,ТНА)пах (4) 25ъ упах ( 5)7 ,)пах, (6)где Т ,и Ф - текущие значениятемпературы продуктов пиролизана выходе иэ за- калочно-испарительных аппаратов,гидравлического 35сопротивления печи и времени работы печи послеочередного ремонта соответственно;евах )п)ак "пах гРаничные значения этих параметров, предусмотренные техрегламентом,Блоки 15 логического сложения ИЛИосуществляют логическое сложениесигналов, поступающих от блоков 14сравнения. Если хотя бы один из приведенных параметров. печи достиг своего граничного значения, блок ИЛИ вырабатывает автоматический сигналотключения печи. Тумблеры 16 предназначены для выставления ручных сигналов отключения или включения в работу 55какой-либо печи, Блок 17 управленияпереключением печей выдает на прог -рамматоры 21 импульсные сигналыотключения и включения печей в работу на основе сигналов, получаемых им 60от блоков 15 и 16. При поступлениив блок 17 управления от блоков ИЛИавтоматических сигналов отключенияпечей, блок вырабатывает импульсныесигналы отключения соответствующих 65 печей,при получении которых соответствующие йрограмматоры 21 начи"нают уменьшать задания по расходусырья" на-соответствующие регуляторы,например по линейному законуь ьГ =Г (О)-К (; (7)где 4 - текущее время в минутах;К, -коэффициент настройкипрограмматора, выбираетсяв пределах 5-150 кг/ч/минв зависимости от значениязадания расхода сырья впечЫзначение задания регулятору расхода сырья в печьдо получения импульсногосигнала отключения печи,Если в блок 17 управления поступгррттолько автоматические сигналы отключения печей, то он производит отключение эакоксованных печей. Если же наряду с автоматическими сигналами отключения печей в блок 17 управления поступают сигналы от тумблеров о готовности соответствующего количестна печей и включение ч работу, то блок управления вырабатывает также и импульсные сигналы включенияновых печей в работу, причем импульсные сигналы отключения и включениявырабатываются синхронно,При получении импульсных сигналов ключения печи соответствующий программатор начинает увеличивать задание по расходусырья на включаемую печь от нуля дозаданного значения вк , напримерпо линейному законуЪ)кк (8)текущее время в минутах;коэффициент настройкипрограмматора, выбираетсяв пределах 5-150 кг/час /минб - переменное задание регулятору расхода сырья в печьво время включения печи.Блох 17 управления осуществляет также отключение и включение печей в зависимости от поступления в него сигналов, при этом должно выполняться соотношениепри включении новых печей;1йраб )(ркк 8 ) р цн (10) при отключении работающих печей;(11)Руц) ручнпри переключении печейИ 8 определяется иэ соотношенияБ 2 (2)так )п)п где )" - заданное от ручногозада"гчика блока 17управления переключа.телем печей значение747880,расхода сырья на все Повышение п опиролизные печи кг/човышение производительности пеечи, кг/ч; чей достигается за счет того, что- максимальное и минима- малопльное значение расходалопроизводительная эакоксосованнаяпечь отключается на выжиг кокса асырья на печь опреде- в рабляемые техрегламентом, лв ра оту включается новая ия печь скг/ч соответственно;5 лучшими характеристиками (фиг 1 в)фМ- число работающих.пе- йВ ВВ " 2 ба (15)чей, необходимзе для где В - с мма ныйоия (этилена, пропилена, бутилецелое числоВ, - суммарный выход олефиновУ с эаНР 8 - текущее количествоэакоксованной печи, вес. Ъ,работающих печей вВ момент времени Т (фиг. 1 в) заотделении пиролиэа;коксованная печь отклечь отключается на выЙ и Й " количество ручных сигжиг кокса, а в абот вичн. г- новая печь.налов включения ипчйуправлен пиродля автоматичПрограмматоры 21 осуществляют нлерами . лизными печами поэдрдуррс и- выхо оснйе заданий регуля на 3.торам расходов сырь 3я по законам (7)20 а - 4 относительных.и (8) до тех пор, пока значения эа- формула изобретенияданий по расходу сырья, выдаваемыепрограмматорами во время включенияУстройство для автоматическогоили отключения печей (Р и рь ) 25 Управления пиролизными печами соне о стигнут расчетных заданий по . держащее последовательно соединенные3 ЬМ, зотвл,Рмыхрасходам сырья в печи, рассчитыва -едатчики, регуляторы и регулирующ еив блоке 20 расчета заданийклапаны для регулирования расходовГбкЛ13сырья в змеевики печи и температ рыУД ОТК Д 1( ) пирогаза на выходе из них, датчикигде- расчетное значение задания давления сырья на входе в печи и,.регулятору расхода- ой пирогаэа в общем коллекторе, датчикипечи, кг/ч.температуры пирогаза на выходе изБлок 20 расчета заданий регулято- закалочно-испарительных аппаратоврам расходов сырья рассчитывает зада- локи вычитаниями сравнения и.логибРгуляторам расходов сырья в печь ческого сложения ИЛИ сумматор счет 35в зависимости от суммарного значе- чики ремени, программаторы и тумбния перепада температур, определяелеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем,могО в сумматоре 19 и текущих эначе- что, с целью повышения производительний перепадов температур, определяе- ности печей эа счет исключения эакомых блоками вычитания 18 40 ксованности их змеевиков, оно допол.Ъ м ь(3,- дТсвоими входами связанные с датчиками расходов и давлений сырья и давгде йТ - перепад темпе ат . 45 ления пирогаза в общем коллекторе,3закалочно-испарителвноме ператур на и после сватд тельно соединенные блокиуправления переключением печей иффициентрасчет заданий рулятра Радния нагрузок выбира - ырьяр входы первого из которыхся экспериментально в 50 ди ены с тУмблерами и выходаминаб пределах 0,5 - 2 0логических, блоков ИЛИ, своими входа,Х ЬТ - суммарный перепад темпе- вязанными через блоки сравненияратур,счетчиками времени датчикамиЗначения Крс 8 и Г"передаются в емператур пирогаэа на выходе изблок 20 Расчета заданий иэ блока 17 55 акалочно-испарительных аппаратов,иуп авления переключением печей,с выходом блоков расчета гидравлисли пеЧь не работает,то заданное ческих сопРотивлений, а входы второгозначение нагрузки на нее Р = 0соединены с выходами блоков вычитанияс вязанных с датчикани температур/Таким образом, данное устрой 60пирогаза на выхо ед из печей и эакапоэволяет плавно умен шство лочно-испа ите ьшать или увели- ходом с ммар ельных аппаратов и вы чивать. нагрузки по сумматора, соединенного с блопо сырью на печи, ками вычитания и истабилизировать нагрузку на узелри этом индивидуалькомпримирования продуктов пиролизаные выходы блоков асчрета заданийпри переключении печей.р схода сырья чеРез прорегуляторам асхграмматоры, дискретно связанные синдивидуальными. выходами блока управления переключением печей, подключе- ны к камерам заданий регуляторов расходов сырья.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 585997, кл.С 10 6 9/20, 1970.2 Авторское свидетельство, СССР Р 371268 кл. С 10 6 9/20, 1970,3. Авторское свидетельство СССР В 338244, кл, С 10 С 9/20, 1969