NO793291L - Fremgangsmaate og innretning for styring av matehastigheten av et petroleumsprodukt til et forkoksingstrommelsystem - Google Patents

Abstract

rremgangsmåte og innretning for styring au matehastigheten av et petroleumsprodukt til et forkoksingstrom-melsystem

Description

Oppfinnelsen angår prosesser som produserer koks ut fra

en tung petroleumsfraksjon eller en tungoljefraksjon, og særlig et forkoksingstrommelanlegg og en innretning som kontinuerlig og automatisk bestemmer den mengde tungoljefraksjon som må avgis til

en forkoksingstrommel slik at den på optimal måte fylles med koks ved fullførelsen av forkoksingssyklusen, og en fremgangsmåte for forutsigelse av hastigheten for tilførsel av tungoljefraksjon til forkoksingstrommelen slik at trommelen fylles optimalt.

Prosessen for fremstilling av et koksprodukt ut fra en tungolje-hydrokarbon, så som tjære, asfalt eller liknende, er velkjent i teknikken. Vanligvis blir et tungolje-hydrokarbonprodukt, med en forholdsvis større konsentrasjon av karbon enn hydrogen, oppvarmet til en passende temperatur og matet inn i en forkoksingstrommel hvor det til slutt dannes et koksprodukt. Den i hovedsaken faste koks blir senere avkjølt og fjernet på mekanisk måte fra forkbksingstrommelen.

I US-PS 2,929,765 (Hengstebeck) er vist en forkoksings-beholder som benyttes i væskefaseforkoksingen av tunge hydrokarbon-oljer. I US-P5 3,194,753 (Winter) er beskrevet én fremgangsmåte og en innretning for kontinuerlig fremstilling av koks. US-P5 3,936,358 (Little) viser en metode for optimering av avkjølingen av koksen før den fjernes fra forkoksingstrommelen.

Disse publikasjoner og kjente forkoksingsinnretninger angår imidlertid ikke og løser ikke det problem sorn er beskrevet nedenfor. Den vanlige metode for styring av tilførselen av materiale til en forkoksingstrommel ble tidligere utført manuelt av en operatør. Operatøren måtte da anslå den mengde ti 1 førselsmateri ale som var nødvendig for å fylle trommelen med koks ved slutten av en forkoksingssyklus. Matehastigheten til trommelen måtte deretter justeres tilsvarende. Det er imidlertid meget vanskelig for en operatør å nøyaktig anslå den riktige strømningshastighet eller strømningsmengde til trommelen da operatøren ikke har noen bekvem eller praktisk måte for å bestemme hvor koksnivået befinner seg i trommelen på hvilket som helst spesielt tidspunkt. Visuell in-speksjon er ikke mulig da forkoksingstrommelen må være laget av et solid, tykt materiale som er i stand til å tåle høye tempera-turer. De koksproduserende egenskaper til de forskjellige petroleumsprodukter som tilføres til trommelen, varierer dessuten i betydelig grad avhengig av et antall faktorer, deriblant de typer av petroleumsprodukter som de er avledet fra. På grunn av den store variasjon av de koksproduserende egenskaper til tilførsels-råmaterialene, varierer vanligvis den koksmengde som kan fremstilles ut fra en gitt petroleumsmengde, for hver forkoksingssyklus. Denne manuelle teknikk er derfor ofte unøyaktig og resulterer i uønsket og uøkonomisk produksjon av koks da operatøren ofte vil anslå at matehastigheten er for høy og vil redusere hastigheten for innmatning av materialer i trommelen. Ved slutten av tidsinnstillings-syklusen vil følgelig trommelen ikke bli fylt til den ønskede kapasitet. Da det ved forkoksingssyklusen går med en betydelig tid, ca. 22-24 timer, vil det foreligge et tap av koksproduksjon i denne spesielle tidsinnstillingssyklus. Man vil forstå at kokspro-duks jonstapene kan ha en betydelig kumulativ effekt over en lang tidsperiode, og behovet for øket koksproduksjon har derfor gjort den manuelle kontroll av matehastigheten ti 1 un uti 1 fredssti11 ende metode.

Likeledes ville operatøren iblant anslå at matehastigheten var for lav, og derfor ukorrekt øke hastigheten for tilførsel av materiale til trommelen. Denne feil resulterte ofte i overføring av et viskøst koksskum, san1 cgså dannes i forkoksingstrommelen, fra trommelen til dampledninger som er forbundet med den øvre del av trommelen, og senere til en fraksjoneringsanordnirgsom fraskiller det tyngre petroleumsprodukt fra det lettere petroleumsprodukt. Denne uønskede hendelse nødvendiggjorde ikke-planlagte avstengninger for opprensk-ning av utrustningen.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiébringe en fremgangsmåte og en innretning for automatisk forutsigelse og styring av matehastigheten av et tungoljep ro dukt til et forkoksingsanlegg, slik at forkoksingstrommelen fylles til et ønsket, forutbestemt nivå, og slik at den koksmengde som kan produseres fra anlegget, følgelig optimeres for hver forkoksingssyklus.

I overensstemmelse med oppfinnelsen blir et mate-råmateriale avgitt med styrt hastighet til en fraksjoneringsinnretning som fraskiller det tyngre materiale fra det lettere materiale. Det tyngre materiale føres senere til et varmeapparat som opp-varmer materialet til en ønsket temperatur. Det oppvarmede materiale overføres deretter til en trommel i hvilken et koksprodukt dannes. Når koksen som dannes i trommelen, når et forutbestemt trommelnivå, tilveiebringes et signal som angir at dette nivå er blitt nådd. Dette signal mottas deretter av en prosess-styreenhet og utløser der forutsigelsen av en ny hastighet for materialtilførsel. Denne nye, forutsagte matehastighet sendes til-bake for å styre hastigheten av mate-råmaterialet som innmates i fraksjoneringsinnretningen, slik at forkoksingstrommelen fylles til riktig kapasitet ved fullførelsen av en på forhånd valgt forkoksingssyklus.

Nærmere bestemt blir et tungt petroleumsprodukt (tung-oljeprodukt) eller en beskikning som har en forholdsvis større konsentrasjon av karbon enn hydrogen, avgitt med en på forhånd valgt hastighet gjennom en strømningshastighetsovervå.kende måler til et fraksjoneringstårn som fraskiller et tyngre petroleumsprodukt, så som tjære eller asfalt, fra et lettere petroleumsdestillat. Det tyngre petroleumsprodukt fortsetter til en beskikningsoppvarmer hvor det oppvarmes til en passende temperatur. En termo.element-anordning overvåker temperaturen på den tunge petroleum i et punkt før den kommer inn i en første forkoksingstrommel. Etter å ha av-følt at den tunge petroleum har oppnådd en forutbestemt temperatur, registrerer en p rosess-styieenhet det tidspunkt på dagen da beskikning eller fylling begynte for den første forkoksingstrommel. Denne prosess-styreenhet omfatter en intern klokketell er. Så snart denne teller når en telling som svarer til seksti sekunder, integrerer den programstyrte prosessor petroleumsstrømningshastigheten for å bestemme den volummengde av petroleum som så langt er avgitt til

forkoksingstrommelen. Prosessoren er på forhånd blitt forsynt med binær informasjon svarende til den totale forkoksingssyklustid. En målt petroleumsmengde som er avgitt til et forutbestemt referansenivå, er tidligere blitt registrert av prosessoren under en foregående forkoksingssyklus. Dersom den foregående forkoksingssyklus ikke ble overvåket og styrt av behandlingsenheten, representerer

den binære informasjon en forutsagt petroleumsmengde som er avgitt

til det forutbestemte referansenivå. Denne forutsigelse er basert på resultater av foregående forkoksingssykluser. Dette referansenivå er også definert i form av den prosent av forkoksingstrommelen som er fylt ved dette nivå. Prosessoren bestemmer også . den med-gåtte tid etter begynnelsen av forkoksingssyklusen. Basert på

denne informasjon forutsier prosessoren deretter den petroleum-matehastighet som er nødvendig for på optimal måte å fylle trommelen med koks i den tid sorn er igjen i f orkoksingssyklusen. Denne integrasjons- og beregningsprosess fortsetter med mellomrom på seksti sekunder.

Forkoksingstrommelen fortsetter å fylles med koks. Når koksen til slutt nér det forutbestemte nivå i trommelen, tilveiebringer en radioaktiv kilde en indikasjon på at dette nivå er

blitt oppnådd og utløser en bryter som sender et referansesignal til prosess-styreenheten. Etter mottagelse av dette referansesignal justerer styreenheten de binære data som representerer den totale, integrerte strømningshastighet ved referansenivå et under denne spesielle forkoksingssyklus. Da referansenivået er en konstant prosent, av forkoksingstrommelens volum, og i den grad behandlingsenheten holder seg ajour med den tid som er igjen av forkoksingssyklusen, kan en ny petroleumsmatehastighet eller fyllingshastighet forutsies av prosessoren. Senere blir et signal som representerer denne forutsagte petroleumsmatehastighet, tilbakekoplet for å innstille hastigheten av petroleum som innmates til f raksjonerings-tarnet, slik at den faller sammen med denne forutsagte hastighet.

Ved fullførelse av den på forhånd valgte furkoksings-tidsinnstillingssyklus og basert på den forutsagte strømningshastig-het, tilveiebringer behandlingsenheten et signal som aktiverer en alarm som indikerer at trommelen er fylt til riktig kapasitet. Strømmen av det tunge petroleumsprodukt til den første forkoksingstrommel blir dei etter stanset. Petroleumsproduktet kan deretter avledes til en annen eller andre fo rkok si ngst rommel. flens koksen som er dannet i den første trommel, fjernes på mekanisk måte, be-gynner, den ovenfor beskrevne prosess på nytt ved utnyttelse av den andre forkoksingstrommel.

I tillegg til en sentral prosessor omfatter prosesskon-trollenheten en utlesningsindikator som er i stand til å angi spesielle inngangs- og utgangsdata ved manuell utvelgelse av disse parametre ved hjelp au en kanalvalgbryter. Aktivering au en spesiell kanalualgbryter tillater også innføring au data som er innstilt i en inngangsdatabryter, til en tilsuarende kanal-lagrings-plass når en virksomgjørelses-inngangsdatabryter også er aktivert.

Prosess-styreenheten omfatter videre en kraftforsyning

som mottar primæreffekt fra en konuensjonell 110 V vekselstrøms-kilde for å frembringe regulerte likespenninger som ti 1ueiebringes for faststoffkretsene i prosesstyreenheten.

Prosess-styreenheten ifølge oppfinnelsen i kombinasjon med et konuensjonelt forkoksingsanlegg med doble tromler optimerer følgelig i uesentlig grad produksjonen av koks i hver av tromlene da de hensiktsmessige forkoksingsprosessvariable overvåkes og sty-res kontinuerlig og automatisk. Videre minimeres innblanding av operatør, slik at ikke-planlagte avstengninger av forkoksings-prosessen på grunn av operatørfeil også reduseres.

Ytterligere fordeler og nye trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende nærmere beskrivelse av utførelséseksemp-ler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk riss av et f orkoksingsanlegg og. en p rosess-styreenhe t i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 2 er et diagram som viser kurver over forkoksingstrommelytelse som funksjon av forkoksingssyklustid for tre forskjellige trommelfyllingshastigheter, fig. 3 viser et blokk-diagram av delene i prosesstyreenheten, fig. A viser et skjema av styreenhetens analoge mul tipl ek ser, fig. 5 viser et skjema av analog/digital-omformeren, fig. 6 viser et skjema av den digitale multiplekser, fig. 7 viser et skjema av dekoderlogikken, fig. 8 viser et skjema av adresselåserkretsen, fig. 9 viser et skjema av utgangsdatalåsekretsen, fig. 10 viser et skjema av digital/analog-omformeren, fig. 11 er et master-strømdiagram som viser operasjons-sekvensen for forutsigelse av en passende matehastighet, og fig. 12

viser et strømdiagram av en forkoksingstrommel-statusrutine som-I angis eller utpekes i strømdiagrammet på fig. 11.

Fig. 1 viser et mate-restprodukt eller råmateriale som tilføres via en strømmåler 22 som er en konvensjonell anordning for måling av strømningsmengden eller beskikningen av et stoff når det beveger seg gjennom måleren. Materestproduktet er fortrinnsvis et tungt petroleumsprodukt som har en forholdsvis større konsentrasjon av karbon enn hydrogen sammenliknet med andre, lettere petroleumsprodukter som omformes til gass og oljer med lettere vekt. Som et typisk eksempel er tilførselsmaterialet det restprodukt som er igjen etter at mesteparten av råoljen er blitt omformet til gass og olje i andre deler av et oljeraffineri. Til-førselsmaterialet kan imidlertid også være kulitjære, pyrolysetjære, et materiale som har en "kerogen"-kilde, olje fra tjæresand og liknende materialer.

Etter å ha passert strømmåleren 22 strømmer petroleumen inn i et fraksjoneringstårn 24 som er en velkjent beholder for separasjon av materialer med tyngre vekt fra lettere materialer.

Det lettere materialet beveger seg hensiktsmessig til det øvre parti av tårnet 24 og returnerer gjennom en åpning i dette til en annen del av raffineriet for videre produktomforming. Det tyngre petroleumsmaterialet, som har liknende sammensetning som asfalt eller tjære, beveger seg fra f raksjoneringstårnets 24 bunnparti gjennom en beskikningsoppvarmer 26. Dppvarmingsanordningen 26

øker temperaturen på denne tunge petroleum til ca. 510 C. Ett er-hvert som petroleumen fortsetter å strømme, avføler en konvensjonell termoelementanordning 28 temperaturen A ved innløpet til en første forkoksings- eller kokstrommel 30. Slik som vist på fig. 11 og 12, overvåker en prosess-styreenhet 32 kontinuerlig temperaturen A selv når den tunge petroleum ikke innmates til kokstrommelen 30. Termoelementet 28 tilveiebringer da en indikasjon til prosess-styreenheten 32 på at det nå avføler en temperatur som er større enn ca. 400°C.

Slik som best vist på fig. 3, omfatter prosess-styreenheten 32 en sentral behandlingsenhet 34 av typen 4040 som er til-gjengelig fra Intel Incorporated. Konvensjonelle PROM-enheter 36 (programmerbare lese minner) og RAM-enheter 38 (konstantaksesstids-minner) tilveiebringer lagringsplasser for den programmerte operasjonssekvens og f orkoksingssysternparamctre el le-r konstanter som er nødvendigo for den overvåkende, forutsi<g>ende og styrende operasjon som skal beskrives nærmere senere.

Prosess-styreenheten 32 omfatter videre en adresselåse-krets 40 til hvilken mikroprosessoren 34 fortløpende sender binær informasjon som indikerer at den ene av tre forkoksingssystemparametre skal kontrolleres. Adresselåsekretsen 40, som er vist

på fig. 8, er en velkjent krets for fastholdelse eller låsing av

binær informasjon på sin utgang når inngangssignalet ikke lenger er til stede. De tre forkoksingssystemparametre som fortløpende overvåkes, omfatter temperaturen A av forkoksingstrommelen 30, temperaturen B av en andre forkoksingstrommel 42 og matehastigheten for petroleum (CCR) som avgis til f raksjoneringstårnet 24. Den programmerte prosessor 34 sender således på sin side binær informasjon til adresselåsekretsen 40 som indikerer at forkoksingstrommelens 30 temperatur A skal kontrolleres. Denne informasjon fastholdes i adresselåsekretsen inntil et virksomgjørelsessignal (S4) fra en dekoder 44 er til stede. Slik som vist på fig. 7,

er også dekoderen 44 en konvensjonell krets til hvilken det innmates fire bits av binær informasjon fra prosessoren 34 og som dekoder denne informasjon for å tilveiebringe et av femten mulige virksomgjørelsessignaler. Den programmerte behandlingsenhet eller mikroprosessoren 34 utsender deretter i riktig tid binær informasjon som angir at et utpekt av de femten mulige virksomgjørelsessignaler skal benyttes til å. "strobe" adresselåsekretsen 40. Så snart dette dekodersignal virksomgjør adresselåsekretsen 40, blir

binær informasjon som angir at den ene av de tre forkoksingssystemparametre skal kontrolleres, overført til en analog multiplekser 46. Den analoge multiplekser 46 er en konvensjonell krets som benytter' typiske halvlederanordninaer og er velkjent for fagfolk på området, for utvelgelse og forsterkning av ett av et antall innmatede, analoge signaler som svarer til en verdi av en spesiell systempara-meter. I en spesiell utførelse av oppfinnelsen viser fig. 4 et kretsarrangement for multipleksing av analoge signaler, omfattende tilveiebringelse av en nul1-analogreferanse slik at behandlingsenheten 34 ikke trenger å justere den bina^re informasjon for å gjenspeile et analogt signal som er forskjøvet fra en nul1 referanse.

Når binær informasjon som indikerer at temperaturen A' skal kontrolleres, innmatcs til den analoge multiplekser 40, blir det relé i den analoge multiplekser 46 som er operativt forbundet med denne binære informasjon, energisert og lukker dermed den riktige innqangsbryter. Termoelementsignalet overføres deretter til den analoge multiplekser 46 og forsterkes i denne. Det analoge signal som angir temperaturen A, utmates til inngangen til en analog/digital (A/D)-omformer 48. A/D-omformeren er også en konvensjonell krets sorn er velkjent for fagfolk på området, for omforming av analoge signaler til digitale signaler. Fig. 5 viser et fore- trukket kretsarrangement for omforming fra analoge til digitale signaler hvor det analoge signal isoleres fra den tilsvarende digitale informasjon ved hjelp av en optoelektronisk, isolerende kopler, slik at behandlingsenheten 34 ikke utsettes for uønskede elektriske signaler.

Etter at A-tempera tursignalet har ankommet til A/D-om-formerens 48 inngang og tilstrekkelig tid har medgatt slik at det ikke er til stede noe transientsignal , sender .mikroprosessoren 34

i rett tid binær informasjon til dekoderen 44 som dekoder informasjonen og sender et strobesignal (Sl) til A/D-omformeren 48 for å virksomgjøre eller tillate innføring av det analoge A-tempera-tursignal. Det analoge signal digitaliseres og forblir'i A/D-omformeren 48 inntil behandlingsenheten 34 i rett tid sender mer binær informasjon til dekoderen 44 som dekoder denne informasjon som et virksomgjø relsessignal (510) for innmatning til A/D-omformeren, slik at disse nylig omformede, digitaliserte data, som omfatter åtte bits av binær informasjon, portstyres til behandlingsenheten .34. Når oppvarmet petroleum innføres i kokstrommelen 30, indikerer mikroprosessorens 34 kontroll av visse digitale data at A-temperaturen er større enn ca. 400 oC. Slik som angitt i den rutine som er vist på fig. 12, bestemmer mikroprosessoren 34 derfor at temperaturen A er varm, større enn ca. 400°C. Dersom den foregående kontroll ved hjelp av den programmerte behandlingsen-

het 34 viste at temperaturen A var kald, 400 C ell er mindre, sender mikroprosessoren 34 et signal som i en minneposisjon som er betegnet Kanal 1, lagrer binær informasjon som representerer den siste om-koplingstid eller den tid på dagen da petroleumen først strømmet inn i kokstrommelen 30. V/ed dette tidspunkt tømmer mikroprosessoren 34 også en Kanal 7-minnelagringsposisjon som i binær form representerer det totale volum av petroleum som ble levert under den siste forkoksingssyklus da denne syklus ble overvåket av prosess-styreenheten 32.

Mikroprosessoren 34 er programmert for å overvåke .eller kontrollere tilstanden av temperaturen A med seksti sekunders inter-valler, selv om andre tidsintervaller kan benyttes etter passende programmering. Det minimale kontrol1 tidsinterval1 er begrenset av mikroprosessorens 34 evne til i rett tid å klare sine andre oppgaver. En tidsbasis-krystalloscillator 50 tilveiebringer det nødvendige klokkeinngangssignal, slik at behandlingsenheten 34 teller de pulser som utmates au krystalloscillatoren 50, for å bestemme når seksti sekunder har gått. Krystalloscillatoren 50 er en konvensjonell, krystallstyrt oscillatorkrets som benytter en kvartskrystall som tilveiebringer et pulsutgangssignal en gang for hvert sekund.

Dette pulsede utgangssignal sendes til en digital multiplekser 52 som er vist på fig. 6 og som også er en konvensjonell krets som er kjent for fagfolk på området, for å tilføre, etter mottagelse av et passende virksomgjørelsessignal, en av et antall blokker av digital informasjon. Mikroprosessoren 34 sender i rett tid binær informasjon til dekoderen 44 som tolker informasjonen som et virksomgjø relsessignal (513) som deretter utsendes for å port-styre den åtte-bits blokk av binær informasjon, svarende til utgangssignalet fra krystalloscillatoren 50, til mikroprosessorens 34 inngang. I tillegg til å overvåke at seksti sekunder har gått, benytter prosessoren 34 også utgangssignalet fra krystalloscillatoren 50 til å oppdatere en tidspunkt-minnelagringsposisjon, betegnet som Kanal 0, som i binær form representerer det aktuelle tidspunkt.

På liknende måte som den metode ved hvilken temperaturen A overvåkes, gjør den programmerte behandlingsenhet 34 via dekoderen 44 og adresselåsekretsen 40, også i rett tid virksomt det analoge signal som representerer beskikningen eller strømnings-hastigheten av petroleum som avgis til kokstrommelen 30, i den analoge multiplekser 46. Det digitale utgangssignal fra A/D-omformeren 48, som i binær form representerer petroleumens strøm-ningshastighet, blir senere mottatt av mikroprosessoren 34. Dette digitaliserte datasignal lagres av mikroprosessoren 34 i en minnelagringsposisjon betegnet Kanal 5 som oppdateres hver gang strøm-ningshastigheten kontrolleres, for å gjenspeile en løpende for-kokser-beskikningshastighet. Dersom en telling på seksti pulser er til stede fra oscillatoren 50, integrerer mikroprosessoren 34 også den innmatede beskikningshastighet, slik at mengden eller volumet av det petroleumsprodukt som ble avgitt til kokstrommelen 30 under de foregående seksti sekunder, bestemmes. Denne beregnede verdi lagres deretter i en minneposisjon betegnet som Kanal 7. Denne integrasjonsprosess fortsetter for hver seksti sekunder etter-hvert som kokstrommelen 30 fylles med den tunge petroleum. Lagringsposisjonen med betegnelsen Kanal 7 endres også hver gang for å gjenspeile den totalt akkumulerte petroleum eller beskikning som er

levert til kokstrommelen 30.

Ved slutten av hvert seksti-sekunders intervall innleder behandlingsenheten 34 også sin styrefunksjon. For å optimere produksjonen av koks i kokstrommelen 30, blir beskiknings- eller fyllingshastigheten ofte justert ved inngangen til fraksjonerings-tårnet 24. Den nye eller justerte fyllingshastighet forutsies av mikroprosessoren 34 utfra tidligere beregnede og overvåkede parametre. Den nye, forutsagte fyllingshastighet bestemmes ved hjelp av en rekke mikroprosessorberegninger. Det siste kokstrommel-omkoplingstidspunkt som er beliggende i lagringsposisjonen for Kanal 1, subtraheres fra den løpende, binære tidspunktrepre-sentasjon som er beliggende i minneposisjonen for Kanal 0. Dette resultat gir den akkumulerte tid siden kokstrommelen 30 begynte å motta petroleumsproduktet. En minnelagringsposisjon betegnet Kanal 3 inneholder en binær representasjon av en på forhånd valgt forkoksingssyklustid. Ved fullførelsen av forkoksingssyklusen vil kokstrommelen 30 være fylt til et forutbestemt nivå med koks. Den programmerte behandlingsenhet 34 subtraherer følgelig det resultat som er oppnådd ved å subtrahere dataene i Kanal 1 fra de data som er lagret i Kanal 0, fra de data som er lagret i Kanal 3 for å bestemme den tid som er igjen av forkoksingssyklusen. Den binære informasjon saner inneholdt i Kanal 3, kan innledningsvis være mottatt i kanalen ved hjelp av en manuell operasjon som skal beskrives nærmere senere. Tidsperioden for forkoksingssyklusen avhenger i første rekke av beskikningsoppvarmerens 26 evne til å oppvarme det tunge petroleumsprodukt på riktig måte. Forkoksingssyklusen er fortrinnsvis mellom tjue og tjuefire timer for å sikre en full kokstrommel med andre variable til stede, så som typen av mate-råmateriale og begrensningene med varmeti1 førsel og opera-sjonstidspunktfastsettelse.

Behandlingsenheten 34 skaffer også adgang til en minne-lagringsposi sjon betegnet Kanal 0. Kanal 0 inneholder data som

representerer den akkumulerte beskikning ellecpetroJ eumsmengde som er levert til en kokstrommel når den produserte koks oppnår et referansekokstrommelnivå. I en utførelse er dette trommel referansenivå fastlagt på forhånd slik at dette nivå oppnås etter at ca.82% av forkoksingssyklusen er fullført, eller etter at 82% av forkoksingstrommelen er fylt av koks. På samme måte som med Kanal 3, kan den i Kanal 8 inneholde informasjon være innført manuelt i . denne. Dataene i Kanal 8 representerer den akkumulerte beskikning

ved kokstrommelnivået på 82% fra. den foregående forkoksingssyklus. Under normale driftsforhold instilles den dokumenterte beskikning

i Kanal 8 ved hjelp av prosessoren 34 når referansenivået er oppnådd.

Mikroprosessoren 34 bestemmer deretter den totale mengde tung petroleum som skal leveres til kokstrommelen 30, basert på data fra Kanal 8, slik at trommelen vil bli fylt med koks ved slutten av forkoksingssyklusen. Behandlingsenheten 34 har også adgang til minneposisjonen for Kanal 7, slik at den binære informasjon i Kanal 7 kan subtraheres fra den totale petroleumsmengde som forventes å leveres til kokstrommelen 30. Dette resultat . ti 1 vei eb ri nge r en forutsagt mengde eller beskikning av petroleum som fremdeles skal mates til kokstrommelen 30.. Mikroprosessoren 3& dividerer deretter denne forutsagte mengde med den tid som er igjen av forkoksingssyklusen, for å bestemme en beskiknings- eller fyllingshastighet som er nødvendig for å oppnå den forutsagte fylling.

Behandlingsenheten 34 sender deretter i rett tid åtte binære bit som i digital form representerer den nye fyllingshastighet, til inngangen til en digital/analog (D/A)-omformer 54.

D/A-omformeren 54 er vist på fig. 10 og velkjent for en fagmann

på området, og den inneholder en krets 55 med liknende funksjon som dekoderen 44 og til hvilken mikroprosessoren 34 fortløpende tilfører binær informasjon. Den ene av blokkene av overført binær informasjon indikerer at det digitale datasignal som representerer den nye fyllingshastighet, nå skal omformes til et analogt signal. Denne omforming innledes etter at mikroprosessoren 34 også har sendt et strobesignal via dekoderen 44 som virksomgjør det digitale inngangssignal som da er til stede på inngangen til D/A-omformeren 54. Det resulterende analoge signal kan deretter returneres til forkoksingssystemet for på konvensjonell måte å styre åpningen og lukningen av stromstyreventi1 en 58 som derved øker eller reduserer strømningshastigheten av petroleum inn i f raksjoneringstårnet 24 i overensstemmelse med den forutsagte fylling shastigh et.

Den programmerte behandlingsenhet 34 utmater også fort-løpende binære data som indikerer om den koks som er fremstilt i kokstrommelen 30, har overskredet det på forhånd fastsatte referanse nivå basert på den forutsagte petroleumsmengde som leveres ved dette tidspunkt. Disse data overføres til en utgangsdatalåsekrets 60. Mikroprosessoren 34 virksomgjør også i rett tid utgangsdatalåsekretsen 60 og åpner dermed for den binære informasjon som er til stede på inngangen. Dersom den produserte koks i kokstrommelen 30 ligger under referansepunktnivå et, tilveiebringes en indikasjon på dette ved hjelp av en første lysemitterende diode

(LED).

Dersom kokstrommelen 30 alternativt er fylt med koks over referansepunktnivået, tilveiebringes en indikasjon på dette ved hjelp av en andre lysemitterende diode (LED). Utgangsdatalåsekretsen 60, som er vist på fig. 9, er en konvensjonell krets som er kjent for fagfolk på området.

På liknende måte som den gjentatte statuskontrol1 av temperaturen A ved hjelp av behandlingsenheten 34, forutsies en beskiknings- eller fyLlingshastighet for hver seksti sekunder, basert på den for håndenværende, integrerte, akkumulerte beskikning til kokstrommelen 30. Den foran beskrevne, programmerte prosess inntil den koks som produseres i kokstrommelen 30, når opp til kokstrommel-referansenivået. Slik som tidligere bemerket, representerer dette referansenivå det faktum at tilnærmelsesvis 83/2 av f orkoksingssyklusen for kokstrommelen 30 er fullført. He-feransenivået er også definert ved at avstanden i fot eller meter fra toppen av trommelen. I den spesielle utførelse som benytter et referansenivå som angir 83% av fullført forkoksingssyklus, ligger koksen som er produsert i kokstrommelen 30 ved 83%-full-førelsestidspunktet, ca. 27 fot eller 8,2 m fra toppen av trommelen. Så snart koksen når opp til 8,2 m-referansenivå et, blir et signal som angir dette, tilført til prosess-styreenheten 32.

Avfølingen av den tilstand at den produserte koks har nådd opp til referanse-eller 8,2 m-nivået, utføres ved hjelp av

en radioaktiv Kobolt 60-kilde som er anbragt i spissen av en probe eller føler sorn er innført i kokstrommelen 30. Når koksen nærmer seg 8,2 m-merket, blir signalet fra den radioaktive kilde mer dem-pet, l/ed et visst dempningsni vå registreres at den produserte koks har nådd referansenivået. Dette spesielle dempningsnivå-detektor-signal avføles ved hjelp av en nivådetektor og forsterker 62 (fig. 1) som inneholder en konvensjonell spenningssammenliknerkrets for å bestemme at det avfølte spenningsnivå svarer til et koksnivå ved

8,2 m-merket, og som videre inneholder Geiger-MUller-rør som eli-minerer virkningene av 1ekkasjesignaler og overfører sterke, høye spenningssignaler til en konvensjonell pulsmottaker (ikke vist). Det digitale utgangssignal fra pulsmottakeren som indikerer at

8,2 m-nivået er blitt oppnådd, overføres senere til den digitale multiplekser 52. Slik som vist på fig. 11 og 12, kontrollerer den programmerte prosessor 34 fortløpende om referansenivå et er blitt oppnådd, ved passende strebing av den digitale multiplekser 52. Etter oppnåelse av binær informasjon som indikerer at 8,2 m-nivået er blitt oppnådd, innleder mikroprosessoren 34 et spesielt sett av programmerte oppgaver. En minnelagr i ngsposisjon i Kanal 2 mottar det tidspunkt da dette referansenivå ble oppnådd. En andre lysemitterende diode (LED) som indikerer at referansenivået ble passert, vil lyse opp som et resultat av et passende utgangssignal på utgangen fra datalåsekretsen 60 etter innmatning fra mikroprosessoren 34. Den første lysemitterende diode (LED), som viste at den produserte koks lå under 27 fot- eller 8,2 m- merket, vil ikke lenger lyse. Den binære informasjon som er lagret i Kanal 8, vil bli endret for å representere den nye, akkumulerte beskikning ved et nivå på 8,2 m i kokstrommelen 30. En minnelagringsposisjon i Kanal 4, som inneholder binære data som representerer den totale mengde eller utbyttet av koks som ble produsert under den foregående forkoksingssyklus, oppdateres for å gjenspeile den koksmengde som produseres under den inneværende forkoksingssyklus for kokstrommelen 30. Denne utbytte- eller produksjonsverdi endres deretter for hver seksti sekunder inntil fullførelsen av denne spesielle forkoksingssyklus. Etter at 27 fot- eller B,2 m-merket er blitt overskredet for en spesiell forkoksingssykJus, vil den programmerte prosessor 34 deretter benytte den nye, akkumulerte beskikning som er lagret i Kanal 8, til å forutsi en optimal strøm-ningshastighet for fylling av kokstrommelen 30.

Det kan innsees at ref eranseni vå e t også kon plasseres på andre steder i kokstrommelen 30 i stedet for 8,2 m-nivået. Dessuten er det i det minste teoretisk mulig å plassere radioaktive detekteringskilder på et antall kok strommel ni vå er. Dette ville gi en mulighet til mer nøyaktig å forutsi den koksmengde som produseres ut fra den petroleum som leveres til vedkommende kokstrommel-nivå. Dette ville imidlertid kreve innføring av ytt erligere radioaktive kilder i kokstrommelen 30, hvilket ville medføre en større

sikkerhetsfare for koksanleggets driftspersonell.

Slik som vist på fig.. 2, dersom den forutsagte petroleumsmengde som skal leveres, faller sammen med den virkelig petroleumsmengde som er nødvendig for å fylle forkoksingstrommelen 30 med koks opp til referansenivået, indikerer kurve 1 at fyllingshastigheten bør forbli den samme inntil 100% av kokstrommelen 30 er fylt, eller ca. 3 ytterligere meter av trommelen er fylt. Dersom den forutsagte petroleumsmengde som skal . 1everes,er større enn den virkelige petroleumsmengde som er nødvendig for å fylle forkoksingstrommelen 30, viser kurve 2 at fyllingshastigheten må avta for å treffe det på forhånd fastlagte kapasitetsnivå. Dersom den forutsagte petroleumsmengde som skal leveres, er mindre enn den virkelige petroleumsmengde som er nødvendig for å fylle forkoksingstrommelen 30, viser likeledes kurve 3 at fyllingshastigheten må øke for å treffe det forutbestemte kapasitetsnivå. l/ed fullførelsen av f orkoksingssyklusen, som i en ut-førelse er tjuefire timer fra det siste omkoplingstidspunkt, sender mikroprosessoren 34 i rett tid et signal til utgangsdatalåsekretsen 60 for å energisere et reii som lukker en bryter og sender en alarm som indikerer at kokstrommelen 30 er fylt til riktig kapasitet med koks. En operatør lukker da manuelt et første utløp fra ventilen 64 som hindrer strømmen av petroleum • til kokstrommelen 30, og åpner et andre utløp av ventilen 64 for å tillate strøm av tung petroleum til kokstrommelen 42. På samme måte som med forkoksingstrommelen 30, overvåker prosess-styreenheten 32 stadig tilstanden av temperaturen B, også når den tunge petroleum ikke innmates. Den samme prosess som er beskrevet foran i forbindelse med forkoksingstrommelen 30, følges altså med hensyn til forkoksingstrommelen 42. Anvendelsen av to kokstromler tillater fjerning av koks som er dannet i den første trommel, mens den andre trommel fylles med den oppvarmede petroleum.

I tillegg til de enheter som er beskrevet foran, inneholder prosess-styreenheten 32 også en kanal valgbryter 68. Dette er en konvensjonell krets som omfatter en trykkoperert bryter som

er operativt forbundet med hver av de forannevnte Kanal-lagrings-posisjoner. Manuell påvirkning av en spesiell kanalbryter port-styrer den binære informasjon som er knyttet til denne.kanal, inn i en utlesningsindikator 70 ved anvendelse av tre separate virksomgjørelsessignaler, idet et virksomgjø relsessignal styrer eller

åpner for en åtte-bits blokk au binær informasjon. De binære data omformes til en desimal si ffer-fremuisning ued hjelp au konvensjonelle midler som er kjent for fagfolk på området. Utlesningsin-dikatoren 70 omfatter også den desimale representasjon au det spesielle kanalnummer som ble manuelt utualgt.

Prosess-styreenheten 32 inneholder også en inngangsdatabryter 72 og en inngangsdata-uirksomgjø relsesbryter 74. Inngangs-datsbryteren 72 omfatter fire konuensjonel1e dreiebrytere som kan velges indiuiduelt for instilling au et desimalinngangssignal i denne. Inngangsdatabryteren 72 inneholder konuensjonelle kretser for omforming au huert au desimalinngangssignalene til binært

kodet desimalformat (BCD) som tilføres i to åtte-bits blokker

til inngangen til den digitale multiplekser 52. Etter ualg au den ene au de ni kanaler ued hjelp au kanalvalg bryteren 6B og aktiuering au inngangsdatauirksomgjø relsesbryteren 74, utmater den digitale multiplekser 52 sine digitale data til mikroprosessoren 34 ued anvendelse av de riktige uirksomgjø relsessignaler. Behandlingsenheten 34 lagrer de innmatede data i den kanalrninneposisjon som svarer til den ualgte kanalbryter. Denne lagringsmulighet

tillater innføring au parametre som kreves av prosessoren ved forutsigelsen av fyl1ingshastigheten. F.eks. kan Kanal 3 som representerer syklustiden for en kokstrommel, innstilles manuelt for den ønskede tidsperiode ved hjelp av den ovenfor beskrevne metode.

En kraftforsyning 76 for prosess-styreenheten 32 omfatter en inngang for mottagelse av en vek sel spenning på 110 volt og 60 Hz. Passende likespenningsutganger (\ l=) frembringes ved benyttelse av standard-diodebroer og faststoffsregulatorer.

Fordelene ved den foreliggende oppfinnelse kan lett inn-ses ut fra den foregående beskrivelse. Det er tilveiebragt en prosess-styreenhet i kombinasjon med et forkoksingsanlegg.som optimerer produksjonen av koks som dannes i en konvensjonell kokstrommel under hver forkoksingssyklus. Operatørfeil minimeres i vesentlig grad, slik at man derved i vesentlig grad reduserer mu-ligheten for en ikke-planlagt avstengning av koksproduksjonen.

Claims (13)

1. Anlegg for produksjon av et koksprodukt ut fra et petroleumsprodukt i kombinasjon med en prosess-styreenhet for automatisk forutsigelse au en optimal strømningshastighet au petroleum inn i anlegget, karakterisert ued at det omfatter en forkoksingstrommel for dannelse au et koksprodukt au petroleumen og som har et forutbestemt forkoksingstrommelnivå, en måle-anordning for frembringelse au et første signal som representerer meling au strømningshastigheten au petroleumsproduktet når det strømmer inn i forkoksingstrommelen, en analog/digital-omformer-anordning for frembringelse au en binær signalinformasjon som suå-rer til det neunte første signal, en integrasjonsanordning for beregning au en inkremental petroleumsmengde som auledes fra forkoksingstrommelen ut fra den binære signalinformasjon som representerer strømningshastigheten, en akkumulatoranordning for mottagelse au huer auledet, inkremental petroleumsmengde og lagring au en sammenlagt mengde au denne, en lagringsanordning for mottagelse au forutbestemte forkoksingsanleggsparåmet re, en anordning for forutsigelse au en optimal strømningshastighet au petroleum ued benyttelse au den sammenlagte mengde som er lagret i akkumu-latoranordningen, og de forutbestemte forkoksingsanleggsparametre,

   slik at en optimal koksmengde produseres i forkoksingstrommelen,

   en første utgangsanordning som reagerer på den forutsigende anordning for å frembringe et datautgangssignal som representerer den optimale strørnningshasti ghet au petroleum, en di gi tal/analog-omformeranordning for frembringelse au et første analogt signal som svarer til den optimale strømningshastighet, og en strømnings-hastighet-styreanordning som reagerer på digital/analog-omformer-anordningen for å justere strømningshastigheten au petroleum slik at petroleumen augis til forkoksingstrommelen med den neunte optimale strømningshastighet.
2. 2. Anlegg ifølge krau 1, karakterisert ued at det omfatter en føleranordning for utmatning au et andre signal som representerer temperaturen på petroleumen når den strømmer inn i forkoksingstrommelen, en anordning for oueruåkning av det andre signal, og en andre utgangsanordning som reagerer på av-følingen av en forutbestemt petroleumstemperatur ved å tilbake-stille akkumulatoranordningen til null.
3. 3. Anlegg ifølge krav/ 1, karakterisert v/ ed at lagringsanordningen omfatter en første kanallagringsposisjon som inneholder binær informasjon svarende til den petroleumsmengde som skal leveres til forkoksingstrommelen, slik at den i denne produserte koks befinner seg på det på forhånd fastlagte referanse-ni vå.
4. k. Anlegg ifølge krav 3, karakterisert ved at det omfatter en anordning for detektering av den i forkoksingstrommelen produserte koks på det på forhånd fastlagte forkoksingstrommelnivå, en anordning for tilveiebringelse av et tredje signal som indikerer at dan i forkoksingstrommelen produserte koks befinner seg på det pa forhånd fastlagte forkoksingstrommelnivå , en anordning for kontroll av tilstedeværelsen av det tredje signal, og en tredje utgangsanordning som reagerer på det tredje signal for å oppdatere den binære informasjon som er inneholdt i den første kanallagringsposisjon, slik at den oppdaterte, første kanals binære informasjon senere benyttes av den forutsigende anordning ved bestemmelse av en optimal strømningshastighet av petroleum til forkoksingstrommelen.
5. 5. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en behandlingsenhet som har en programmert opera-s jonssekvens , og en klokk.esignalki 1 de som innmater klokkesignaler med en forutbestemt hastighet til behandlingsenheten, idet behandlingsenheten teller antall klokkesignaler som mottas, og etter telling av et på forhånd valgt antall tellinger innleder den nevnte programmerte operasjonssekvens.
6. 6. Anlegg ifølge krav 5, karakterisert ved at lagringsanordningen omfatter et antall kanallagringsposisjoner som har en fjerde utgangsanordning.
7. 7. Anlegg ifølge krav 6, karakterisert ved at den fjerde utgangsanordning omfatter en numerisk utlesnings-

   indikatoranordning.
8. 8. Anlegg ifølge krav 6, karakterisert ved at det omfatter en kanal valganordning for selektiv fremvisning av en utlesning som svarer til den ene av de nevnte kanallagringsposisjoner.
9. 9. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at det omfatter en inngangsdatabryteranordning for innmatning av numeriske data til en på forhånd valgt kanallagringsposisjon, slik at forkoksingssystemparametre lagres for senere benyttelse av behandlingsenheten.
10. 10. Fremgangsmåte for automatisk forutsigelse av en optimal strømningshastighet av petroleum til en forkoksingstrommel under en forkoksingssyklus ved benyttelse av en digital behandlingsenhet, karakterisert ved at den omfatter de trinn å etablere et referansinivå i forkoksingstrommelen,

    å innmate petroleum til forkoksingstrommelen,

    å overvåke strumningsmengden av petroleum inn i forkoksingstrommelen, å integrere strømningsmengden av petroleum til forkoksingstrommelen for å bestemme mengden av innmatet petroleum,

    å detektere tilstedeværelsen av koks ved det etablerte referanse-ni vå ,

    å automatisk utlede den totale mengde petroleum som er innmatet til forkoksingstrommelen ved det etablerte referansenivå, og å automatisk forutsi en petroleumsstrømningshastighet som er i stand til å fylle forkoksingstrommelen til en ønsket kapasitet ved full-førelsen av forkoksingssyklusen.
11. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at strømningshastigheten av petroleum inn i forkoksingstrommelen. styres for å gjenspeile den nevnte forutsagte hastighet.
12. 12.. Fremgangsmåte for automatisk forutsigelse av en optimal strømningshastighet av petroleum til en forkoksingstrommel under en forkoksingssyklus ved benyttelse av en digital behandlingsenhet, karakterisert ved at den omfatter de trinn å etablere et referansenivå og et kapasitetsnivå i forkoksingstrommelen,

    å utpeke ved begynnelsen av forkoksingssyklusen en petroleumsmengde som skal innmates til forkoksingstrommelen, slik at den av denne

    produserte koks vil befinne seg ved det nevnte referansenivå,

    å innmate. petroleum til forkoksingstrommelen,

    å overvåke strømningsmengden av petroleum inn i forkoksingstrommelen, å integrere strømningsmengden av petroleum til forkoksingstrommelen for å bestemme mengden av tilført petroleum,

    å bestemme den tid som er igjen a,v forkoksingssyklusen,

    å gjøre en første forutsigelse av en optimal petroleumsstrømnings- hastighet som vil fylle forkoksingstrommelen til det neunte kapa-sitetsniuå ued fullførelsen au forkoksingssyklusen,

    å endre strømningshastigheten au petroleum for å gjenspeile den første forutsagte strømningshastighet,

    å gjenta de fem sistneunte trinn inntil det etablerte referanse-niuå er oppnådd,

    å oppdatere petroleumsmengden som skal innmates til forkoksingstrommelen, slik at den au denne produserte koks uil befinne seg ued referanseniuået, og

    å gjøre en andre forutsigelse au en optimal petroleumsstrømnings-hastighet som uil fylle forkoksingstrommelen til det neunte kapa-sitetsniuå ued fullførelsen au forkoksingssyklusen.
13. 13. Fremgangsmåte for forutsigelse au en optimal strømnings-hastighet au petroleum til en forkoksingstrommel under en forkoksingssyklus ved benyttelse au en digital behandlingsenhet, karakterisert ved at den omfatter de trinn å etablere et referansenivå i forkoksingstrommelen,

    å innmate petroleum til forkoksingstrommelen,

    å detektere tilstedeuærelsen au koks ued det nevnte etablerte referansenivå,

    å automatisk utlede den totale petroleumsmengde som er innmatet til forkoksingstrommelen ved det nevnte etablerte referansenivå, og å automatisk forutsi en petroleumsstrømningshastighet for fylling av forkoksingstrommelen til en ønsket kapasitet ved slutten av forkoksingssyklusen.