Способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне Советский патент 1993 года по МПК B01D3/42 

Расход жидкости, стекающей по тарелкам i-ой (2-ой и ниже) секции сложной колонны определяют по формуле:

gi gi-i-GnP+

, GUg%roop-gt n)

(8)

где ды - расход жидкости, стекающей по тарелкам вышележащей секции, т/ч

с пр - расход 1-го выводимого нефтепродукта, т/ч

-дГцо0 энтальпии, соответственно, паров и жидкости нефтепродукта при температуре вывода из i-ой секции колонны циркуляционного орошения, кдж/ч

энтальпии жидкого охлажденного циркуляционного орошения i-ой секции, кдж/ч.

Флегмовое число 2 - ой секции колонны вычисляют по формуле:

Фл. ч. (G np+G2np)

Флегмовое число секции колонны вычисляют по формуле:

.Фл.ч.(Ср1пр+С2пр+С3пр)

(Ю)

Флегмовое число секции колонны вычисляют по формуле:

Фл.ч.(61пр+62пр+С3пр+С4пр) (11)

На третьем этапе, вычисленные по формуле (2) средние температуры кипения фракций стабилизируются следующим образом:

- средняя температура нефтепродукта, выводимого из Г -ой секции - путем изменения отбора нефтепродукта из I-ой секции колонны.

На четвертом этапе вычисленные по формулам (7, 9,10,11) флегмовые числа стабилизируются следующим образом: Фл. ч. 1

- флегмовое число секции - путем изменения температуры острого орошения, флегмовые числа 2, 3 и 4-ой секции - путем изменения расхода циркуляционного орошения соответствующей секции.

Стабилизация флегмовых чисел по секциям колонны обеспечивает заданную чёткость ректификации, нефтяных смесей в виде температур налэгания соседних фрак ций.

В результате, одновременно выполняемая стабилизация средних температур кипения фракций (3-ий этап) и величин температур налегания соседних фракций (4- 5 ый этап), позволяет путем стабилизации качества получаемых нефтепродуктов повысить отбор светлых нефтепродуктов.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема реализации способа; на фиг. 2

10 представлены кривые фракционной разгонки получаемых нефтепродуктов.

Сложная колонная, предназначена для разделения частично отбензиненной нефти, состоит из секций 1, 2, 3, 4.

15 Отбензиненная нефть поступает в сложную колонну по линии 5. В сложной колонне нефть разделяется на пять нефтепродуктов: бензин, отводимый по линии 6, лигроин, от- водимый по линии 7, дизельное топливо 1,

20 отводимое по линии 8, дизельное топливо П, отводимое по линии 9 и мазут, отводимый по линии 10.

Регулирование температур выкипания нефтепродуктов осуществляется с по25 мощью установки необходимых значений отборов нефтепродуктов по линиям б, 7, 8 и 9, расходов циркуляционных орошений по. линии 11, 12, 13 и температуры острого орошения, поступающего в колонну по линии

30 14 изменением подачи хладоагента, поступающего в холодильник 15. Необходимые значения отборов нефтепродуктов устанТав- ливают с помощью регуляторов 16, 17, 18 и 19, температуру острого орошения - с по35 мощью регулятора 20, расходов циркуляционных орошений - с помйщью регуляторов 21,22 и 23.

Колонна снабжена также расходомера ми 24-27, контролирующими отборы нефте40 продуктов, расходомерами 28-31, контролирующими расход острого и циркуляционных орошений, расходомером .32, контролирующим расход водяного пара, датчиками 33-36 температур, контролирую45 щих температуры вверху и на тарелках отбора нефтепродуктов, датчиками 37-39 температур, контролирующих температуры циркуляционных орошений на выходе из колонны, датчиками 40-42 температур цирку50 ляционных орошений на входе в колонну, датчиком 43 - температуры острого ороше- ния, датчиками 44-47, контролирующих давление вверху и на тарелках отбора нефтепродуктов.

55

Показания расходомеров 24-27 и 32, датчиков 33-36 температур и датчиков 44- 47 давлений поступают в вычислительное устройство 48, где формируются уставки для регуляторов 49-52, которые обеспечивают

стабилизацию в сложной колонне средних температур кипения нефтепродуктов.

По показаниям уже поступивших в вычислительное устройство 48 данным от расходомеров 24-27, а также по показаниям расходомеров 28-31 и датчиков 33, 37 -42, 43 температур, формируются уставки для регуляторов 53-56, которые обеспечивают стабилизацию внутренних флегмовых чисел по секциям сложной колонны.

Способ управления реализуется следующим образом. Текущие значения расходов отбираемых нефтепродуктов Сб, Сл, Сд|, бди, от датчиков 24-27, расхода водяного пара Св.п. отдатчика 32, давлений на тарелках отбора Pi, Рг, Рз, РА от датчиков 44-47, температур на тарелках отбора ti. ta, t3, ъ от датчиков 33-36 поступают в вычислительное устройство 48, где с помощью уравнений (1) и (3) определяются температуры кипения t6c - бензина, глс - лигроина, т.д|с - диз. топлива 1, 1дц° - диз. топлива П. Вычис- ленные средние температуры кипения t6c,...,tAiic поступают в качестве переменных на регуляторы 49-52, которые используя ПИ-закон регулирования в соответствии с заданными значениями средних температур кипения 1бздс....Дд|1здс изменяют задания отборам соответствующих нефтепродуктов. Указанные расходы стабилизируются регуляторами 16-19.

Текущие значения температур циркуляционных орошений Тц02охл, т.цо р, т.цр3охл, 1ц03гор, , Тцо4гор от датчиков 37-42. температуры охлажденного острого орошения. to.o. от датчика 43, расходов циркуляционных орошений Сцо , бцо , Сцо от датчиков 29-31, расхода острого орошения G0.o. от датчиков 28 поступает в вычислительное устройство 48, где с помощью уже поступивших в вычислительное устройство 48 текущих значений Ge, Сл, GAi, бди и t о.о. по уравнениям (4)- (II) вычисляются флегмовые

числа Фл. ч., Фл. ч.2, Фл. ч.З и.Фл. ч. 4.

Вычисленные флегмовые числа в качестве переменных поступают на регуляторы 53 56, которые используя ПИ - закон управления, в соответствии с заданными значениями флегмовых чисел по секциям колонны Фл. 2.1 зд. Фл. 2.2 зд, Фл. 2.3 зд. и Фл. ч. 4 зд определяют необходимые значения температуры острого орошения to.o. путем изменения подачи хладоагента в холодильник 15 и расходов циркуляционных орошений бцо2, Сцо3, (ЗцсД Указанные расходы стабилизируются регуляторами 21-23. Изменяя 6б, Ол, Сд| и Сди регулируют положение центральной точки кривой фрикционной разгонки (см. фиг, 2), соответственно, бензина, т.бс. лигроина, tn°, дизельного

топлива I, т,д|°, и дизельного топлива П, т.дцс. Изменяя to.o.. Сцо , Сцо , Сцо регулируют величины температур налегания кривых фракционной разгонки, соответственно,

бензина и лигроина , Дт.б-л. лигроина и дизельного топлива 1, АТ.Л-Д, дизельного топлива I и дизельного топлива II, Д1дг-дИ, диз. топлива II и мазута, Д1дм-м. Это позволяет отобрать то количество светлых нефтепродуктов, которое потенциально содержится в сырье.

Приме р. На установке первичной переработке нефти при постоянной производительности т/ч применение системы управления (фиг. 1), реализующей предлагаемый способ управления позволило улучшить показатели работы ректификационной колонны.

Пусть ректификационная колонна находится в состоянии 1.

Известно, что одним из основных возмущающих воздействий процесса ректификации является возмущение по составу сырья. Пусть в некоторый момент времени

состав сырья колонны изменится таким образом, что потенциальное содержание бензина в сырье стало равным 154 т/ч, лигроина - 123 т/ч, дизельного топлива 1- 77 т/ч, дизельного топлива И-92 т/ч.

Тогда при сохранении величин управля ющих воздействий на прежнем уровне, качество получаемых нефтепродуктов будет существенно отличаться от заданного: средние температуры кипения фракций снизятся до величины t6c 103°C, tnc 180°C tAic 2360C, 1д||с 283°С, вместо зада иных, соответственно: 110°С, 200°С, 265°С, 320°С, Увеличатся и температурные налегания фракций: Ate-n 7 1°С, Д tn-Ai 21,3°C,

Дт.д|-Д|| 13.3°С иДт.Д||-м 17.6°С, вместо первоначальных соответственно: 4.6°С, 13.3°С, 4.2°С и 6.2°С.

Потери светлых нефтепродуктов составят (154+123+77+92)-(132+105+66+79)

64 т/ч.

Рассмотрим теперь, как предлагаемый способ позволит восстановить первоначально заданное качество нефтепродукта. 1. По режимным переменным колонны :

температурам отбираемых нефтепродуктов, расчетным величинам парциальных.давле- ний паров на тарелках отбора нефтепродукта вычислительным устройством определяются средние температуры кипения фракций : 103°С, 180°С, 236°С, 283°С.

После чего, регуляторы средних температур кипения изменят расходы отбираемых нефтепродуктов до следующих величин : 6б 154т/ч, т/ч 6Д| 77т/ч,

Сд|| 92 т/ч. Это позволит достичь заданных средних температур кипения нефтепродуктов :110°С,200°С,265°С, 320°С.

2, По режимным переменным колоннам вычислительным устройством определяют- ся флегмовые числа колонны : 1.14, 0,54, 0,82 и 0,66. После чего регуляторы флег- мовых чисел изменяют температуру острого орошения to,o. до 60°С, а расходы циркуляционных орошений Сцо2 до 238 т/ч, Сцо3 до 225 т/ч и Сцо4 до 72 т/ч что позволит восстановить флегмовые числа по секциям колонны до первоначальных величин : 1,3, 0,81, 1,34, 1.18, а температуры налегания фракций до At6-fl 4.7°C, А1л-д1 13,5°С, AtAi-Aii 4.20C и Дт.д||-м 6.4°С.

Потери светлых нефтепродуктов отсутствуют.

На фиг. 2 изображены кривые фракционной разгонки нефтепродуктов, получав- мых в 1-ом и 3-ем состоянии колонны (сплошные линии) и во 2-ом (пунктирные линии).«

Таким образом, стабилизация средних .температур кипения фракций (положения центральных точек кривых фракционной разгонки) и флегмовых чисел по секциям колонны (величин температур налегания кривых фракционной разгонки соседних фракций) позволяет достичь цель изобрете- ния: повысить отбор светлых нефтепродуктов на 64 т/ч по сравнению с прототипом.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной рек- тификационной колонне, включающий измерение расходов циркуляционных и острого орошений, отборов нефтепродуктов,

расхода водяного пара в низ колонны, давления и температуры верха сложной колонны и температур на тарелках отбора боковых нефтепродуктов, изменение расходов отборов боковых нефтепродуктов и расходов циркуляционных орошений, отличающийся тем, что, с целью повышения светлых нефтепродуктов, измеряют давления на тарелках отбора боковых фракций, температуру острого орошения и температуры циркуляционных орошений на выходе и входе сложной колонны, о предел я ют текущие значения средних температур кипения отбираемых нефтепродуктов в зависимости от значений давления и температуры верха сложной колонны, давления и температуры на тарелках отбора боковых нефтепродуктов, расхода водяного пара в низ колонны и расходов отбираемых нефтепродуктов, поддерживают среднюю температуру кипения верхнего продукта путем изменения отбора верхнего нефтепродукта, средние температуры кипения боковых нефтепродуктов поддерживают путем изменения расхода соответствующих нефтепродуктов, определяют текущие значения флегмовых чисел по секциям сложной колонны в зависимости от значений температур циркуляционных орошений на выходе и входе сложной колонны, температуры верха сложной колонны, температуры и расхода острого орошения, р ас- ходов циркуляционных орошений и расходов отбираемых нефтепродуктов, при этом флегмовые число верхней секции поддерживают путем изменения температуры острого орошения, а флегмовые числа других секций - путем изменения расходов соответствующих циркуляционных орошений.

Фиг.1

Область использования: нефтеперерабатывающая промышленность. Сущность способа: измеряют давление на тарелках отбора боковых фракций, температуру острого орошения и температуры циркуляционных орошений на выходе и входе сложной колонны, определяют текущие значения средних температур кипения отбираемых нефтепродуктов в зависимости от значений давления и температуры верха сложной коИзобретение относится к способам управления процессами ректификации многокомпонентных и сложных смесей углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимиче- . ской и химической отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение отбора светлых нефтепродуктов. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что стабилизируют расчетные температуры выкипания не 10% и 90% получаемых лонны, давления и температуры на тарелках отбора боковых нефтепродуктов, расхода водяного пара в низ колонны и расходов отбираемых нефтепродуктов, при этом среднюю температуру кипения верхнего продукта поддерживают путем изменения отбора верхнего нефтепродукта, средние температуры кипения боковых нефтепродуктов поддерживают путем изменения расхода соответствующих нефтепродуктов, определяют текущие значения флегмо вых чисел по секциям сложной колонны в зависимости от значений температур циркуляционных орошений на выходе и входе сложной колонны, температуры верха сложной колонны, температуры и расход острого орошения, расходов циркуляционных орошений и расходов отбираемых нефтепродуктов, а флегмовое число верхней секции поддерживают путем изменения температуры острого орошения, флегмовые чиста других секций поддерживают путем изменения расходов соответствующих циркуляционных орошений. 1 с. п. ф-лы, 2 ил. нефтепродуктов, а средние температуры кипения нефтепродуктов. Отказ от математических моделей (1), (2), характеризующихся переменными параметрами kwi,...,mpi и требующих периодической адаптации и использование математической модели, связывающей среднюю температуру кипения нефтепродуктов с режимными переменными объекта управления, характеризующуюся постоянными параметрами, например, уравнение Ашворта, график Кокса, номограммы UOP и пр. позволяет исключить ошибки в расчете температур выкипания нефтепродуктов. ел 00 о Сл ГШ«Д о о