Способ управления процессом каталитического риформинга

 

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности на установках риформинга. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повышения точности управления. При управлении используется текущая информация о значениях приращений концентрации ароматических углеводородов на выходе каждого из реакторов , учитывается характер распределения температуры по слою катализатора при управлении работой первого реактора, осуществляетсяраздельнаяподача галогенсодержащего соединения в реактор с оптимальным его распределением по ступеням . ил. / Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758724/26 (22) 14.11.89 (46) 23.11,91. Бюл, гв 43 (71) Краснодарский филиал Ленинградского научно-производственного объединения по разработке и внедрению нефтехимических процессов (72) С.Г.Мазина, А.П,Федоров, Т.А.ПриссТитаренко, Д.И.Гаранин, Т.Ф.Шлямберг, Е.А.Шкуратова, А.Ф.Коваленко и Ю.Г.Мясищев (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬВ 1044627, кл, С 10 G 35/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

Q 1154313, кл, С 10 6 35/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

Изобретение относится к способам управления процессом каталитического риформинга и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ управления реакторным блоком установки каталитического рифОрминга, в котором подачу воды в реакторы регулируют в зависимости от концентрации влагосодержащих соединений в циркулирующем газе, температуры верха и низа колонны предварительной гидроочистки и расходов гидрогениэата и циркулирующего газа. Подачу воды осуществляют дифференцированно в каждый из реакторов. На смешение с сырьем перед реактор„„. рЦ „„1693025 А1 (я)э С 10 G 35/24, G 05 Р 27/00 (57) Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности на установках риформинга. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повышения точности управления. При управлении используется текущая информация о значениях приращений концентрации ароматических углеводородов на выходе каждого иэ реакторов, учитывается характер распределения температуры по слою катализатора при управлении работой первого реактора, осуществляется раздельная подача галогенсодержащего соединения в реактор с оптимальным его распределением по ступеням. 2 ил. ным блоком подается хлорорганическое соединение.

- Ю

Этот способ не позволяет обеспечить, (4 высокий выход целевого продукта в течение C) всего времени эксплуатации катализатора, Я

Это объясняется тем, что оптимальное мо- (Я лярное соотношение вода:галоген в зоне катализа всех реакторов не обеспечивается, так как при таком способе управления это соотношение увеличивается от реактора к реактору при любых количествах подавае- . мой воды в каждый из реакторов, что приводит к понижению содержания галогена на катализаторе и к снижению селективности процесса.

Известно, что в первом реакторе блоков каталитического риформинга протекают в

1693025

10 основном реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов, катализируемые металлической функцией катализатора, Во втором и третьем реакторах получают развитие изомеризация олефинов, их циклизация и гидрокрекинг, а также превращение пятичленных циклоолефинов в шестичленные. Роль кислотной функции катализатора в том случае определяющая, а поскольку она в значительной степени зависит от наличия галогена на поверхности катализатора и возрастает от первого к третьему рЕактору, то предположенная в известном способе схема ввода воды и галогенсодержащего соединения приводит к падению активности катализатора во втором и третьем реакторах.

Известен способ управления процессфм каталитического риформинга путем регулирования температуры в зависимости от оТношения прироста концентрации водорода в водородсодержащем газе к приросту концентрации ароматических углеводородов в жидкой фазе.

Недостатком этого способа является невозможность управления процессом с поЛС нз мощью соотношения из-за случайСар ного характера изменения его во времени.

Так при старении или закоксовывании катализатора оно увеличивается из-за более интЕнсивного снижения концентрации Н2 при увеличении "жесткости" процесса, а при дегалогенировании катализатора — увеличивается даже при фиксированной "жесткости".

Причем в последнем случае управление процессом должно выразиться в усилении промотирования катализатора галогеном, так как изменение температуры процесса не приводит к положительным результатам, Того же типа явления происходят и при изМенении качества сырья.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ управления, в котором регулирование температур газосырьевой смеси, подаваемой в реакторы, производится путем изменения подачи топлива в нагреватели. Изменение температуры смеси перед поступлением в первый реактор производится в зависимости от изМенения разности температур на входе и выходе реактора, во второй реактор — от изменения концентрации водорода в циркуЛирующем газе, в третий реактор — от изменения октанового числа катализата, регулирование количества воды и галогенСодержащего соединения. подаваемых в гаЗосырьевую смесь перед подогревателем, 15

55 производится в зависимости от их концентрации в циркулирующем газе.

Однако известный способ не обеспечивает высокий выход продукта во все время эксплуатации катализатора, Это объясняется тем, что регулирование температуры потока гаэосырьевой смеси на входе в первый реактор производится в зависимости от перепада температур на входе и выходе реактора, который предопределяется содержанием нафтеновых углеводородов в сырье и не отражает полной картины протекания процесса в слое катализатора; регулирование температуры потока на входе во второй реактор в зависимости от концентрации водорода в циркулирующем газе является неэффективным, поскольку концентрация водорода в циркулирующем газе мало зависит от работы второго реактора, так как основными "поставщиками" водорода в процессе являются реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов, протекающие в первом реакторе и гидрокрекинга в третьем реакторе; регулирование температуры смеси на входе в третий реактор в зависимости от октанового числа каталиэата малоэффективно, поскольку октановое число катализата определяется суммарным количеством ароматических углеводородов, образовавшихся во всех трех реакторах, причем в основном в первых двух и лишь малой части в третьем практически трудно выделить зависимость октанового числа общего потока катализата от режимного параметра именно третьего реактора; подача воды и галогенсодержащего соединения на смешение с сырьем перед первым реактором не обеспечивает оптимального молярного соотношения вода;галоген в зоне катализа каждого реактора, поскольку зто соотношение при таком способе ввода воды и галогена является фиксированным и одинаковым для всех реакторов, тогда как для оптимальной работы реакторного блока необходимо повышение содержания галогена на поверхности катализатора по ходу процесса от первого к третьему реактору в связи с повышением роли кислотной функции катализатора.

Цель изобретения — увеличение выхода целевого продукта за счет увеличения точности управления процессом.

Поставленная цель достигается тем, что регулирование температуры газосырьевой смеси на входе в первый реактор производится в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и изменения характера распределения температуры по высоте слоя

1693025 катализатора. изменение температур на входах во второй и третий реакторы производят в зависимости от приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ этих реакторов, количество воды, подаваемой в газосырьевую смесь, регулируют в зависимости от содержания влаги в циркулирующем газе и сырье,.а регулирование подачи галогенсодержащего соединения производят раздельно для каждого реактора в соответствии с заданными малярными соотношениями вода:галоген.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются изменение температуры гаэосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ реактора и изменения характера распределения температуры по высоте слоя катализатора: изменение температуры смеси на входах во второй и третий реакторы в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из этих реакторов; дополнительное регулирование подачи воды в гаэосырьевую смесь перед реакторным блоком в зависимости от изменения содержания влаги в сырье и регулирование подачи галогенсодержащего соединения раздельно для каждого реактора в зависимости от заданных малярных соотношений вода:галоген.

Изменение температуры газосырьевой смеси на входе в реакторы в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси нв выходе из реакторов, причем для первого реактора с учетом характера изменения температуры по слою катализатора, т.е. в зависимости от прямых параметров, наиболее полно отражающих процессы в реакторах, позволяет поддерживать оптимальную температуру на входе в реакторы, Раздельная подача галогенсодержащего соединения на вход в реакторы в соответствии с его расчетным оптимальным количеством для каждого реактора в отдельности позволяет поддерживать оптимальное малярное соотношение вада;галоген в каждом реакторе в соответствии са спецификой его работы и тем самым повышать активность, селектиDHoсть, стабильность работы катализатора и выход целевого продукта.

Сделана попытка дифференцировать по реакторам соотношение. вада:галаген путем

55 раздельной подачи воды в каждый из реакторов. Однако предлагаемый способ приводит к повышению соотношения вода:галоген от первого к третьему реактору при любом количестве подаваемой во второй и третий реакторы воды, что обусловливает относительное понижение содержания галогена на катализаторе и как результат— снижение селективности и активности катализатора в этих реакторах. для которых наличие галогена на катализаторе особенно важно.

Подача воды в газосырьевую смесь перед первым реактором в предлагаемом способе производится в зависимости не только от содержания влаги в циркулирующем газе, но и от ее наличия в сырье, что позволяет повысить точность поддержания соотношения вода:галоген на катализаторе.

На фиг,1 приведена система управления для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — кривая распределения температуры по высоте слоя катализатора.

Система управления содержит насос 1, подогреватель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 реакторы, насосы-дозаторы 6-9, сепаратор 10, компрессор 11, датчики состава сырья 12 и каталиэата 13, и водородсадержащего газа 14, датчики расхода сырья 15, циркулирующего газа 16, катализата 17 и избыточного газа 18, уровня 19, температуры 20-23 и давления 24, регуляторы расходов сырья 25, циркулирующего газа 26, температуры 27 — 29 на входе в реакторы 3 — 5 соответственно, уровня 30 в сепараторе 10 и давления 31, Кроме того, система содержит исполнительные механизмы на линиях подачи сырья 32, циркулирующего газа 33, топлива 34 — 36 в секции подогревателя 2, вывода катализата 37 и избытачнога газа 38 и управляющий вычислительный комплекс (УВК) 39.

Способ осуществляется следующим образом.

Сырье блока риформинга (I) — бензин нефтяного происхождения — с насоса 1 после смешения с циркулирующим вадородсадержащим газом (II) поступает в первую секцию подогревателя 2, кура подается топливный газ (III), Гаэасырьевая смесь нагревается.до 450 — 520 С и после смешения с водой (И) и галогенсадержащим соединением (Ч}, поступающими от насосов-дазаторов

6 и 7 соответственна, подается в первый реактор 3. В реакторе в основном протекают реакции дегидриравания нафтенавых углеводородов, являющиеся зндатермичными, что привар.1т к падению температуры по слою катал,;затора на 30-70 С, Парагазовая смесь:1з реактора 3 через вторую секцию

1693025 подогрезателя 2, где вновь нагревается до

450 †5 С, и после смешения с необходимым количеством галогенсодержащего соединения (V), поступающего от насоса-дозатора 8, направляется во второй реактор 4. В последнем происходят реакции изомеризации и дегидроциклиэации парафиновых углеводородов и дегидроизмеризации нафтеновых углеводородов.

Температура по слою катализатора в реакторе 4 понижается на 10 — 30 С. Парогазовая смесь из реактора 4 через третью секцию подогревателя 2, где вновь нагревается до

450 — 520 С, и после смешения с галогенсодержащим соединением (V), поступающим от насоса-дозатора 9, направляется в третий реактор 5. В последнем 5 заканчиваются реакции дегидроциклизации парафиновых углеводородов и значительное развитие получают реакции гидрокрекинга. Температура по слою катализатора снижается на 5-10 С или увеличивается на

1- 410 С. Газопродуктовая смесь из реактора 5 поступает либо на очистку от непредельных соединений и на охлаждение (в случае работы установки на получение ароматических углеводородов), либо сразу на охлаждение (в случае работы установки на получение высокооктанового бензина) и далее в сепаратор 10, где происходит ее разделение на жидкий катализат (Vl) и водородсодержащий газ, Аппараты очистки и охлаждению газопродуктовой смеси на схеме не показаны. Часть выделенного газа (II) с помощью компрессора 11 подается после очистки и осушки (не показано) на смешение с сырьем, а избыток (Vll) выводится с установки, Жидкий каталиэат направляется далее на разделение, Для аналитического контроля за количеством сырья и продуктов на соответствующих линиях установлены датчики 12-14 составов, Информация с датчиков 12-24 и насосов-дозаторов 6 — 9 преобразуется и поступает в УВК 39. В последнем на основе предварительных исследований взаимосвязей параметров процесса и свойств катализатора вводится условно-постоянная информация, о математических моделях. каждого из реакторов: зависимости выходных параметров (приращений концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реакторов) от входных(температуры на входе в каждый из реакторов, расхода сырья и содержания фракции, выкипающий в пределах 62-85 С, в сырье), об интенсивности процесса в реакторе 3: аналитические выражения кривых распределения температуры по высоте слоя

10

15 На основе показаний датчиков расхода

15 и состава 12 входного потока и выходных

35 помощью датчика 24, регулятора 31 и исполнительного механизма 38, установленного . на линии вывода избыточного газа. Уровень

55 катализатора (фиг.2) в реакторе 3 в зависимости от срока службы катализатора, об изменении активности катализатора в зависимости от срока его службы: аналитические выражения кривых изменения температуры входа в реакторы во времени. Кроме того, критерии оптимизации работы каждого реактора и уравнения для расчета количеств галогенсодержащего соединения, подаваемого на вход в каждый реактор, в соответствии с заданным молярным соотношением вода:галоген, определяемым текущей активностью катализатора.

13, 14, 17 и 18 в УВК производится проверка соблюдения материального баланса по контуру процесса. При наличии раэбаланса в системе производится проверка показаний указанных датчиков и их корректировка, На основе информации с датчиков 12, 14-16 и с использованием введенной в УВК условно-постоянной информации о заданном молярном соотношении вода:галоген производится расчет количеств воды и раствора галогенсодержащего соединения и выдаются задания насосом-дозатором.

Расходом сырья управляют с помощью датчика 15, регулятора 25 и исполнительного механизма 32. Расходом циркулирующего газа управляют с помощью датчика 16, регулятора 26 и исполнительного механизма 33. Давлением в системе управляют с в сепараторе 10 регулируют с помощью датчика 19, регулятора 30 и исполнительного механизма 37, установленного на выводе нестабильного каталиэата.

Температурой газосырьевой смеси на входе в реактор 3 управляют с помощью датчика 20, регулятора 27 и исполнительного механизма 24, установленного на линии подачи топливного газа в первую секцию подогревателя 2,- в реактор 4 — с помощью датчика 21, регулятора 28 и исполнительного механизма 35, установленного на линии подачи топливного газа во вторую секцию подогревателя 2, в реактор 5 — с помощью датчика 22, регулятора 29 и исполнительного механизма 36, установленного на линии подачи топливного газа в третью секцию подогревателя 2. В вычислительном блоке

39 на основе показаний датчиков входных параметров, введенной. условно-постоянной информации о математических моделях реакторов, об особенностях работы катализатора в зависимости от срока его службы

1693025 проводится расчет оптимальных значений температуры на входе в каждый реактор и выдаются задания регулятором 2, Периодически с заданным интервалом времени производится проверка адекватно- 5 сти моделей реальному процессу путем сравнения фактических текущих концентраций ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ реакторов, полученных анализом проб потоков на вы- 10 ходе реакторов (отборные устройства на схеме не показаны), и расчетных значений по моделям и корректировка последних.

Способ осуществлен расчетным путем на различных видах сырья. В таблице при- 15 ведены результаты осуществления способа по трем вариантам, соответствующим реальным условиям работы блока каталитического риформинга на промышленной установке, получающей ароматические уг- 20 леводороды. Следовательно, управление по предлагаемому способу позволяет увеличить выход ароматических углеводородов на 1,9-4 Д.

Использование предлагаемого способа 25 управления процессом каталитического риформинга обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: использование при управлении текущей информации о значениях приращений концент- 30 рации ароматических углеводородов в потоках на выходе каждого из реакторов, т.е. не косвенных параметров, а прямых, значительно повышает эффективность управления процессом.

Учет характера распределения температуры 35 по слою катализатора при управлении pa6o- . той первого реактора, в котором происходит интенсивное образование ароматических углеводородов, позволяет более точно учитывать особенности протекания процесса в 40 реакторе и проводить соответствующую корректировку режимных параметров, повышая точность управления, а значит, и выход целевого продукта, Раздельная подача галогенсодержаще- 45

ro соединения в реакторы с оптимальным

его распределением по ступеням способствует оптимизации условий работы катализатора, так как позволяет обеспечивать в каждом реакторе оптимальное соотношение вода:галоген, требуемое равновесное содержание галогена на катализаторе и s результате высокую селективность, активность и стабильность работы катализатора, а значит, высокий выход целевого продукта и длительность межрегенерационного периода.

Формула изобретения

Способ управления процессом каталитического риформинга путем регулирования температуры газосырьевой смеси на входах в реакторы изменением подачи топлива в нагреватели, регулирования расхода воды, подаваемой в газосырьевую смесь в зависимости от содержания влаги в циркулирующем газе, регулирования расхода галогенсодержащих соединений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет увеличения точности управления процессом, регулирование температуры газосырьевой смеси на входе в первый реактор производят в зависимости от текущих значений приращения концентрации, ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и характера распределения температуры по высоте слоя катализатора, регулирование температуры смеси на входах во второй и третий реакторы производят в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе реакторов, изменение количества воды, подаваемой в гаэосы рьевую смесь, до пол н ител ьно регулируют в зависимости от содержания влаги в сырье, а регулирование расхода галогенсодержащего соединения производят раздельно для каждого реактора в соответствии с заданным молярным соотношением вода — галоген.

1693025

Месяц, 1989 r, Суммарная концентрация бензола и толуола в какализаторе, мас. ь

Входные условия по сырью

Содержание фракции в пределах

62-85 С в сырье, мас.4

Расход сырья, м /ч фактически на установке по известному способу .

Расчетная по предлалагаемому способу

31,44

32,76

30,85

28,2

27,3

30,1

29,5

28,1

28,7

27

27

Март

Апрель

Май

11rq

111

70(/LE

D lI

l Г )

I д- 7

21

1

12 4 (l I

I — — — Il — 1(Ч !1

111! (! (11 II il Ill (I 1 1(i

11111

I (1

11 1 (! 11

1!,1 !1 ((11

1 Г 1 ( (« !

-ч l !

l I l 4 1l

l(,(г

1(il (ãiË

11 1. ! 4 !11 (lI

1111! (1 (141

I 4 1!11 (11

1(l il !

I l 1 (41! 1! (!11111(11(1! !11

111(I I(+

3j

1У

0. ! . 1

I! (I i 4 4! ! (ill!i

1 !11(41!!

I I! !(г

1(111

4 11 11

411!

1(I I ! !41(1! !

41 (1! ! !!

14 !111!

I 4Ii1l1

li 41 11

l l l

144 (I l!

i l l 1 111(I 1 4 1 1 ! (11

4 1

1 SZ г 1- —— (1 р, 11 f2

Il I 1

111

1l !

I

11

I1 Eio 1 17

I !

11 11

1 4- — — -4--11 11

1693025 ив юж uusspm ли мю зоб mrs

РОГ. 2

Составитель С. Мазина

Техред М.Моргентал Корректор С, Шевкун

Редактор Н. Бобкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4050 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5