Способ управления процессом ректификации Советский патент 1987 года по МПК B01D3/42 

Изобретение относится к методам управления промьплпенными объектами, в частности к способам управления процессом-ректификации в аппаратах колонного типа с открытой подачей водяного пара, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Цель изобретения - увеличение отбора светлых нефтепродуктов при обес печении заданной четкости разделения

На чертеже показана принципиальная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ.

Система управления включает основную сложную ректификационную колонну 1 и стриппинг-колонны 2 и .3, датчики 4-7 расхода, датчики 8 - 10 температуры, датчики 11 и 12 уровня в стриппинг-колоннах, регуляторы 13 - 23, уровня в стриппинг-колоннах 2 и 3, расходов нефтепродуктов, расхода орошения в колонну, расходов циркуляционных орошений, температур начала и конца кипения соответственно, датчики 24 - 26 температуры начала и конца кипения, исполнительные механизмы 27 - 36, управляющий вы- числительньй комплекс 37 (УВК).

Способ осуществляется следующим образом.

Фракционный состав перерабатываемого сырья (участок кривой НТК,соответствующий светлым дистиллятам) определяется на базе информации о расходе сырья получаемых светлых продуктов, поступающей соответственно от датчиков 4 - 7, и данных о температурах кипения в опорных точках по кривой стандартной разгонки (t

нг ик

энг

энгэнг

- 50 90

ЭНГ кк

), ПО ступающих из центральной заводской лаборатории 38.

Вся эта информация поступает на УВК 37, где согласно заложенному алгоритму определяется фракционный состав перерабатываемого сырья в сле дукйцей последовательности.

Сначала для каждого продукта определяется температура 30 и 70%-ной выкипаемости по кривой стандартной рр.з гонки:

Энг

«,

энг t,o

100 In -i- (exp

энг

--га + 100

ЭНГ с fo

Тоо

t + о 4502ft - )

V I-00 50

где

0 4so - -E2P-2iZ I exP Oji5 exp 0,9 - exp 0,5

JO

После того, как определены температуры кипения во всех семи опорных точках, характеризующих кривую стандартной разгонки нефтепродуктов,осуществляют их перевод на кривую истинных температур кипения (ИТК),т.е. определяют для всех нефтепродуктов температуры кипения в тех же опорных точках по кривой ИТК.

Определяют температуру 50%-ной выкипаемости по ИТК:

5

0

ИГК

. энг

+

энг tso - 203

-50 34,94 - 0,0555 t ,

определяют температуры 10, 30, 70 и 90%-ной выкипаемости:

j 1,4

п N ,3

m %, j ос

г -1

энг т

У

(A,,jd + A,j)d

1 + А,, jd

liii -l-liii

; 1 - B,,jd

если /d/ 50

если /d/ 50,

итк

.НТК

ч - у,

определяют температуру конца кипения:

d t

энг кк

- t

7НГ 90

У

г -о:5о8зГГ 20

I 0,5668d + 6.99, „„

T-0:008538-d-- 20

-энгэнг

Hk 90у

определяют температуру начала кипения:

энк итк 3 44 -нк -ю ,0 «к -

После определения температур кипения в опорных точках по кривой ИТК нефтепродуктов t - (i - количество нефтепродуктов: j 1-7 - количество опорных точек) с учетом их отборов и расхода сьфья, используя правило аддитивности свойств углеводородных систем, определяют кривую ИТК перерабатываемого нефтяного сырья.

Определяют суммарнылых нефтепродуктов н и

сумму:

m

S г.. G; ; 1 1

G;

S; s

определяют минимальную ную температуры кипени НТК:

Г тк Tm;n min t;, ; i

T.,ax Т ,/ut

ТМ, Т ES, О К 1

Если S. О

Т Т + ut К К + 1

i 1 ,т

Л I

0; при Т-; t.,

к- - Ei. Т) 1 JtMTK -итк. VL UJJ-/ J -

2,7; при tf T-t 1; при

Of к.

S, S, + E,.. g, ES S, TM T.

Если ES|,i 0,999, продолжают с моента, когда Sj 0. ТМ Т

k ntcKX S

ES ES|j -- ,

H

де TM, TM - температуры начала и конца кипения по кривой ИТК сырья; ES,, ESj, - доля отгона при ТМ, и ТК1 по кривой ИТК сырья;

ut - условный шаг деления кривой ИТК на узкие фракции; К - число условных узких

фракций;

S,,- суммарная доля отгона по кривой ИТК сырья, соответствующая температуре конца кипения; Сц - расход сырья; m - число нефтепродуктов.

79(iq

После восстановления участка кривой НТК сырья, соответствующего светлым дистиллятам, определяют потенци- апьное содержание светлых нефтепро- I

, ИТК ч, , НТК

5 дуктов E() (( - температура конца кипения по кривой НТК самого тяжелого светлого дистиллята).

Например, нужно увеличить выход топлива ТС-1. Эту задачу можно решить

за счет провапивания смежных узких фракций из бензиновой фракции в ТС-1 или извлечения из дизтоплива (ДТП).

После решения задачи восстановление ИТК сырья определяют потенциаль ное содержание (Р„) топлива ТС-1:

Q, G(E(t

ECt nV )).

где Gg - расход сырья;

-20 E( ), E(t ) - доля отгона по кривой ИТК сырья, соответствующая температуре начала и конца кипения

25 - Далее определяют рассогласование

между Q п и текущим отбором Q -г топлива ТС-1:

л Qf, - Qr Если л (погрешность восстановления кривой ИТК сырья), формируется шаг приращения отборада

ДII

-т- и осуществляется перераспределение смежных узких фракций между ТС-1 и ДТЛ так, чтобы выход топлива ТС-1 был бы максимальным при удовлетворении Требований на качество и количество других фракций.

Для этого кривую ИТК ТС-1 и ДТЛ разбивают на услорные узкие фракции с заданным шагом по температуре кипения. Определяют исходную концентрацию и количество каждой i-й узкой фракции в ТС-1 и ДТЛ:

И..

°; &,

TiО

И . v .

М

Определяют суммарное количество смежных узких фракций по каждому из продуктовых потоков и дают шаг приращения л а на отбор ТС-1. Концентрацию i-й узкой фракции при измененном отборе определяют по формуле

о . +

)

да

где

И

gjM

н.. Si

g

&а

количество i-й узкой фракАЦ1И соответственно в ТС-1 и ДТЛ; исходное количество ТС-1 и ДТЛ.

i-й узкой фракции н ТС-1 определяют из уравнения по компонентного материального баланса при допущении о постоянстве разделительной способности колонны:

J- Количество

«Ч

i i.i )

1 +

Коэффициент рассогласования nj определяют из выражения

1

.sZIi-ii

&a

J+

Количество i-й узкой фракции в ДГЛ определяют из уравнения покомпонентного материального баланса;

И:

+ И;

«..

-1J J4, После определения концентрации и количества каждой i-й узкой фракции в ТС-1 и ДТЛ при измененных отборах определяют температуры кипения в опорных точках по кривой ИТК для каждой продуктовой фракции.

Температуру начала и конца кипения принимают равной температуре начала и конца кипения по.кривой ИТК после изменения отбора

Т Т

ИТК

нк

ИТК

кк

Остальные температуры определяют путем линейной интерполяции между двумя точками, окружающими опорные:

Е 1 ES

J

T l S

J ,итх

ES; - ES..,

ИТК

- Т;.,

После определения температур кипения в опорных точках по кривой ИТК продуктовых потоков осуществляют обратный перевод на кривую станU/ . 3

дартнои разгонки (t по следовательно сти:

( ) в следующей

12879096

определяют температуру 50%-ной выкипаемости по кривой стандартной разгонки:

9НГ 50

итк

O. + 323,748 0,038(15g f + 1246,61S--3,

НТК.

50

JO

0,(И

определяют температуру 10, 30, 70 и 90%-ной выкипаемости:

t n m D

1,4

Ni,, N,7 - t

- 1Л

A.,D+A..+

;+ A,.2D

2,;

.

если /D/ : 50

6.1

X

5

D +

2,,

ЭНГ

чп

в,,;

Б,,;

если /D/ 50

9НГ

- х;

определяют температуру крнца кипения :

энг

- кк.

энг

t „„ +

90

где

D

1,289-0,008326 D если D 20;

5 I §i22

0,008538 D + 0,5668 если D 20;

D t

ИТК

- t

ИТИ

K.90

определяют температуру начала

кипения

энг

tr- 0,2018 (

игк нк

10 1,295

После этого полученные значения отбора, температуры начала и конца кипения фракций ТС-1 и ДТЛ с УВК 37 в качестве уставки поступают на регуляторы (16,17,19,20,22 и 24) соответствующих локальных САР.

Допустим, рассматривается керосиновая (ТС-1) секция, т.е. тарелка отбора фракции из основной колонны 1 и отпарная (стриппинг) колонна 2.

Параметрами, характеризующими режим секции, являются температура на тарелке отбора (характеризует температуру конца кипения), расход пара в стриппинг-колонну 2 (характеризует температуру начала кипения) и уровень в стриппинг-колонне 2.

Сигнал, пропорциональный заданию на отбор фракции ТС-1, с, УВК поступает в камеру Задание регулятора 16, в камеру Переменная которого поступает от датчика 6 сигнал, пропорциогуляторы 19 и 22 вырабатывают управляющее воздействие, сигнал о котором с выхода регуляторов поступает на ИМ 35 и 30, установленные соответственно на линии подачи циркуляционного орошения в колонну 1 и пара в колонну 2. Подача циркуляционного орошения и пара меняется до тех пор, пока температура конца и начала кипенальный текущему отбору фракции ТС-1. ния фракции ТС-1 не будет соответстВ регуляторе 16 эти сигналы сравниваются, в случае их отличия возникает рассогласование, для компенсации которого регулятор вырабатывает управляющее воздействие, сигнал о котором с выхода регулятора 16 поступает на исполнительный механизм (IM) 28, установленный на линии отвода фр-акции. Система действует до тех пор, пока рассогласование в регуляторе 16 не скомпенсируется.

В процессе работы САР отбора меняется уровень в отпарной колонне 2. Отклонение уровня от заданного значения компенсируется регулирующим воздействием, вьщанным регулятором 13 на ИМ 32, установленный на линии перетока фракции из основной колонны 1 в Ьтпарную колонну 2.

Сигнал, пропорциональньй заданному значению температуры на тарелке отбора и температуры начала кипения фракции ТС-1, с УВУ 37 поступает в камеру Задание соответственно регуляторов 19 и 22, в камеру Переменная которых от датчиков 9 и 25 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению соответственно температуры на тарелке отбора и температуры начала кипения фракции ТС-1. В случае отличия этих сигналов для компенсации возникшего рассогласования реРедактор Е.Папп Заказ 7748/8

Составитель Т.Голеншина Техред А.Кравчук

Корректор

Тираж 656Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

гуляторы 19 и 22 вырабатывают управляющее воздействие, сигнал о котором с выхода регуляторов поступает на ИМ 35 и 30, установленные соответственно на линии подачи циркуляционного орошения в колонну 1 и пара в колонну 2. Подача циркуляционного орошения и пара меняется до тех пор, пока температура конца и начала кипе5

0

5

вовать заданному.

Формула изобретения

I

Способ управления процессом ректификации в сложной колонне, включающий измерение температур в опорных точках основной колонны, температур выкипания нефтепродуктов, относительных отборов, нагрузок по сырью и регулирование температур выкипания нефтепродуктов, отличающийся тем, что, с целью увеличения отбора светлых нефтепродуктов при обеспечении заданной четкости разделения,дополнительно измеряют данные стандартной разгонки нефтепродуктов, по измеренным параметрам прогнозируют фракционный состав перерабатываемого сырья, определяют потенциальное содержание суммы светлых дистиллятов в сырье и текущее значение суммарного отбора светлых дистиллятов, срав- . нивают их и в зависимости от величи5 ны рассогласования формируют шаг приращения , по сформированному шагу приращения перераспределяют смежные узкие фракции между соседними продуктовыми потоками, определяют относи тельные отборы и пределы выкипания нефтепродуктов, по значениям которых регулируют режимы соответствующих секций колонны.

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к способу управления процессом ректификации, может быть использовано в нефтехимической промьшшенности и позволяет увеличить отбор светлых нефтепродуктов при обеспечении заданной четкости разделения. Измеряют температуру в опорных точках колонны 1 датчиками 8,9,10, температуру начала выкипания, температуры 10; 30; 50; 70 и 90%-ной выкипаемости.Определяют потенциальное содержание суммы светлых дистиллятов в сырье и текущее значение суммарного отбора светлых дистиллятов. Сравнивают их и в зависимости от величин рассогласования формируют шаг приращения.По сформированному шагу приращения перераспределяют смежные узкие .фракции между соседними продуктовыми потоками. Определяют относительные отборы и пределы выкипания нефтепродуктов, по значениям которых регулируют режимы соответствующих секций колонны. 1 ил. ш (Л