Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб керування процесом каталітичного риформінгу шляхом регулювання температури газосировинної суміші на входах у реактори зміною подачі палива в нагрівачі, який відрізняється тим, що регулювання температури газосировинної суміші на входах першого і другого реакторів здійснюють в залежності від поточних значень збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші на виході реакторів, складу вихідної сировини, а також витрати вихідної сировини і водневмісного газу, при цьому температуру парогазової суміші на вході третього реактора підтримують постійною і максимально припустимою для даного типу установки каталітичного риформінгу.

Текст

Спосіб керування процесом каталітичного риформінгу шляхом регулювання температури газосировинної суміші на входах у реактори зміною подачі палива в нагрівачі, який відрізняється тим, що регулювання температури газосировинної суміші на входах першого і другого реакторів здійснюють в залежності від поточних значень збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів у парогазовій суміші на виході реакторів, складу вихідної сировини, а також витрати вихідної сировини і водневмісного газу, при цьому температуру парогазової суміші на вході третього реактора підтримують постійною і максимально припустимою для даного типу установки каталітичного риформінгу Винахід відноситься до способів керування процесом каталітичного риформінгу, і може бути використаний в нафтопереробній промисловості Відомий спосіб керування реакторним блоком каталітичного риформінгу шляхом регулювання подачі води в реактори в залежності від концентрації вологовмісних сполук у циркулюючому газі, температури верху і низу колони попереднього гідроочищення і витрат пдрогенізату і циркулюючого газу [ А С СРСР № 1208068, МПК7 C10G 35/24, G05D 27/00, "Спосіб керування реакторним блоком установки каталітичного риформінгу", Н В Лисицин і ш , Бюл №4, 1986р] Цей спосіб не дозволяє забезпечити високий вихід цільового продукту протягом всього часу експлуатації каталізатора, тому що оптимальне співвідношення вода-галоген у зоні каталізу всіх реакторів не забезпечується, воно збільшується від реактора до реактора при будь-яких кількостях подаваної в реактори води, що призводить до зниження вмісту галогену на каталізаторі і до зниження селективності процесу Відомий спосіб керування реакторним блоком каталітичного риформінгу шляхом регулювання температури газосировинної суміші, що подається в реактори за допомогою зміни подачі палива в нагрівачі Зміна температури суміші перед надходженням у перший реактор здійснюється в залежності від зміни різниці температур на вході і виході реактора, у другий реактор - від зміни концентрації водню в циркулюючому газі, у третій реактор - від зміни октанового числа каталізату Регулювання КІЛЬКОСТІ води і галогеновмісної сполуки, подаваних у газосировинну суміш перед підігрівником, здійснюється в залежності від їхньої концентрації в циркулюючому газі [АС СРСР № 1154313, МПК7 C10G 35/00, G05D 27/00, "Спосіб керування реакторним блоком установки каталітичного риформінгу", В В Кашмет і ін , Бюл № 17, 1985 р ] Цей спосіб також не може забезпечити високий вихід продукту в плині всього часу експлуатації каталізатора Це пояснюється тим, що регулювання температури суміші на вході в перший реактор виробляється в залежності від перепаду температур на вході і виході цього реактора, що визначається вмістом нафтенових вуглеводнів в сировині і не відбиває повної картини протікання процесу в шарі каталізатора Регулювання температури суміші на вході в другий реактор, у залежності від концентрації водню в циркулюючому газі, є неефективним тому що концентрація водню не залежить від роботи другого реактора Основними "постачальниками" водню є реакції дегідрування і пдрокрекінгу, що протікають у першому і третьому реакторах Регулювання температури суміші на вході третього реактора в залежності від октанового числа каталізату малоефективне, оскільки октанове число каталізату визначається сумарною КІЛЬКІСТЮ ароматичних вуглеводнів, що утворились у всіх трьох реакторах, причому в основному в перших двох і лише малою частиною в третьому Найбільш близьким за технічною сутністю й (О со го 1^ ю 57336 2, перший 3, другий 4 і третій 5 реактори, сепаратор 6, компресор 7, виконавчі механізми 8 на ЛІНІЯХ подачі паливного газу в трубчасту піч, виконавчий механізм 9 керуючий витратою водневмісного газу (ВВГ), регулятор температури 10, датчики температури 11 -13, датчики складу суміші 14-16, датчики витрати ВВГ 17 і вихідної суміші 18, датчик складу вихідної суміші 19, модуль релейного виходу 20, модуль дискретного входу 21, мікропроцесорний контролер 22, GSM модеми 23 і 24, персональну ЕОМ 25 Спосіб керування здійснюється таким чином Сировина блоку платформінгу - бензин (І) нафтового походження, після змішання з циркулюючим водневмісним газом (II), насосом (1) подають в першу секцію підігрівника (2) куди подають паливний газ (III) Газосировинна суміш нагрівається до температури 450 - 520°С і після змішування з водою і галогеновмісною сполукою (не показане) подається в перший реактор (3) установки платОднак відомий спосіб керування забезпечує формінгу У реакторі в основному протікають реатільки збільшення виходу кінцевого продукту (какції дегідрування нафтенових вуглеводнів, що є талізату), при цьому, не забезпечуючи його якість ендотермічними, що призводить до спаду темпе(октанове число) ратури по шару каталізатора на ЗО - 70°С ПарогаЗа відомим способом керування температура зова суміш з реактора (3) через другу секцію підісуміші, що подається на третій реактор, змінюєтьгрівника (2), де знову нагрівається до 450 - 520°С, і ся в залежності від збільшення концентрацій аропісля змішування з необхідною КІЛЬКІСТЮ галогеноматичних вуглеводнів на виході цього реактора вмісної сполуки (не показане), направляється в Такий спосіб керування не є ефективним Дослідругий реактор (4) установки платформінгу В дження процесу з використанням уточненої матеостанньому відбуваються реакції ізомеризації і матичної моделі показали, що для досягнення мадепдроізомеризацм парафінових вуглеводнів і дексимальної ефективності роботи установки, пдроізомеризацм нафтенових вуглеводнів Темпетемпература суміші на вході третього реактора ратура по шару катализатора в реакторі (4) знижуповинна бути постійною і максимально припустиється на 10 - 30°С Парогазова суміш з реактора мою для даного типу установки риформінгу (4) через третю секцію підігрівника (2), знову нагріМатематична модель процесу запропонована вається до 450 - 520°С і, після змішування з галоу відомому способі керування, є умовно-постійною, геновмісною сполукою (не показане) направляєтьтаким чином, вона не враховує динамічних змін ся в третій реактор (5) В останньому закінчуються характеристик процесу і вплив ЗОВНІШНІХ факторів, реакції дегідроциклізацм парафінових вуглеводнів і і при їх різкій ЗМІНІ вона не зможе адекватно опизначний розвиток одержують реакції пдрокрекінгу сувати процес Температура по шарі каталізатора знижується на 5 Задача винаходу - оптимальне керування про- 10°С або збільшується на 1 -410°С Газоцесом каталітичного риформінгу шляхом підтримпродуктова суміш від реактора (5) надходить, або ки оптимальних значень температури каталізатора на очищення від неорганічних сполук і на охолоі швидкості протікання ХІМІЧНИХ реакцій всередині дження (у випадку роботи установки на одержання реакторів для збільшення виходу цільового продуароматичних вуглеводнів), або відразу на охолокту і його якісних показників за рахунок викорисдження (у випадку роботи установки на одержання тання математичної моделі адекватно описує провисокооктанового бензину) і далі в сепаратор (6), цес да відбувається її поділ на рідкий каталізат (IV) і Поставлена задача досягається тим, що у віводневмісний газ Апарати очищення й охолодомому способі керування процесом каталітичного дження газо-продуктової суміші на схемі не покариформінгу шляхом регулювання температури зані Частина виділеного газу за допомогою компгазосировинної суміші на входах у реактори зміресора (7) після чищення й осушення (не ною подачі палива в нагрівачі, ВІДПОВІДНО ДО винапоказане) подається на змішування з сировиною, а ходу регулювання температури газосировинної надлишок виводиться з установки Рідкий каталісуміші на входах першого і другого реакторів здійзат направляється далі на поділ снюють в залежності від поточних значень збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів у паВ якості керуючих впливів при оптимальному ро газовій суміші на виході реакторів, складу керуванні процесом обрана витрата водневмісного вихідної сировини, а також витрати вихідної сирогазу і температури суміші на входах першого і друвини і водневмісного газу Температуру парогазогого реакторів воі суміші на вході третього реактора підтримують Витрата циркуляційного газу обмежена співпостійною і максимально припустимою для даного відношенням ВВГ/сировина (кратністю циркуляції типу установки каталітичного риформінгу ВВГ), значення якого за регламентом складає 1650 - 1800Нм3/м3 Збільшення співвідношення На фіг наведена схема керування процесом ВВГ/сировина виявляється в двох протилежних для здійснення пропонованого способу керування напрямках 3 одного боку, підвищення парціальноСистема керування містить насос 1, трубчасту піч ефектом, що досягається до пропонованого винаходу є спосіб керування процесом каталітичного риформінгу, в якому регулювання температури газосировинної суміші на вході в перший реактор здійснюється в залежності від поточних значень збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів на виході реактора і характеру розподілу температури по висоті шару каталізатора Регулювання температури суміші на входах другого і третього реакторів здійснюють у залежності від поточних значень збільшень концентрації ароматичних вуглеводнів на виходах реакторів Регулювання витрати галогеновмісних сполук здійснюється роздільно для кожного реактора ВІДПОВІДНО ДО заданого молярного співвідношення вода-галоген [А С 7 СРСР № 1693025, МПК C10G 35/24, G05D 27/00, "Спосіб керування процесом каталітичного риформінгу", С Г Мазина й ш , Бюл № 43, 1991 р] [Прототип] 57336 потиску водню в суміші приглушує реакції дегідруматичну модель процесу розраховує і передає на вання (що протікають з виділенням ЬЬ), але, з інМПК (22) оптимальні значення завдань для регушого боку, підвищення КІЛЬКОСТІ нагрітого газу, що ляторів Крім того, SCADA система реалізує функциркулює через реактор, зменшує падіння в ньому ції реєстрації показань, сигналізації (у випадку витемператури У результаті середня температура ходу вхідних значень МПК за встановлені межі) і каталізатора і швидкість протікання реакцій збільвисновку інформації в зрозумілій операторові фошується Тобто, існує деяке оптимальне значення рмі Так само у випадку аварійної ситуації дозвоцього параметра всередині або за межами припуляє операторові здійснювати ручне керування стимого діапазону в залежності від значення інших процесом вхідних величин Використання бездротової лінії зв'язку (GSM модем) між високим (ЕОМ + оператор) і низьким Температури на вході кожного реактора мо(МПК + модулі введення і висновку) рівнями жуть варіюватися в межах 45 -ь 520°С Підвищення АСКТП дозволяє практично не обмежувати відстатемператури реакційної суміші викликає зниження ні між об'єктом керування й оператором Так само виходу каталізату при одночасному збільшенні можливе керування декількома, значно віддалечастки ароматичних вуглеводнів, а значить і октаними один від одного об'єктами, з одного центра нового числа Вплив температури на ефективність процесу платформінгу носить суперечливий хараВикористовувана при керуванні процесом моктер, тому що будь-яка її зміна здійснює протиледель є подальшим продовженням робіт Сміта і жний ефект на ЯКІСНІ показники процесу (вихід і Жорова-Панченкова [Зубов В І Математичні меоктанове число каталізату) Отже, можна визначитоди дослідження систем автоматичного регулюти оптимальне значення вхідних температур, що вання Л , 1974] За основу, при побудові моделі, забезпечать максимальну ефективність процесу була прийнята кінетична модель Сміта, в основу ВІДПОВІДНО до обраного критерію оптимальності якої покладена ідея про об'єднання реагуючих речовин за ХІМІЧНИМИ ознаками При цьому, пеПри побудові системи оптимального керуванредбачається, що бензинову фракцію - сировина ня процесом використовується принцип розподіплатформінгу можна представити такою, що склаленої АСКТП, що дозволяє істотно підвищити надається з трьох узагальнених вуглеводнів з однадійність керування процесом На низькому рівні ковим числом вуглецевих атомів парафінового П, система автоматичного керування реалізована нафтенового Н, і ароматичного А, що можуть петаким чином ретерплювати взаємні перетворення Такий ПІДХІД Для контролю якості вихідної сировини і кінцедозволяє врахувати збільшення вмісту ароматичвого продукту на виходах кожного з трьох реактоних вуглеводнів, що вносять основний вклад у підрів, а також на лінії подачі вихідної сировини вставищення октанового числа риформованого бензиновлені датчики складу суміші (QE) (14 - 16,19) ну Також фіксуються показання витрати суміші і водневмісного газу (FT) (17, 18) і інформація про темКінетичні моделі Сміта і Жорова-Панченкова пературу суміші на входах першого і другого реакбули створені для опису роботи одного реактора, торів (ТЕ) (11, 12) Інформація з цих датчиків а потім поширювалися на багато реакторний блок надходить на модуль дискретного введення (21), При цьому, настроювальні коефіцієнти моделі що приводить сигнали в стандартну форму і через приймалися однаковими для кожного з трьох реакінтерфейс RS-485 передає їх на МПК (22), тобто торів Такий ПІДХІД до створення моделі 3-х реакмікропроцесорний контролер (наприклад Lagoon торного блоку має принаймні два недоліки Пер7000, Medicon або Реміконт-130), що ВІДПОВІДНО ДО ший полягає в тім, що в подібних моделях не завдання для реалізованих у контролері регулятоцілком враховується специфіка протікання процерів, формує керуючі впливи і через модуль релейсу в конкретному реакторі Так, наприклад, у перного висновку (20) передає їх на приводи виконавшому реакторі складаються найбільш сприятливі чих механізмів (9) і (8), керуючих ВІДПОВІДНО умови для реакцій дегідроциклізацм 5-ти і 6-та подачею паливного газу в секції трубчастої печі і членних нафтенів, що призводить до утворення витратою водневмісного газу, що поступає для тут до 70% ароматичних вуглеводнів Депдроцикзмішування з сировиною Мікропроцесорний лізація парафінів переважно протікає в другому і контролер також здійснює процедуру двосторонтретьому реакторах Що стосується пдрокрекінгу нього обміну інформацією з високим рівнем вуглеводнів, то реакція з найбільшою інтенсивнісАСКТП, для цього до виходу контролера підклютю протікає в останньому реакторі Другим істотчається GSM модем (23) ним недоліком цих моделей є те, що вони не враховують різних швидкостей дезактивації Дані про температуру суміші на вході третього каталізатора в реакторах реактора з датчика (13) передаються на локальАналіз зазначених недоліків дозволяє зробити ний регулятор (ТС) (10), тому що дослідження висновок, що одержати модель, яка більш точно процесу за математичною моделлю показало, що описує процес можна шляхом використання індидля досягнення оптимального режиму роботи, відуальних настроювальних параметрів для кожтемпература сировини на вході третього реактора ного реактора повинна бути постійною і максимально допустимою (520°С) для даного типу установки Цей принцип, реалізований у математичній моделі, використовуваної в запропонованому споВисокий рівень АСКТП реалізований таким чисобі керування, крім того, при розрахунку викорисном товується поточна інформація про значення збіІнформація з МПК (22) через GSM модем (24) льшень концентрацій ароматичних вуглеводнів на надходить на персональну ЕОМ з працюючою виході кожного з реакторів і враховується зміна SCADA системою (25), яка, використовуючи мате 57336 характеру розподілу температури по шару каталізатора, що дозволило ще більше підвищити адекватність математичної моделі Періодично з заданим інтервалом часу здійснюється перевірка адекватності моделі реальному процесові шляхом порівняння фактичних концентрацій ароматичних вуглеводнів на виходах реакторів зі значеннями розрахованими за математичною моделлю Якщо різниця між фактичними значеннями і розрахунковими більш 3%, включається модуль ідентифікації, що уточнює настрою 8 вальні коефіцієнти математичної моделі Рішення питання про ДОЦІЛЬНІСТЬ застосування системи оптимального керування реакторним блоком каталітичного риформінгу залежить, головним чином, від чутливості оптимальних режимів до обурюючих впливів процесу 3 цією метою був проведений ряд однофакторних експериментів щодо основного рівня обурюючи впливів, відповідному базовому режимові, що не є оптимальним Результати досліджень приведені в таблиці Таблиця Оптимальні режими платформінгу Об'ємна витрата Темп на вх 1-го Темп на вх 2-го Темп на вх 3-го ВВГ (м3/ч) реактора (°С) реактора (°С) реактора (°С) Базовий режим 166380 501,2 504,6 502,3 Оптимальні режими 105000 459,2 483,6 520 105000 468,4 496,1 520 80000 455,7 478,3 520 90000 459,9 483,1 520 100000 464,7 489,0 520 120000 476,4 502,8 520 105000 462,6 490,2 520 105000 465,1 494,7 520 Як випливає з даних таблиці, оптимізація режиму за керуючими величинами дає збільшення виходу каталізату більш ніж на 6% Установка більш високого октанового числа призводить до зниження виходу Збільшення витрати пдрогенізату на реакторний блок незначно впливає на критерій оптимальності, однак призводить до зрушення оптимуму у бік більш високих температур Використання пропонованого способу керування процесом каталітичного риформінгу забезпечує, у порівнянні з відомим способом, більш ефективне керування роботою третього реактора Октанове число Вихід каталізату (частки) 78,2 0,80 78,9 85,0 85,0 85,0 85 0 85,0 85,0 85,0 0,86 0,80 0,81 0,81 0,81 0,79 0,82 0,81 установки Застосування ЕОМ з уточненою математичною моделлю процесу риформінгу, що враховує особливості протікання процесу (термін служби каталізатора, зміна його активності, характер розподілу температури по шару каталізатора та ш) дозволяє проводити відповідне коректування режимних параметрів для досягнення оптимального режиму роботи установки, і в таким чином збільшити якість і вихід цільового продукту Винахід може бути використаний в нафтопереробній промисловості на установках каталітичного риформінгу 57336 10 Персональна ЕОМ + SCADA система + Математична модель 24 ы G m1S o M d e m 2 0 R3 S2 2 2 2 R3 S2 2 ( G me ) S on M d r ФІГ Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A method for controlling the process of catalytic reforming

Назва патенту російською

Способ управления процессом каталитического риформинга

МПК / Мітки

МПК: G05D 27/00, C10G 35/00

Мітки: процесом, каталітичного, спосіб, керування, риформінгу

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-57336-sposib-keruvannya-procesom-katalitichnogo-riformingu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб керування процесом каталітичного риформінгу</a>

Подібні патенти