Способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ..ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В СЛОЖНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ путем регулирования температур выкипания нефтепродуктов изменением отборов боковых, нефтепродуктов. расходов циркуляционных и острого орошений и расхода перегретого пара в низ колонны, измерения значений .температур выкипания нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений, температур - f «;W«J верха простых колонн, нагрузки по сырью сложной колонны, отборов боковых нефтепродуктов, расходов перегретого водяного пара в низ простых колонн, давлений в сложной колонне, использующий адаптивную модель процесса , отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации температур выкипания, дополнительно измеряют текущие значения температур низа простых колонн, в зависимости от текущих значений измеренных величин адаптируют модель процесса и определяют текущие значения оценок температур выкипания нефтепродуктов , по опенкам и заданным i значениям температур выкипания определяют необходимые значения расхода (Л перегретого пара в низ сложной колонны , отбора нижнего бокового нефтепродукта и расхода нижнего ииркуляционного орошения, отбора верхнего бокового нефтепродукта и расхода верхнего циркуляционного орошения, расхода острого орошения, в зависимости от которых регулируют температуры выкипания нефтепродуктов. | СП сл со
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ()9) (И) А
3(51) В 01 D 3 42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИП;
К- ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ ж о !Чр р
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3476769/23-26 (22) 28.07.82 (46) 23.02.84. Бюл.)) 7 (72) Г.М.Бакан, Ю.В.Барабаш, В.В.Во- . лосов,A,С.Калита,В.М.Кунцевич,A,Ï.Не" сенюк,Н.Ф.Рубекин и!O.Ï.Тарновский. (71) Ордена Ленина .институт кибернетики AH )(H BHHc o9 CCP (53) 66.012.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 738633, кл. В 01 D .3/42, 1977;
2. Коротков П.И. и др. Первичная переработка нефти на высокопроизводительных атмосферно-вакуумных установках. М., "Химия",1974, с.67-92. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ, ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В СЛОЖНОЙ
РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ путем регулирования температур выкипания нефтепродуктов изменением отборов боковых, нефтепродуктов. расходов циркуляцион. ных и острого орошений и расхода перегретого пара в ниэ колонны, измере. ния значений температур выкипания нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений, температур. верха простых колонн, нагрузки по сырью сложной колонны, отборов боковых нефтепродуктов, расходов перегретого водяного пара в низ простых колонн, давлений в сложной колонне, использующий адаптивную модель процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации температур выкипания, дополнительно измеряют текущие значения температур низа простых колонн, в зависимости от текущих значений измеренных величин адаптируют модель процесса и определяют текущие значения оценок температур выкипания нефтепродуктов, по оценкам и заданным значениям температур выкипания опре- р
И деляют необходимь1е значения расхода перегретого пара в низ сложной колон. ны, отбора нижнего бокового нефтепро. дукта и расхода нижнего ниркулндион-. С ного орошения, отбора верхнего бокового нефтепродукта и расхода верхне- Я го циркуляционного орошения, расхода острого орошения, в зависимости от которых регулируют температуры выкипания нефтепродуктов.
1074559
15
40
65
Изобретение относится к управлению процессами нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано при автоматическом и автоматизированном управлении процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне.
Известен способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне с глухими тарелками путем регулирования температур выкипания проб неф. тепродуктов, по результатам измерения текущих значений температур выкипания нефтепродуктов, температур в определенных точках колонны, расходов перегретого водяного пара, относительных отборов дистиллатов адаптируют математическую модель процесса, по заданиям на температуры выкипания нефтепродуктов определяют необходимые значения отбоРов дистиллатов, измеряют теку щие значения давлений, определяют необходимые значения температур верха необходимые значения расходов перегретого пара в нижние части простых колонн и в зависимости от полученных величин температур верха и расходов
Перегретого пара регулируют температуры выкипания нефтепродуктов 1!.
Однако данный способ не может бытьЗ использован для управления процессом первичной переработки нефти в высокопроизводительных сложных колоннах беэ глухих тарелок, где используются более эффективные по сравнению с рас- 35 ходами перегретого водяного пара управляющие воздействия — отборы боковых нефтепродуктов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне путем регулирования температур выкипания нефтепродуктов изменением отборов боковых нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений и расхода перегретого пара в ниэ колонны, измерения значений температур выкипания нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений, температур верха простых колонн, давлений в сложной колонне, при котором режим ведения технологического процесса определяется оператором 12).
Однако при известном способе уп- 55 равления достаточно сильно сказывается влияние субъективных факторов на технологический процесс, что природит к значительному разбросу качественных показателей нефтепродук- 60 тов.
Целью изобретения является повыше ние точности стабилизации температур выкипания нефтепродуктов, получаемых в сложной ректийикационной колонне беэ глухих тарелок.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне путем регулирования температур выкипания нефтепродуктов изменением отборов боковых нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений и расхода перегретого пара в низ колонны, измерения значений температур выкипания нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений, температур верха простых колонн, нагрузки по сырью сложной колонны, отборов боковых нефтепродуктов, расходов перегретого водяного пара в ниэ простых колонн, давлений в сложной колонне, использующему адаптивную модель процесса, дополнительно измеряют текущие значения температур низа простых колонн, в зависимости от текущих значений измеренных величин адаптируют модель процесса и определяют текущие значения оценок температур выкипания нефтепродуктов, по оценкам и заданным значениям температур выкипания определяют необходимые значения расхода перегретого пара в ниэ сложной колонны, отбора нижнего бокового нефтепродукта и расхода нижнего циркуляционного орошения, отбора верхнего бокового нефтепродукта и расхода верхнего циркуляционного орошения,расхода острого орошения, в зависимости от которых регулируют температуры выкипания нефтепродуктов.
Опыт эксплуатации сложных ректификационных колонн показывает, что качество нефтепродуктов фактически определяется положениями начальных и конечных участков кривых фракционных разгонок. При реализации предлагаемого способа в качестве оценок положений начальных и конечных участков кривых фракционных раэгонных нефтепродуктов приняты температуры выкипания соответственно 10% остатка (! р ) и 90Ъ дистиллата (Т,,)
В предлагаемом способе йспольэуется математическая модель, определяемая следующими функциональными зависимостями л !
О!! Н! Н (гл! / py5! д/ !1 !О 6 !
9д; 8, ">Ü(Р г„,/Р, ) к,,(1-2.7(о а,.) 3
+ ; (3-2,7- о g. )+ и!, (г) где индекс, соответствующий номеру простой колонны и принимающий
1074559 f0%i "90Ю1
tH,. "tsar
0 Н1 и 91
P . и Р
Н ф уел.i у л 1
°, рН P
УГЛ.1 (;
< (э>
30 р у ГЛ.1 i+1
1«;KG Xщ
=т и Ф. И, 4@, (n J
aQ,&3. люб а„> а,„
Т Т
М®< 3031
Й;(= (2,... K) последовательно значения i = 1,2,...,К (К - число простых колонн), оценки температур выкипания 1&% остатка и 90% дистиллата
i-й простой колонны, .характеризующие соот ветственно положения начального и конечно"- 1Î
ro участков кривой фракционной разгонки нефтепродукта; температура низа и верха i-й колонны, 15 константы, характеризуннщие свойства высо.кокипящей и низкокипящей части разделяемой смеси) парциальные давления углеводородных паров внизу и вверху колонны, вычисляемые по формулам: давление в колонне, которое определяется как среднее давлений;
Р„. и Р в нижней и верхней частях сложной колонны; 40 расход перегретого водяного, пара в низ простых колонн; константы, характе.— ризующие свойства yr- 45 леводородных паров; атмосферное давление в лаборатории в момент получения кривых фрвкциональной Разгонки/ 5О
- отбор нефтепродукта в
1-й простой колонне, причем :„ (отбор мазута) определяется иэ уравнения материального баланса сложной колонны по значениям нагрузки по сырью F и отборам нефтепроSLYKToB W 2 W расход Lèðíуляцион- ™ ,ного орошения в i-й колонне расход острого орошения в верхней простой колонне; . 65
Nн Ж %д1. 4 . m ., tn (j=,2 ., Kt адаптируемые параметры уравнений модели, описывающей процесс ректификации в i-й простой колонне.
Все переменные в соотношениях (1) и (2) следовало бы снабдить текущим временным индексом л, однако ради простоты записи этот индекс опускаетСЯ .
Необходимые значения отборов боковых нефтепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений и расхода перегретого пара в низ сложной колонны в момент времени л определяют иэ следующих зависимостей
G„(nJ=G „ (Ч
%.(nJ=%.+ЬФ (n)., 1=12 - K; (41
Q.(n)=9<+$9,.(n7, 1=1,2,", К, где 40 PnJ=aG (n- 1 1 Ф1 4 10М91 10 6/1 1 69.(л) ° na,.Lï- 1 где W. р . Г, — постоянные, определя% 19 емые как средние соответствующих значений (:,,с;,г,„за последние, по отйошению к начальному моменту — 0 реализации спосо6а, сутки, причем для осреднения берутся только те значения указанных величин,которым соответствуют температуры выкипания неФтепродуктов, удовлетворяющие межцеховым нормам, приращения значений отборов боковых неф-, тепродуктов, расходов циркуляционных и острого орошений, расхода перегретого пара в низ сложной колонны в момент времени и; коэффициенты пропорциональности в законе управления, задания на температуры выкипания 10% остатка и 90% дистиллата i-й простой колонны, харак .ериэующие соответственно заданное положение1 начального и конечного )074559 участка кривой фракци онной разгонки нефтепродукта. Для i = 1,2,...,К измеряют текущие значения температур выкипания нефтепродуктов, температур верха про- 5 стых колонн, нагрузки по сырью сложной колонны, отборОв боковых нефтепродуктов, расходов перегретого пара в низ простых колонн, давления в слож 10 ной колонне, температур низа простых четыре нефтепродукта — мазут (нижний нефтепродукт сложной колонны), который отводится по линии 8, дизельное 60 топливо (нижний боковой нефтепродукт) которое отводится по линии 9, кероcHH (BepxHHa 6oxoRoA He$renpopyi<т), 65 колонн, расходов циркуляционных и острого орошений. По измеренным величинам адаптируют коэффициенты математической модели процесса (1) и (2), Адаптация этих коэффициентов.происхо- 5 дит по известному рекуррентнаму алгоритму, использующему метод наименьших квадратов. Источником адаптируюI щего сигнала является несоответствие текущих значений температур выкипания т. „„,И Ч 11,;,характеризующих соответственно положения начального и конечного участка кривой фракционной разгонки i-го нефтепродукта и измеряемых с помощью лабораторных анализов, этим же величинам, определенным с помощью зависимостей (1) и (2). Далее по функциональным зависимостям (1) и (2) определяют оценки ю вз емпецатур выкипания нефтепродуктов ,и Т „ по ним и заданным значени30 ям Т,и - с помощью функциональных зависимостей (5) определяют приращенияЬу отборов боковых нефтепродуктов, йриращенияд0 расходов циркуляционных и острого орошений и при- 35 ращения дГ„ перегретого пара в низ сложной колонны. По формулам (4) определяют необходимые значения рас- хода перегретого пара в низ сложной колонны 0, отборов боковых нефте- 40 продуктов w,, расходов циркуляционных и острого орошений g, . В зависи. мости от полученных значений й„, и . регулируют положения йачаль 1 1 ного и конечного участков кривых 45 фракционных разгонок нефтепродуктов. На чертеже представлена принципиальная схема реализации способа. Способ осуществляется следующим образом. Сложная колонна, предназначенная для разделения частично отбензиненной нефти, состоит из секций 1-6. При этом секции 1-2 составляют нижнюю простую колонну, секции 3-4 среднюю, секции 5-6 — верхнюю про- 55 стую колонну. Отбенэиненная нефть поступает в сложную колонну по линии 7. В сложной колонне нефть разделяется на который отводится за линию 10, и бензин (верхний нефтепродукт сложной колонны), который отводится по линии 11. Регулирование температур выкипания нефтепродуктов осуществляется с помощью установки необходимых значений отборов нефтепродуктов по линиям 9 и 10,, расходов циркуляционных орошений по линиям 12 и,13 и острого орошения по линии 14 и расхода перегретого пара в низ сложной колонны по линии 15.Необходимые значения отборов нефтепродуктов реализуют с помощью регуляторов 16 и 17, расходов циркуляционных орошений с помощью регуляторов 18 и 19, острого орошения — с помощью регулятора 20, расхода .перегретого водяного пара в низ сложной колонны — с помощью регулятора 21. Колонна снабжена также расходомером 22, контролирующим нагрузку по сырью сложной колонны, расходомерами 23-25, контролирующими отборы нефтепродуктов, расходомерами 26-28, контролирующими расход перегретого водяного пара в ниэ простых колонн, расходомерами 29-31, контролирующими. расход циркуляционных и острого орошений, регуляторами 32 и 33, стабилизирующими расход перегретого водяного пара в низ простых колонн на уровне, определяемом режимом работы колонны, датчиками 34-39 температур, датчиками 40 и 41 давлений и дефлегматором 42. Показания расходомеров. 22-31, датчиков 34- 39 температур и датчиков 40 и 41 давлений, а также результаты лабораторных анализов о значениях температур выкип ния нефтепродуктов поступают в вычислительное устройство 43, где формируются уставки длярегуляторов 16-21, которое обеспечивает стабилизацию в сложной колонне температур выкипания нефтепродуктов. Способ управления реализуется по следующему алгоритму. Измеряют текущие значения температур выкипания 10% мазута Т, 10Ъ дизельного топлива ЮФ1 ТО„ 10% керосина Т,, 90% дизельного топлива Т,)1, 90% керосина Typing 90% бензина Т вводят их в вычислительное устройство 43. Туда же поступают текущие значения температур низа С„2, „ от датчиков 34, 39 и 38 и верха t „, t>, t,> простых колонн от датчиков 35-37, нагрузки по сырью F слож. ной колонны or датчика 22, отборов мазута и боковых нефтепродуктов M.1, Н2, W от датчиков 23-25, расходов перегретого водянож пара 01.02 и СЗ в низ простых колонн от датчиков 2628, расходов циркуляционных орошений и и Q от датчиков 29-30 и острого 2 орошения и от датчика 31, давлений Р1 и Р2от датчиков 40 и 41. В зависи1074559 мости от значений указанных величин с помощью вычислительного устройства 43, используя зависимости (1) и (2), адаптируют параметры модели m m ФР W2 е в % и вг я Ъ Ъг ЧЭЗ, аЭ 932 203, my> mD2, ),Здесь в вычислительном устройстве реализуется рекуррентный алгоритм адаптации указанных коэффициентов. Источником адаптирующего сигнала является несоответствие текущих значений температур 10 Тюу магЯМз оэи ОЭг,ТЮЭЭ выкипания нефтепродуктов оценкам этих же величин, определенны. с помощью зависимостей (1) и (2) по текущим эначениЯм темпЕРатУР tÈ Нг tнЗ низа., тем- 15 ператур 1Э„, tB>, te3 веРха., нагРузки F по сырью, отборрв W<, W W ма1 2 3 эута и боковых неФтепродуктов, расходов r,,Ñ,С перегретого водяного пара, расходов О„,й,Q3 ииркуляционного и острого орошейий, давлений Р и P В вычислительное устройство 43 вводят задания Т,Т" Т" fOOV1r 10@2< "10йь 9O3 i 9092 Т о, Используя функциональную эависк;ос;.т (5), определяют приращения и,3t>1 отборов боковых нефтепродуктов, приращениядс;„,до,gc) циркуляционных и острого орошений и приращение дг,„ расхода перегретого. водяного пара в ниэ сложной колонны. Далее, используя закон управления (4) определяют необходимые значения расхода „ перегретого водяного пара в низ сложной колонны, отбора W нижнего бокового нефтепродукта, расхода Я„ нижнего циркуляционного орошения, отбора W> верхнего бокового нефтепродукта, расхода с г верхнего циркуляционного орошения и расхода Р острого орошения . В зависимости от полученных значений 6,, И, Q, W Q и И регулируют соответственйо положения начального участка кривой фракционной раэгонки нижнего нефтепродукта сложной колонны, начального участка кривой фракционной раэгонки нижнего бокового нефтепродукта, конечного участка кривой фракционной разгонки нижнего бокового нефтепродукта, конечного участка кривой Фракционной разгонки верхнего .бокового нефтепродукта и конечного участка кривой фракционной раэгонки верхнего нефте-. продукта. сложной колонны. Данный способ, благодаря повышению точности стабилизации качественных показателей, обеспечивает увеличение отбора светлых нефтепродуктов на 1,53 и снижение себестоимости нефтепродуктов. 1074559 Составитель Т.Чулкова Редактор И.Николайчук Техред T,Фанта Корректор А.Зимокосов Заказ .423/7 Тираж 682 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рау(аская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная;4
