[go: up one dir, main page]

RU2081893C1 - Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace - Google Patents

Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2081893C1
RU2081893C1 RU95113392A RU95113392A RU2081893C1 RU 2081893 C1 RU2081893 C1 RU 2081893C1 RU 95113392 A RU95113392 A RU 95113392A RU 95113392 A RU95113392 A RU 95113392A RU 2081893 C1 RU2081893 C1 RU 2081893C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction mixture
temperature
pipeline
heat
heavy oil
Prior art date
Application number
RU95113392A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95113392A (en
Inventor
В.К. Иванец
А.С. Сергеев
С.М. Щербаков
Original Assignee
Акционерное научно-проектное внедренческое общество "НГС-оргпроектэкономика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное научно-проектное внедренческое общество "НГС-оргпроектэкономика" filed Critical Акционерное научно-проектное внедренческое общество "НГС-оргпроектэкономика"
Priority to RU95113392A priority Critical patent/RU2081893C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2081893C1 publication Critical patent/RU2081893C1/en
Publication of RU95113392A publication Critical patent/RU95113392A/en

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: fuel is fed in amount in accordance with following inequalities:
Figure 00000003
where K(T,τ), K * L , K * u , respectively, are current, permissible lower and permissible upper limiting values of coefficients of heat transfer from reaction mixture to inner surface of coil pipeline; TR(τ), T * R,l , T * R,u , respectively, are current, permissible, lower and permissible upper limiting values of reaction mixture temperature; and τ is time. EFFECT: optimized operation conditions. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологическим процессам в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, нефтегазовой, химической и в других отраслях промышленности с использованием трубчатых печей. The invention relates to processes in the refining, petrochemical, oil and gas, chemical and other industries using tube furnaces.

Известен способ контроля процесса в трубчатой печи и корректирования режима ее работы, основанный на измерении температуры или состава готового продукта на выходе из печи, по которым судят о характеристиках протекающего процесса и вводят соответствующую корректировку режима работы печи путем воздействия на подвод топлива в печь [1]
Известен также способ управления процессом в аналогичном объекте, включающий стабилизацию температуры пиролиза на входе в радиационную зону печи изменением количества подаваемого в конец конвекционной зоны сырья [2]
Известен также способ управления тепловым режимом трубчатой пиролизной печи, содержащей пиролизмеевик, горелки, трубопроводы для подачи топлива в них, общий трубопровод, причем трубопроводы для подачи топлива к горелкам, размещенным на начальном участке пиролизмеевика, и общий трубопровод снабжены регулируемыми клапанами, включающий измерение температуры и воздействие на общий расход топлива, воздействие на подачу топлива к горелкам на начальном уровне пиролизмеевика таким образом, что при снижении давления в общем трубопроводе уменьшают подачу топлива последовательно, начиная с нижней горелки, а при повышении давления в обратной последовательности [3]
Известен способ управления тепловым режимом процесса высокотемпературного нагрева тяжелых нефтяных остатков в трубчатой печи, включающий измерение температуры реакционной смеси на выходе из печи и в точке, предшествующей зоне интенсивного карбоидообразования, и воздействие на расход топлива по величине разности измеренных температур при постоянстве соотношения расходов сырья и турбулятора [4]
Известный способ не позволяет проводить непосредственное определение совокупности характеристик процесса в трубчатой печи, а предусматривает лишь измерение температуры реакционной смеси на контролируемых участках трубопровода и по их соотношению как по одной из характеристик процесса (известный способ предусматривает определение разности температур, измеренных на выходе из печи и в точке регулирования, предшествующей зоне интенсивного карбоидообразования), определить момент начала коксообразования.
A known method of controlling the process in a tubular furnace and adjusting its operation mode, based on measuring the temperature or composition of the finished product at the outlet of the furnace, which is used to judge the characteristics of the process and introduce the appropriate adjustment of the furnace operation mode by affecting the fuel supply to the furnace [1]
There is also a method of controlling a process in a similar object, including stabilization of the pyrolysis temperature at the entrance to the radiation zone of the furnace by changing the amount of raw materials supplied to the end of the convection zone [2]
There is also known a method of controlling the thermal regime of a tubular pyrolysis furnace containing a pyrolysis coil, burners, pipelines for supplying fuel to them, a common pipeline, and pipelines for supplying fuel to the burners located in the initial section of the pyrolysis coil, and the common pipeline is equipped with adjustable valves, including temperature measurement and the effect on the total fuel consumption, the effect on the fuel supply to the burners at the initial level of the pyrolysis coil in such a way that, when the pressure in the common pipeline decreases, reduce the fuel supply sequentially, starting from the lower burner, and with increasing pressure in the reverse sequence [3]
A known method of controlling the thermal regime of the process of high-temperature heating of heavy oil residues in a tubular furnace, comprising measuring the temperature of the reaction mixture at the outlet of the furnace and at the point preceding the zone of intense carboid formation, and affecting fuel consumption by the magnitude of the difference in measured temperatures with a constant ratio of raw materials and turbulator [4]
The known method does not allow direct determination of the totality of the process characteristics in a tubular furnace, but only measures the temperature of the reaction mixture in the controlled sections of the pipeline and their ratio as one of the characteristics of the process (the known method involves determining the temperature difference measured at the outlet of the furnace and the control point preceding the zone of intense carboid formation), determine the moment of the onset of coke formation.

Однако температура является лишь следствием внешних тепловых воздействий и теплофизических характеристик реакционной смеси, а изменение разности температур может быть достигнуто в результате изменения интенсивности тепловых воздействий от нагревательных элементов печи или омывающих трубопровод продуктов работы горелок на отдельные участки трубопровода. Кроме этого, невозможно точно определить, как будет развиваться зона карбоидообразования в тех или иных конкретных условиях работы печи. Можно ориентировачно выделить лишь предполагаемую зону возможного интенсивного коксообразования, до начала которой и проводится измерение в точке регулирования. В этом случае на чехле термопары, установленной в точке регулирования, также возможно отложение кокса, что снижает точность известного способа. However, the temperature is only a consequence of external thermal influences and the thermophysical characteristics of the reaction mixture, and a change in the temperature difference can be achieved as a result of a change in the intensity of thermal effects from the heating elements of the furnace or the products of the burner washing the pipeline to separate sections of the pipeline. In addition, it is impossible to determine exactly how the carboid formation zone will develop in certain specific operating conditions of the furnace. It is possible to tentatively distinguish only the proposed zone of possible intense coke formation, before which measurement at the control point is carried out. In this case, coke deposition is also possible on the thermocouple cover installed at the control point, which reduces the accuracy of the known method.

Поэтому известный способ делает возможным лишь ориентировочно оценить начало процесса интенсивного коксообразования, не позволяет в ходе пиролиза определить распределение интенсивности отложения кокса по участкам трубопровода, выявить участки с возможным локальным перегревом стенок. Следовательно, известный способ не включает возможность аварийного прогара закоксованных труб, недостаточно эффективно позволяет повысить время межремонтного пробега печи. Therefore, the known method makes it possible only to roughly estimate the beginning of the process of intense coke formation, does not allow determining the distribution of coke deposition intensity over sections of the pipeline during pyrolysis, and identifying areas with possible local overheating of the walls. Therefore, the known method does not include the possibility of emergency burnout of coked tubes, does not sufficiently effectively increase the overhaul time of the furnace.

Изобретение позволяет устранить недостатки ближайшего аналога [4] благодаря тому, что в способе управления процессом высокотемпературного нагрева тяжелых нефтяных остатков в трубчатой печи, включающем измерение температуры реакционной смеси в точке, предшествующей зоне интенсивного карбоидообразования, и воздействие на расход топлива при постоянстве соотношения расходов сырья и турбулятора, определяют коэффициент теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода в точке, предшествующей зоне интенсивного карбоидообразования, и соответствующую ему температуру реакционной смеси, а на расход топлива воздействуют исходя из условия обеспечения неравенств

Figure 00000004

где K(T,τ), K * н , K * в соответственно текущее, допустимые нижний и верхние пределы значения коэффициента теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода;
Tp(τ), T * р,н , T * р,в соответственно текущее, допустимые нижний и верхний пределы значения температуры реакционной смеси;
τ время.The invention allows to eliminate the disadvantages of the closest analogue [4] due to the fact that in the method of controlling the process of high-temperature heating of heavy oil residues in a tubular furnace, which includes measuring the temperature of the reaction mixture at a point preceding the zone of intense carboid formation, and the effect on fuel consumption with a constant ratio of raw materials and turbulator, determine the heat transfer coefficient from the reaction mixture to the inner surface of the pipeline at a point preceding the zone of intense boidoobrazovaniya, and the corresponding temperature of the reaction mixture, and the influence on the fuel consumption based on the condition of inequalities provide
Figure 00000004

where K (T, τ), K * n , K * in accordingly, the current, permissible lower and upper limits of the coefficient of heat transfer from the reaction mixture to the inner surface of the pipeline;
T p (τ), T * p, n , T * p in accordingly, the current, permissible lower and upper limits of the temperature of the reaction mixture;
τ time.

На фиг.1 представлена система управления процессом высокотемпературного нагрева нефтяных остатков в трубчатой печи, реализующая предложенный способ; на фиг.2 размещение устройства для определения коэффициента теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода и температуры реакционной смеси на трубопроводе змеевика. Figure 1 presents a control system for the process of high-temperature heating of oil residues in a tubular furnace that implements the proposed method; figure 2 placement of a device for determining the coefficient of heat transfer from the reaction mixture to the inner surface of the pipeline and the temperature of the reaction mixture in the pipeline coil.

На фиг.1 представлена система управления процессом высокотемпературного нагрева тяжелых нефтяных остатков в трубчатой печи, содержащая трубчатый змеевик 1, трубопроводы для подачи сырья 2, турбулятора 3 и топлива 4 к горелкам, регуляторы расхода сырья 5 и турбулятора 6, устройство 7 для определения коэффициента теплопередачи от реакционной смеси 8 к внутренней поверхности и блок 9 вычисления величины коррекции расхода топлива. Figure 1 presents a control system for the process of high-temperature heating of heavy oil residues in a tubular furnace, containing a tubular coil 1, pipelines for supplying raw materials 2, turbulator 3 and fuel 4 to the burners, flow controllers of raw materials 5 and turbulator 6, device 7 for determining the heat transfer coefficient from the reaction mixture 8 to the inner surface and block 9 calculating the amount of correction of fuel consumption.

На фиг.2 представлено размещение устройства для определения коэффициента теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода и температуры реакционной смеси, содержащего теплоподводящие элементы 10 и 11, термодатчики 12, на фиг.2 показано также направление тепловых потоков q1 и q2, температуры на поверхности теплоподводящих элементов T, T1вн, T и T2вн.Figure 2 shows the placement of the device for determining the coefficient of heat transfer from the reaction mixture to the inner surface of the pipeline and the temperature of the reaction mixture containing heat-supplying elements 10 and 11, temperature sensors 12, figure 2 also shows the direction of heat fluxes q 1 and q 2 , temperature teplopodvodyaschih surface elements T 1N, T 1vn, T 2N and T 2vn.

Тепловой поток от горелок (на фиг.1 не показаны) передается наружной поверхности трубопровода 1, далее путем теплопроводности распределяется по теплопроводящим элементам 10 и 11, а затем передается реакционной смеси 8 либо непосредственно, либо через слой отложений на внутренней поверхности трубопровода 1. The heat flux from the burners (not shown in FIG. 1) is transferred to the outer surface of the pipeline 1, then it is distributed by heat conduction to the heat-conducting elements 10 and 11, and then the reaction mixture 8 is transferred either directly or through a layer of deposits on the inner surface of the pipeline 1.

В случае, например, когда между внутренней поверхностью трубопровода 1 и реакционной смесью 8 теплообмен определяется конвективной и кондуктивной (через слой отложений коксообразований в трубопроводе) составляющими и неизвестными являются температура Tp(τ) и коэффициент теплопроводности K(T,τ) от реакционной смеси 8 к внутренней поверхности трубопровода 1, а между наружной поверхностью последнего и нагретой горелками атмосферной печи существует конвективный теплообмен, можно ограничиться двумя теплопроводящими элементами.In the case, for example, when heat exchange between the inner surface of pipeline 1 and reaction mixture 8 is determined by convective and conductive (through a layer of coke formation deposits in the pipeline), the temperature T p (τ) and thermal conductivity coefficient K (T, τ) from the reaction mixture are unknown and unknown 8 to the inner surface of the pipeline 1, and between the outer surface of the latter and the heated burners of the atmospheric furnace there is convective heat transfer, it is possible to limit ourselves to two heat-conducting elements.

Поскольку коэффициенты теплопроводости теплопроводящих элементов 10 и 11 различны, тепловые потоки q1(τ) и q2(τ) отводимые по ним, будут также различными (в примере реализации теплопроводящие элементы изготовлены из ниобия, термодатчики XA термопары) и также различны в местах установки теплопроводящих элементов 10 и 11 температуры T1 вн(τ), T2 вн(τ) внутренней поверхности трубопровода 1.Since the thermal conductivity coefficients of the heat-conducting elements 10 and 11 are different, the heat fluxes q 1 (τ) and q 2 (τ) removed from them will also be different (in the example of implementation, the heat-conducting elements are made of niobium, thermocouples XA are thermocouples) and are also different at the installation sites heat-conducting elements 10 and 11 temperature T 1 VN (τ), T 2 VN (τ) of the inner surface of the pipeline 1.

Решая совместно уравнения

Figure 00000005

где Tp(τ) температура реакционной смеси,
F площадь поперечного сечения теплопроводящих элементов,
τ время,
находят коэффициент теплопроводности от реакционной смеси 8 к внутренней поверхности трубопровода 1, характеризующий толщину слоя коксообразования на стенке трубопровода 1:
Figure 00000006

и температуру реакционной смеси 8
Figure 00000007

Значения тепловых потоков q1(τ) и q2(τ) находят, решая обратную задачу теплопроводности в следующей постановке:
Figure 00000008

где ρi, Ci(Ti), λi(Ti) плотность, теплоемкость и коэффициент теплопроводящего элемента;
Ti температура;
τ время;
x координата точки в теплопроводящем элементе;
xj координата точки измерения температуры в теплопроводящем элементе;
i=1,2 номер теплопроводящего элемента;
j=1,2 количество точек измерения температуры.Solving equations together
Figure 00000005

where T p (τ) is the temperature of the reaction mixture,
F the cross-sectional area of the heat-conducting elements,
τ time
find the coefficient of thermal conductivity from the reaction mixture 8 to the inner surface of the pipeline 1, characterizing the thickness of the coke formation layer on the wall of the pipeline 1:
Figure 00000006

and the temperature of the reaction mixture 8
Figure 00000007

The values of heat fluxes q 1 (τ) and q 2 (τ) are found by solving the inverse heat conduction problem in the following formulation:
Figure 00000008

where ρ i , C i (T i ), λ i (T i ) density, heat capacity and coefficient of the heat-conducting element;
T i temperature;
τ time;
x coordinate of the point in the heat-conducting element;
x j coordinate of the temperature measuring point in the heat-conducting element;
i = 1.2 is the number of the heat-conducting element;
j = 1.2 the number of temperature measurement points.

Значения температур T1,вн и T2,вн находят путем непосредственного измерения.The temperatures T 1, vn and T 2, vn are found by direct measurement.

Источники информации
1. Авт.св. СССР N 181624, кл. C 10G 9/20, 1966.
Sources of information
1. Auto USSR N 181624, class C 10G 9/20, 1966.

2. Авт.св. СССР N 292366, кл. B 01C 3/00, 1968. 2. Auto USSR N 292366, class B 01C 3/00, 1968.

3. Авт.св. СССР N 446536, кл. C 10G 9/20, 1972. 3. Auto USSR N 446536, class C 10G 9/20, 1972.

4. Авт.св. СССР N 430650, кл. C 10G 9/20, 1973. 4. Auto USSR N 430650, class C 10G 9/20, 1973.

Claims (1)

Способ управления процессом высокотемпературного нагрева тяжелых нефтяных остатков в трубчатой печи, включающий измерение температуры реакционной смеси в точке, предшествующей зоне интенсивного карбидообразования, и воздействие на расход топлива при постоянстве соотношения расходов сырья и турбулятора, отличающийся тем, что определяют коэффициент теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода в точке, предшествующей зоне интенсивного карбидообразования, и соответствующую ему температуру реакционной смеси, а на расход топлива воздействуют исходя из условия обеспечения неравенств
K * н ≅ K(T,τ) ≅ K * в ,
T * p,н ≅ Tp(τ) ≅ T * p,в ,
где K(T,τ), K * н , K * в соответственно текущее, допустимые нижний и верхний пределы значения коэффициента теплопередачи от реакционной смеси к внутренней поверхности трубопровода;
Tp(τ), T * p,н , T * p,в соответственно текущее, допустимые нижний и верхний пределы значения температуры реакционной смеси;
τ время.
A method of controlling the process of high-temperature heating of heavy oil residues in a tubular furnace, including measuring the temperature of the reaction mixture at a point preceding the zone of intense carbide formation, and affecting fuel consumption with a constant ratio of raw materials and turbulator consumption, characterized in that they determine the heat transfer coefficient from the reaction mixture to internal the surface of the pipeline at the point preceding the zone of intense carbide formation, and the corresponding reaction temperature B, and the impact on fuel consumption on the basis of conditions to ensure the inequalities
K * n ≅ K (T, τ) ≅ K * in ,
T * p, n ≅ T p (τ) ≅ T * p in ,
where K (T, τ), K * n , K * in accordingly, the current, permissible lower and upper limits of the value of the heat transfer coefficient from the reaction mixture to the inner surface of the pipeline;
T p (τ), T * p, n , T * p in accordingly, the current, permissible lower and upper limits of the temperature of the reaction mixture;
τ time.
RU95113392A 1995-07-27 1995-07-27 Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace RU2081893C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113392A RU2081893C1 (en) 1995-07-27 1995-07-27 Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113392A RU2081893C1 (en) 1995-07-27 1995-07-27 Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2081893C1 true RU2081893C1 (en) 1997-06-20
RU95113392A RU95113392A (en) 1997-08-27

Family

ID=20170732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95113392A RU2081893C1 (en) 1995-07-27 1995-07-27 Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2081893C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108151548A (en) * 2017-12-17 2018-06-12 北京世纪隆博科技有限责任公司 Alternate acknowledge pool and running water method between a kind of heating furnace variable
CN109632877A (en) * 2019-01-11 2019-04-16 重庆科技学院 A measuring device and measuring method for heat transfer coefficient of pipe surface

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 430650, кл. С 10 G 9/20, 1973. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108151548A (en) * 2017-12-17 2018-06-12 北京世纪隆博科技有限责任公司 Alternate acknowledge pool and running water method between a kind of heating furnace variable
CN108151548B (en) * 2017-12-17 2019-06-18 北京世纪隆博科技有限责任公司 Alternate acknowledge pool and running water method between a kind of heating furnace variable
CN109632877A (en) * 2019-01-11 2019-04-16 重庆科技学院 A measuring device and measuring method for heat transfer coefficient of pipe surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101578132B (en) Method for controlling a reforming reaction by measurement of the temperature of the reforming tubes and functional parameter modification
RU2081893C1 (en) Method for controlling process of high-temperature heating of heavy oil residues in tube furnace
US4394121A (en) Method of controlling continuous reheating furnace
CN101498578A (en) On-line detection method for tube coking thickness of delay coking heating stove
US4209490A (en) Reactor coking simulator
AU2003253211B2 (en) Processes for redistributing heat flux on process tubes within process heaters, and process heaters including the same
JP4272343B2 (en) Ambient temperature detection method and combustion control method in an industrial furnace
US5110287A (en) Infra-red burner system for furnaces
JPH05255668A (en) Method for controlling temperature of each furnace of coke oven
JPH0960867A (en) Abnormal burner detection method
US20170003178A1 (en) Method and apparatus for determining the skin temperatures of heat-exchange tubes in a fired tubular gas heater
KR100689153B1 (en) Method for predicting slab temperature in a furnace.
GB2154720A (en) Monitoring ash build-up in steam generators
RU2093800C1 (en) Method of measurement of temperature of large metal articles
KR20040056864A (en) Decision method of the position and the quantity of the temperature sensor and of the heating zone in a reheating furnace
SU420650A1 (en) METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF PROCESS-HIGH-TEMPERATURE HEATING OF HEAVY OIL REMAINS IN TUBULAR FURNACES
US4147569A (en) Method of heating of at least two elongated tubular metallic objects
Frolov et al. Failure parameters of heat-shielding materials in the nonstationary heating regime
SU1208423A1 (en) Arrangement for checking deposit of salt from heated medium on flue tubes
Stehlík et al. Contribution to the research and development of radiation chambers in steam reforming
Zhukov et al. Innovative Technologies for Continuous Thermal Control of TPPs Boilers
Genna et al. Heat Transfer in a Gas-Fired Furnace
SU1303813A1 (en) Method of determining thickness of coating
KR100293285B1 (en) How to measure the surface temperature of the sleeve using the skid button
RU2069643C1 (en) Method of controlling heat regime of glass making in tank furnace

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130728