Способ автоматического управления процессом каталитического риформинга Советский патент 1979 года по МПК C10G35/04 G05D27/00 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА об.менникЕ,- контактирование реакДиог ной смеср в трех последовател,но ра спол ожеи ных pea к т ора х,. ч ер ерд yiorai-- хс с теплоо6меиии1 а.мн , конденсировакке выходящей из третьего реактора н разделение указанной смеси на сбо гащенную водород - паровую фракции: и- жкдккй тгролуктозый оенэиНг ре)7.ир-куляцию части обогащенной во,цородсн П;аровой фракции к входу первого реак ора и части обогащенной водородом паровой фракции, путам рег лироваиия давления к температуры при нагреве в теплообменнике реакционной смеск. состоящей из углеводородного сьзрья н рециркулир.ющей обогащенной водородсм парово-йфракци .регулирования разности таШера.тур на выходе и входе каждого реактора ифменениам температура реакцао1«1Ой сгйескг поотхпающэтЗ в соотз зтс1в;лс)щнй Рфактор; корреклтнй эазности, Т;@мп-ератур на. вкходе и входв каждого реaitTopa в. 3a3iiCHMo;;TH от октановогс числа, к ра.схода д;7л;кого продуктового бензина допол| ктельйо изменяют ps,e код рециркулируий о;; оадгащенной вод родсм паровой фракиий в записим0ет ос зеличннЕй соотнслд:еяия водоцойа К , углеводородам, .в .реак-здяонной сэлеси, ГЕостулающей навход .перваго реактсфз при этом ве.яич;аку 5казанн-ого cooTBQ гйёикя опреяелуйот ITO сос.тдву :и gaexQ.ет;м ;лглпзоцородй( сырья и рецкрку;г;|: ;-1;;гщей .o0OJ:ai:Ja;-;:.../j .аодорсщо iipH этс л-сратаз у.г/леводеа; ©д©Е в vглeraoдQpoднoм еьюье . оиреде.вдют. по еод@ржанщо- .карафигюв в .у /ленодоредном сгйр;&еа . тлеводор дкого, сырья .регуййруют с У я:-етогу1. текущего ;зна4ени51. шсамянутого расхадт у1 леводородного -сьзрья.. Реакцию рифор.1Исггсл Be®™ .л&и теяnepaTj.pe s пределах 42 ---5U3 C%. пр-ак щеотзенно при 454 56-6 С, Кол| честЕ .5иякуйир5 ще{| обогзщеняой каровой :аэы; сэ«ешкваем:ой с углеводородным )Бам, соста1зляет от .до 20,0 мо аодород1а иа 1 моль углеводородов .р.ймекедоа- дщвлеш-те oir -6,8 до 102 ат : iOJtfipHoe сеотношение зояорода к углез5одороду а; смешанном аодоролно.у1-леводоро,дном сырье, .- доатупаюием 3 реактор каталнтй-леекоГо ряформинга является -вауквыл параметром процесса. Изкейения состава сырья требуют H менёиия .,молярнрго соотношения водорода и углезодо эода с целью сохранечия активности стабилизатора и его зксплуатационной стабильио.сти. Кроме того, изменения параметров процесса риформякга (в основнс&л, температуры к дйвлени.я) требуются для изменений ; октанового числа продуктового бензина и/или выхода, бензи на, соотзетстванно должно меняться молярное соотиодение водорода к углеводороду. В соответствии с описываемым .СП особом регулирования анёшиэируют состав сырья, при этом вьщается сигнал, указывающий состав сыр.ъя; состав продукта анализируют и выдают сигнал, указывающий состав ,- измеряют кондентрацию водорода з паровой фракции, подаваемой в зону реакдии вместе с углеводородным сырьем, и вьщают . сигнал, соответств ут }щий указанному/ параметру. Полученные сигналы передают в запрограммированный компьютер,, который выдает выходные сигналы, указанные сигналы передаются в процессе для регулирозания параметров процессов рифорг-шнга (температуры и давления) , расхода углеводородного сырья и расхода рециркулирукедего газа и для регулнрования молярного соотношения .водород/углеводород, таким образом достигают нужное качество и выход бензина Яа фиг. 1 пр-едставлена сист&лы управления начальной стадии продесса; на фиг. 2 - схема системы управления конечной стадии процесса. Низкооктановая бензино-легроиновая фракция с температурой -.кипения 3.76.J. 6--193f 3 С подается по трубопроводу 1, Обогащенная водородом паровая фракДия иэ трубопровода 2 смешивается с бёнэино-легроиновой фракцией в трубопровой.© 1, проходящем через теплообменник.-3 с теплообменом через ::тенку где ОНИ подогреваются, подогретое углеводородное сырье и водород до трубопроводу 4 поступают в первый подогреватель 5 с огневым подогревом. Подогретая реакционная смесь тгри 450--бОв С (в зависимости от сост-эва уг.л.еводородов) выводится из первого подогреватеяя 5 с огневым подогревом по трубопроводу 6 и подается в реактор 7 риформинга при давлении 17 атм., где она контактирует с иеподвижнШТ слоем катализатора риформингаf содержащего благородные металлы. Реакция {эиформинга .эндотермическая и температура продуктов, выходящих из реакционной зоны первого реактора 7 риформингс по трубопроводу 8 на 16-6б°С ниже, чем температура на входе в нее. .Перепад, температуры в первом реакторе 7 риформинга зависит главным образом от концентрации нафтенов, находящихся Е свежем углеводородном сырье. Продукты, выходящие из первого реактора 7 риформинга по трубопроводу 8, подогреваются-во вторам подогревателе 9 с огневши подогревом для повышения их температуры до температуры конверсии 450-бОО С и подаются по трубопроводу 10 во второй реактор 11 риформинга при .несколько Меньшов давлении. Во втором реакторе 11 риформинга также имеется катализатор риформинга платиновой группы в непоявижномх-слое, состав которого такрйже или другой по сравне1 ию с катализатором в перво реакторе 7 риформинга. Здесь также идет эндотермическая реакция, выход щие из второго реактора 11 риформин по трубопроводу 12 продукты имеют т пературу на 6,8-38 С ниже, чем тем пература на входе во второй .реактор 11. Выходящие из второго реактора 11 риформинга продукты подогреваются в третьем подогревателе 13 с огневым подогревом для повышения их температуры до 450-600°С, требующейся для осуществления процесса риформин га. Далее реакционную смесь подают ;по трубопроводу 14 в третий реактор 15риформинга. Катализатор в третьем реакторе 15 риформинга такой же или отличается по составу от катализатора в первсм и вторсм EieaKTopax 7 и 11 риформинга, он обеспечивает гидрокрекинг высокомолекулярных парафинов в углеводородном сырье до их низкомолекулярных аналогов. Продукты, выходящие из третьего реактора 15 риформинга по трубопроводу 16, на +6°С холодйее,чем температура на входе в третий реактор 15 риформинга.Выходящие из третьего реактора 15 риформинга продукты поступают по трубопроводу 16и теплообменник 3 для подогрева свежего углеводородного сырья и водорода .Охлажденные продукты,выходящие из теплообменника 3,направляютс по трубопроводу 17 в холодильник 18 где конденсируются жидкие углеводороды. Сконденсированную сме.сь при 16-бО°С направляют по трубопроводу 19 в сепаратор 20 высокого давления работающий при давлении, ниже чем в реакторе риформинга атм вследствие перепада давления в зонах конверсии. Сконденсированные жидкие углево-дороды из сепаратора 20 высокого да ления выводятся по трубопроводу 21 через клапан 22. Паровую фракцию выводят по трубопроводу 23 и подают компрессором 24 в трубопровод 2 для рециркулирующей обогащенной водородсм паровой фракции, которая смешивается со свежей бензино-легроиновой фракцией в трубопроводе iT Избыточный водород вместе с сравнительно небольшим количеством легких (с низким молекулярньм вессм) углеводородов выводится из системы по трубопроводу 25. че рез клапан 26. Из трубопровода 1 отбирают пробу сырья в 100 мл по трубопроводу 27 и подают в анализатор 28 углеводородов, при этом избЕЛток сырья возвращается в трубопровод 1 по трубопроводу 29. С помощью анализатора 28 углеводородов анализируют сырьё по следующим параметрам: температура кипения, плотность, тип углеводорода и т.п. Предпочтительнкм -параметром является содержание парафинов в сырье, поскольку изменение в содержании .парафинов в сырье, поступающем в каждый из реакторов, является фактором, , характеризующим качество и количество продукта, и указывает на молярное соотношение водород/углеводород в сырье. По линии 30 информацию от анализатора 28 передают на компьютер 31. Из трубопровода 21 отбирают пробу 1ПО трубопроводу 32 со скоростью ilOO мл/мин и подают ее в углеводородный анализатор 33. Углеводород ный анализатор 33 представляет собой октановый анализатор, в. котором используется генератор стабилизированного холодного пламени с устанавливаемым фронтом пламени. Углеводородный анализатор 33 устанавливается вблизи сепаратора 20 высокого давления. По трубопроводу 34 избыток пробы из углеводородного анализатора 33 со скоростью 99 мл/мин возвращается в трубопровод 21. Проба отбирается в углеводородный анализатор из промежуточной части отборочной петли и подается при давлении в трубопроводе 21 и стабилизированном с большой точностью в расходе в 1,0 мл/мин в его зону сжигания. Проба жидкой фракции, которую подают в зону углеводородного анализатора 33, находится под тем. же давлением, как в третьем реакторе 15, она содержит жидкие углеводороды, растворенный водород и растворенные низкомолекулярные, обычно находящиеся в паровой фазе, углеводороды. Однако выходной сигнал углеводородного анализатора 33 предпочтительно калибруют непосредственно в октановЕлх числах, несмотря на высокое давление паров газообразных составляющих пробы. Выходной сигнал из углеводородного анализатора 33 Эатем подается по линии 35 в компьютер 31, который учитывает выходной сигнал углеводородного анализатора 33 и выдает выходной сМгнал, представляющий собой октановое число пробы. Углеводородный анализатор 33 отбирает пробы донных продуктов сепаратора 20 при существующем давлении конверсии и,- таким образом, обеспечивается то, что жидкая фракция выходящих из третьего реактора 15 продуктов всегда дает продукт риформинга заданного октанового чис.tia, независимо от возможных нарушений процесса.. Время транспортлрования пробы в углеводородном анализаторе 33 порядка двух минут или меньше, вьщачи анализа соста ляет еще две . Это близко к Mi HosenHoft в ада-1е результата. Небольшая задержка So времени в пет-ле отбора пробы стабильна. Пробу рециркулирующей паровой фракции из трубопровода 2 отбирают 11О трубопроводу 36 и подают в анализатор37,ч Анализатор 37 выдает Зыходной сигнал, пропорциональны содержанию водорода в паровой фракц а трубопроводе 2, указанный сигнал по лини 38 передается в компьютер 3 8 качестве анализатор 37 может быть : спользован датчик плотности., откалкброванный на заданный процент всд Йода, что предпочтительнее. Можно Использовать с несколько худшими ггокаэателядти хроматографический анализатор и датчик разности давлен определяющий пггрдиальное давление водорода, ,ш1ффунлиругоэдего через г чую палла,циевую диафрагму. Подачу тепла в каждый из трех реакторов 7, 11, 15 обеспечивают регулированием расхода .горючего в к&ждый из трех подогревателей,5, 9 13 с огневьм подогревам. В подог реватель 5 горючее подают по трубопроьоду 39 через датчик 40 рас хода и клапан 41 в форсукку 42..П ЛИНИИ 43 сигнал от датчика 40 рЖсхода передают на регулятор 44 рас кокаf воздействующий на клапан 41 Задание на регулятор 44 расхода поступает по imimK 4 5. Термопара 46 установленная в подогревателе с огневьм подогревом, вьадаат cKrea в регулятор 47,. в свою очередьвырабатывающий сигнал задания регу лятору 44 расхода. Сигнал задания регулятор 47 поступает по линии 48 от компьютера 31, Перепад температуры в слое ката .-хизатора в первом реакторе 7 рифор га определяют измерением входной теадпературы, напрю.ер,-датчиком 49 температуры и измерительным приборетл 50у сигнал с которого по ли НН1-Г 51 поступает в компьютер 31 Выходную температуру в указанном реакторе измеряют датчиком 52 температуры и измерительным прибором 53, сигнал которого по линии 54 поступЙет в ко1 4пьютер 31. Расход бензинО легроиноБой фрак ции в трубопроводе I определяют с помощью измерительного прибора 5 который получает по линии 56 информацию от датчика 57 расхода. В качестве датчика 57 расхода може быть использована трубка Вентури, диафрагма или турбинный счетчик, Выходной сигнал с измерительног прибора 55 поступает по линии 58 в компьютер. Изменение расхода бензино-легроиновой фракции осущегствляют с помощью клапана 59, на который поступает по линии 60 управляЬщий сигнал от компьютера 31. Температуру в трубопроводе 10 измеряют с помощью термопары 61, сигнал с которой поступает на регулятор 62 температуры. Задание на регулятор 62 температуры поступает .по линии 63 от компьютера 31. Выходной сигнал регулятора 62 температуры по линии 64 поступает в качестве задания на регулятор 65, воздействующий на клапан 66, изменяющий расход гсоючего по трубопроводу 67 в форсунку горелки 68. В регулятор 65 поступает сигнал, пропорциональный расходу горючего, от датчика 69 расхода - по линии 70. На входе во второй реактор 11 риформинга с помощью датчика 71 температуры и измерительного прибора 72 определяет величину температуры. Сигнал с измерительного прибора 72 поступает по линии 73 в компьютер 31. TeiuJnepaTypy на выходе второго ре.itKTopa 11 риформинга определяют с помощью датчика 74 температуры и измерительного прибора 75, сигнал с которого по линии 76 поступает в ксмпьютер 31. Расход редиркулирующей обогащенной водородом паровой фракдии измеряют с помощью датчика 77, сигнал от которого по линии 78 поступает в измерительный прибор 79. Сигнал с измерительного прибора 79 по линии 80 поступает в компьютер 31. В третий подогреватель 13 горючее поступает по трубопроводу 81 через датчик 82 расхода и клапан 83 и далее через форсунку 84, Расход горючего регулируют с помощью регу.пятора 85, на который поступает по линии 86 сигнал от датчика 82 расхода. Задание на регулятор 85 поступает по линии 87. Температуру в трубопроводе 4 измеряют с помощью датчика 88 температуры, сигнал с которого поступает н.а регулятор 89. Выходной сигнал регулятора 89 поступает по линии 87 в качестве задания на регулятор 85. На регулятор 89 задание поступает с компьютера 31 по линии 90. Температуру в трубопроводе. 4 определяют с помощью датчика 91 температуры и измерительного прибора 92, сигнал с которого по линии 93 поступает в ксмпьютер 31. Температуру на входе в третий реактор 15 риформинга определяют с помощью датчика 94 температуры и измерите. прибора 95, выходной сигЕчал с: котороготю линии 96 поступает в компьютер 31. который поступает по линии 60 управ ляющий сигнал от компьютера 31, Температуру на выходе третьего р актора 15 риформинга определяют с п мощью датчика 97 температуры и изме тельного прибора 98,сигнал с которо по линии 99 поступает в компьютер 3 Количество рециркулирующего газа выводимого из компрессора 24 по тру бопроводу 2 регулируется иэменениетл расхода указанного рециркулирующего газа по трубопроводу 100 с помощью клапана 101, сигнал на который пост пает с компьютера линии 102. Регулирование разности температур на выходе и входе каждого реактора 7, 11, 15 по сигналам в линиях 54 и 51, 76 и 73, 99 и 96 осуществляют изменением температуры реакцион ной смеси, поступающей в соответству щии реактор с помощью компьютера 31, вырабатывакядего регулирующие воздействия по линиям 48, 63, 90. Компьютер 31 запрограммирован на выбор оптимального молярного соотношения водород (углеводород) в ответ на все сигналы, которые он получает. Он вырабатывает выходной сигнал, который устанавливает подачу горючего в нагреватель сырья и отдельно передает сигнал для регулирования расхода сырья в соответствующий реактор, сигнал для регулирования расхода паровой фракции, выходящей из процесса, и еще один сигнал для регулирования количества кетлпримиру дой обогащенной водороде паровой фракции, рециркулирующей в зону реакции рйфоЕ 1инга . Программа компьютера 31 может включать прием сравнения истинных величин сигналов, полученных с заранее установленньми пределами отклонений, затем в ответ на результат указанного сравнения определяет регулирующие воздействия Например, практически максимальная температура катализатора для каталитической реакции риформинга мож составлять 566с. Как только компь ютер 31 показывает, что имеется тенденция к превышению этого предела, тут же выдается соответствую щее регулирующее воздействие. Расход в трубопроводе 23 определяют с псдающью датчика 103 расхода и измерительного прибора 104, сигнал с которого поступает в компьютер 31 по линии 105. Давление в сепараторе 20, при котором рециркулирующая паровая фракция выделяется из продуктов, выходящих из третьего реактора 15 рифорг 1инга, измеряется в трубопроводе 106 датчика 107 давления, сигнал с которого поступает по линии 108 в компьютер 31. , Сконденсированные в сепараторе 20высокого давления жидкие ухлеводороды выводятся по трубопроводу 21для O4ijcrKH от растворенного водорода и газообразных углеводородов. Отбор жидкой фракции из сепаратора 20 производится по уровню, сигнал, пропорциональный указанному параметру, поступает по лини 109 в регулятор 110 расхода, сигнал с которого по линии 111 поступает на клапан 22. В качестве датчика уровня может использоваться поплавкое устройство, диэлектрический щуп или любое другое аналогичное устройство, с псмощью которого поддерживают заданный уровень в нижней части сепаратора 20. Расход жидкой фракции, отводимой от сепаратора 20, определяют с помощью датчика 112 расхода, сое-диненного по линии 113 с измерительHfcsi прибором 114, сигнал с которог.о поступает по линии 115 в компьютер 31. Поступающий по линии 116 сигнал от компьютера 31 управляет клапаном 26, установленный на трубопроводе 25, и, таким образсм, изменяет количество отделенной паровой фракции, выводимой из системы, В зависимости от величины расхода жидких углеводородов по трубопроводу 21 и октанового числа, определяемого углеводородным анализатором 33, по сигналам в линиях 115 и 35 с псмощью компьютера 31 корректируют разность температур на выходе и входе каждого реактора. С помощью компьютера 31 по сигналам в линиях 30, 38, 58, 80, 105 в зависимости от величины соотношения водорода к углеводородам в реакционной смеси, поступающей на вход первого реактора 7 риформинга, определяемого по составу и расходам углеводородного сырья и рециркулирующей обогащенной водородом паровой фракции, изменяют расход рециркулирующей обогащенной водородом паровой фракции воздействием по линии 102 на клапан 101. Давление в каждом реакторе и расход рециркулирующей паровой фракции фазы устанавливаются в соответствии с другими сигналами, входящими в кс 4пьютер 31 для регулирования молярного соотношения водород/углеводород, равного оптимальной величине с целью достижения максимального качества и количества продукта и оптимальной активности и стабильной работы катализатора. Формула изобретения 1. Способ автоматического управления процессом каталитического риформинга, включающий смешение Обогащенной водородом.паровой фракции с углеводородным сырьем, нагре полученной реакционной смеси в теплооа енника, контактирование реакционно смеси в трех последовательно расположенных реакторах,чередующихся с тепло обменниками, конденсирование выходящей из третьего реактора смеси и разделение указанной смеси на обогащенную водрродсял паровую фракцию и жидкий продуктовый бензин, рециркуля цию части обогащенной водородом iпаровой фракции к входу первого редактора и ОТВОД части обогащенной водородом паровой фракции, путел ре 1гулирования давления и температу1)ы при нагреве в теплообменнике pSciKционной смеси, состоящей, из углево :дородного сырья и рециркулирующей обогащенной водородом napoBoS.jJ)pa.Kции, регулирования разности температур на выходе и входе каждого редактора изменением температуры реакционной смеси, поступающей в соот:вeтcтвsmзщий реактор, коррекции разности температур на выходе и входе каждого реактора в зависимости от октанового числа и расхода жидкого продуктового бензина, отличаю j/ч: II I I - ГМ IVII ,, f I S У ( I I И-А f X : «J 7. 11 1 щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса за счет повышения стабильности активности катализатора, дополнительно изменяют расход рециркулирующей обогащенной водородом паровой фракции в зависимости от величины соотношения водорода к углеводородам в реакционной смеси, поступающей на вход первого реактора, при этом величину указанного соотношения определяет по составу и расходам углеводородного сырья и рециркулирующей обогащенной водородом паровой фракции. 2.Способ по П.1, отличающийся гем, что состав углеводородов в углеводородном сырье определяют по содержанию парафинов в углеводородном сырье. 3.Способ по п.1, отличающ и и с я ;тем, что расход углеводородного сырья регулируют с учетом текущего значения упомянутого расхода углеводородного сырья. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3649202, кл.23253А, опублик. 1974, r M iII