SU858859A1

SU858859A1 - Recirculation technological process control system

Info

Publication number: SU858859A1
Application number: SU792857522A
Authority: SU
Inventors: Владимир Рафаилович Тучинский
Original assignee: Предприятие П/Я В-8296
Priority date: 1979-12-25
Filing date: 1979-12-25
Publication date: 1981-08-30

Description

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ(54) MANAGEMENT SYSTEM RECIRCULATION TECHNOLOGICAL PROCESS

1one

Изобретение относитс к системам автоматического управлени химико-технологическими процессами с рециклами материальных потоков и может быть использовано на предпри ти х химической, нефтехимической и других отраслей промышленности с непрерывным характером производства .The invention relates to automatic control systems for chemical technological processes with recycling of material flows and can be used in chemical, petrochemical and other industries with a continuous production pattern.

Известно устройство дл автоматического управлени рециркул ционным технологическим процессом, включающее блок регулировани расхода суммарного потока сырь , датчики расхода и состава продуктов , блоки регулировани содержани одного из компонентов в выходных потоках отдельных технологических аппаратов, блоки сравнени , логический блок «ИЛИ и блок оптимизации 1.A device for automatic control of the recirculation process is known, which includes a unit for controlling the flow of the total raw material flow, flow sensors and product composition, units for controlling the content of one of the components in the output streams of individual process units, a comparison unit, an OR logic unit and an optimization unit 1.

Недостатком устройства вл етс то, что при реализации критери «Минимум технологических затрат, оно не учитывает фактическую производительность и, следовательно , не может обеспечить заданную производительность . Использование принципа регулировани концентраций только одного компонента в выходных потоках технологических аппаратов приводит в р де случаев к значительным потер м основного продукта .The disadvantage of the device is that when the criterion of "Minimum technological costs is implemented, it does not take into account the actual performance and, therefore, cannot provide the specified performance. The use of the principle of controlling the concentrations of only one component in the output streams of technological devices leads in a number of cases to significant losses of the main product.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению вл етс система дл автоматического управлени The closest in technical essence of the present invention is a system for automatic control

5 рециркул ционным процессом в установке , включающей реакционный блок и блоки выделени побочного продукта и вторичного сырь , содержаща регул тор расхода суммарного потока сырь , датчики расfQ хода и состава продуктов, блок оптимизации , блок формировани технологического режима в реакционном блоке, блок динамической корректировки технологического режима выделени вторичного сырь , блок минимизации потерь основного продукта5 a recycling process in an installation including a reaction unit and a by-product separation unit and a secondary raw material, containing a flow controller for the total raw material flow, flow sensors and product composition, an optimization unit, a process mode generation unit in a reaction unit, a dynamic process mode adjustment unit secondary recovery, block minimization of the main product

15 при выделении побочного продукта и блок прогнозировани 2.15 in the selection of a by-product and the prediction block 2.

Недостатком известноисистемы вл етс то, что она не предусматривает коррекцию технологического режима в зависимости от фактической производительности, а такжеThe disadvantage of the known system is that it does not provide for the correction of the technological mode depending on the actual performance, as well as

от изменени р да внещних условий (корректировки плана, недостаток и изменение качества сырь и пр.). Это приводит к повышенным потер м основного продукта и энергосредеть, а также к срывам плановых заданий. from changes in a number of external conditions (plan adjustments, shortages and changes in the quality of raw materials, etc.). This leads to increased losses of the main product and energy consumption, as well as to disruptions of planned targets.

Цель изобретени - повышение экономии сырь и энергоресурсов при обеспечении плановой производительности.The purpose of the invention is to increase the economy of raw materials and energy while ensuring planned performance.

Поставленна цель достигаетс тем, что система снабжена блоками выбора критери оптимизации, формировани ограничений минимизации содержани побочного продукта на выходе из реакционного блока , минимизации энергозатрат в блоке выделени вторичного сырь , интегратором и блоком корректировки модели, при этом входы блока корректировки модели св заны с датчиками расхода и состава продуктов , его выход соединен с одним из входов блока оптимизации, другой вход которого соединен через интегратор и блок выбора критери с датчиками расхода и состава на целевом выходном потоке, а блок формировани ограничений св зан выходами с блоками оптимизации, минимизации содержани побочного продукта и минимизации энергозатрат.The goal is achieved by the fact that the system is equipped with blocks for selecting optimization criteria, limiting the minimization of the by-product content at the outlet of the reaction unit, minimizing energy consumption in the secondary separation unit, the integrator and the model adjustment unit, while the model adjustment inputs are associated with flow sensors and the composition of the products, its output is connected to one of the inputs of the optimization unit, the other input of which is connected through the integrator and the criterion selection unit with the flow sensors and the composition on the target output stream, and the restriction block is connected to the optimization blocks, minimizing the by-product content and minimizing energy costs by the output of the block.

На фиг. 1 представлена схема системы управлени установкой в целом; на фиг. 2- схема системы управлени реакционным блоком; на фиг. 3 - схема системы управлени блоком выделени вторичного сырь .FIG. 1 is a diagram of the plant control system as a whole; in fig. 2 is a diagram of a reaction unit control system; in fig. 3 is a diagram of a control system for the recovery of a secondary raw material unit.

Технологическа установка включает в себ реакционный блок 1 и св занные с нимThe process unit includes the reaction unit 1 and its associated

последовательно блок 2 выделени побочного продукта и блок 3 выделени вторичного сырь (фиг. 1). Последний св зан с блоком 1 рецикловым потоком вторичного сырь .successively, the by-product recovery unit 2 and the secondary raw material separation unit 3 (Fig. 1). The latter is connected to unit 1 by a recycle stream of secondary raw materials.

Дл контрол за ходом технологического процесса в системе используютс датчики 4-7 расхода и датчики 8-12 состава. Система содержит управл ющие блоки: блок 13 регулировани расхода суммарного потока сырь , св занный с датчиком 5, блок 14 минимизации потерь основного продукта при выделении побочного продукта, св занный с датчиком 12, блок 15 регулировани содержани целевого продукта на выходе из реакционного блока 1, св занный с датчиком 9, блок 16 регулировани содержани целевого продукта в рецй«1ловом потоке, св занный с датчиками 6, 10 и 11.To monitor the progress of the process, the system uses flow sensors 4-7 and composition sensors 8-12. The system contains control units: a unit 13 for controlling the flow rate of the total raw material flow associated with the sensor 5, a unit 14 for minimizing the loss of the main product during separation of the by-product associated with the sensor 12, a unit 15 for controlling the content of the target product at the outlet of the reaction unit 1, associated with the sensor 9, the control unit 16 for controlling the content of the target product in the oil flow associated with the sensors 6, 10 and 11.

Блоки 13, 15 и 16 св заны входами с блоком 17 оптимизации.Blocks 13, 15 and 16 are connected by inputs to optimization block 17.

Дл локальной оптимизации предназначены блок 18 минимизации содержани побочного продукта на выходе реакционного блока 1 и блок 19 минимизации энергозатрат в блоке 3 выделени вторичного сырь .A block 18 for minimizing the by-product content at the output of the reaction block 1 and a block 19 for minimizing energy consumption in block 3 for the recovery of secondary raw materials are intended for local optimization.

Кроме этого, система включает блок 20 выбора критери оптимизации, св занный выходом с блоком 17 и входом - с интегратором 21, блок 22 формировани ограничений , св занный выходами с блоками 17- 19, а также блок 23 корректировки модели.In addition, the system includes an optimization criterion selection unit 20 associated with an output from block 17 and an input with integrator 21, a constraint generation unit 22 associated with outputs with blocks 17-19, and a model adjustment unit 23.

св занный выходом с блоком 17 и входами - с датчиками 4-11.connected to the output with block 17 and inputs with sensors 4-11.

В реакционном блоке 1 происходит дегидрирование углеводородов, который осуществл етс в реакторе 24 с кип щим слоем катализатора, восстанавливаемого в регенераторе 25 при непрерывной циркул ции . Схема содержит регул тор 26 температуры в реакторе 24, св занный входом с блоком 15, а выходом - с регул торомIn the reaction block 1, hydrocarbons are dehydrogenated, which is carried out in a fluidized bed reactor 24, which is reduced in the regenerator 25 during continuous circulation. The circuit contains a controller 26 for the temperature in the reactor 24, which is connected with the inlet to the block 15, and the outlet with the regulator

0 (блоком) 27 температуры в регенераторе. Система управлени блоком 3, содержащим ректификационную колонну 28, работает следующим образом.0 (block) 27 temperature in the regenerator. The control system of unit 3 containing the distillation column 28 operates as follows.

С помощью блока 13 осуществл етс стабилизаци расхода суммарного потока сырь на реакционный блок 1 подачей свежего сырь . Блок 15 осуществл ет регулирование содержани целевого продукта по замеру с помощью датчика 9 на выходе из реакционного блока путем воздействи наBy means of block 13, the flow rate of the total feed stream to the reaction block 1 is stabilized by supplying fresh raw materials. The block 15 controls the content of the target product by measurement using sensor 9 at the outlet of the reaction block by affecting

наиболее эффективный управл ющий параметр реакционного процесса (например, температуру в реакторе). Блок 18 предназначен дл минимизации содержани побочного продукта (при заданном содержании целевого) путем воздействи на другие управл ющие параметры реакционного процесса (например, циркул цию катализатора ).the most effective control parameter of the reaction process (for example, the temperature in the reactor). Block 18 is designed to minimize the by-product content (for a given target content) by affecting other control parameters of the reaction process (e.g., catalyst circulation).

Дл процесса дегидрировани углеводородов блок 15 воздействует на задание ре .. гул тору 26, который, в свою очередь, корректирует температуру в регенераторе 25, регулирумую с помощью блока 27 воздействием на расход топливного газа в регенератор . Блок 18 воздействует на переток катализатора из регенератора 25 в реакторFor the process of dehydrogenating hydrocarbons, unit 15 acts on the task of the regula ... tor toor 26, which, in turn, adjusts the temperature in the regenerator 25, which is adjustable by means of unit 27 by affecting the flow rate of the fuel gas in the regenerator. Unit 18 acts on the flow of catalyst from the regenerator 25 to the reactor

5 24, измен тем самым скорость циркул ции и врем пребывани катализатора в реакторе и регенераторе.5 24, thereby changing the circulation rate and the residence time of the catalyst in the reactor and the regenerator.

Блок 14 на основе замера с помощью датчика 12 концентрации основного продукта в побочном выходном потоке блока 2Unit 14 on the basis of measurement using the sensor 12 concentration of the main product in the side output stream of unit 2

(побочном продукте) воздействует на ход процесса выделени побочного продукта в направлении, вызывающем уменьщение этой концентрации. (byproduct) affects the process of isolating the byproduct in a direction causing a decrease in this concentration.

Блок 16 по замеру с помощью датчикаBlock 16 measurement using a sensor

5 И (замер «отклонени ) и датчиков 6, 10 (замер «возмущени ) осуществл ет регулирование содержани целевого продукта в рецикловом потоке путем воздействи на наиболее эффективный управл ющий параметр процесса выделени вторичного сырь 5 And (measurement of "deviation") and sensors 6, 10 (measurement of "disturbance) regulates the content of the target product in the recycle stream by affecting the most effective control parameter of the process of separating the secondary raw material

0 в блоке 3. Блок 19 предназначен дл минимизации энергозатрат в блоке 3 (при заданном содержании целевого продукта в рецикле и ограничении на состав целевого выходного потока) путем воздействи на другие управл ющие параметры.0 in block 3. Block 19 is designed to minimize energy consumption in block 3 (for a given content of the end product in recycle and a restriction on the composition of the target output stream) by influencing other control parameters.

Блок 17, представл ющий собой цифровое вычислительное устройство, определ ет оптимальные режимы процесса. Задача оптимизации решаетс с помощью математической модели всей технологической схемы; эта модель состоит из моделей блоков 1-3 и уравнений их св зей через материальные балансы. Критерий оптимизации выбираетс блоком 20 в зависимости от фактической производительности по целевому продукту за определенные промежутки времени (смену, сутки и т. п.), определ емой интегратором 21 по замеру с помощью датчиком 4, 8.Block 17, which is a digital computing device, determines the optimal modes of the process. The optimization problem is solved with the help of a mathematical model of the whole technological scheme; This model consists of models of blocks 1–3 and the equations of their relations through material balances. The optimization criterion is selected by block 20 depending on the actual performance of the target product for certain periods of time (shift, day, etc.) determined by integrator 21 by measurement using sensor 4, 8.

В результате решени задачи оптимизации блок 17 определ ет оптимальные значени расхода суммарного потока сырь , содержани целевого продукта на выходе из блока 1 и в рецикловом потоке. Эти значени выдаютс блоком 17 на блоки 13, 15 и 16. От блока 17 корректировка режима в блоке 2 не предусматриваетс , так, чаще всего вли ние этого процесса на экономику технологической цепи в целом определ етс лишь потер ми основного продукта, стоимость которого значительна .As a result of solving the optimization problem, block 17 determines the optimal values of the flow rate of the total raw material flow, the content of the target product at the output of block 1 and in the recycle stream. These values are provided by block 17 to blocks 13, 15, and 16. From block 17, mode adjustment in block 2 is not foreseen, so most often the effect of this process on the economics of the technological chain as a whole is determined only by the loss of the main product, the cost of which is significant.

По информации от датчиков 5-12 блок 23 -уточн ет модели технологических блоков 1-3 и передает скорректированные данные в блок 17. Необходимость в таком уточнении определ етс нестационарностью технологического процесса.According to information from sensors 5-12, block 23 is a daily model of technological block 1-3 and transmits the corrected data to block 17. The need for such refinement is determined by the non-stationarity of the technological process.

Возникающие в процессе работы изменени условий проведени технологического процесса (недостаток свежего сырь , по вление «узких мест, выход из стро отдельных аппаратов и пр.) учитываютс в системе блоком 22, передающим соответствующую информацию блоком 17-19 от технолога-оператора, либо от вышесто щего уровн автоматизированной системы управлени .Changes in the process conditions occurring during the operation (lack of fresh raw materials, the appearance of "bottlenecks, the failure of individual devices, etc.) are taken into account in the system by block 22, transmitting the relevant information by block 17-19 from the process engineer or from above level of automated control system.

Пусть, например, с помощью блока 20 по информации от блока 21 обнаружено на конец i-ro интервала отставание от мес чного планового задани . В этом случае на следующий (i + 1)-й интервал выбираетс критерий «максимум производительности, а блок 17 пересчитывает режим по этому критерию и выдает уставки соответствующим управл ющим блокам. В случае опережени плана выбираетс критерий «минимум технологических затрат.Let, for example, with the help of block 20, according to information from block 21, the lag from the monthly scheduled task be detected at the end of the i-th interval. In this case, for the next (i + 1) -th interval, the criterion "maximum performance" is selected, and block 17 recalculates the mode according to this criterion and outputs the settings to the corresponding control units. In case of advance of the plan, the criterion "minimum technological costs" is selected.

Предлагаема система обеспечивает оперативное изменение технологических режимов в зависимости от текущего выполнени плановых заданий технологической схемыThe proposed system provides an operational change of technological regimes depending on the current implementation of the planned tasks of the technological scheme.

в целом, а также экономию затрат на производство в отдельных технологических блоках .in general, as well as savings in production costs in separate technological units.

Проверка эффективности схемы показала , что дл таких производств, как производство изобутилена, дивинила, изопрена система позвол ет за счет снижени удельных расходов основного сырь на 0,9 отн. % и пара на 1,5 отн. % снизить себестоимость (при заданной производительности) не менее на 1,0 отн.%.Testing the effectiveness of the scheme showed that for such industries as the production of isobutylene, divinyl, and isoprene, the system allows, by reducing the specific consumption of the main raw material by 0.9 rel. % and a pair of 1.5 rel. % reduce the cost (for a given performance) by at least 1.0 rel.%.

Claims

1. USSR author's certificate number 578082, cl. B 01 D 3/42, 1977.

2. USSR author's certificate number 683766, cl. B 01 D 3/42, 1977.