Способ автоматического управления процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции

 

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации в нестационарных условиях и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: автоматическое управление процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья осуществляют путем изменения расхода отбираемого легкого газойля и расхода острого и циркуляционного орошения в зависимости от значений температур в секциях колонны, рассчитанных по заданным значениям средних и конечных температур кипения отбираемых фракций, текущим значениям парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущим значениям расходов паров в секциях колонны, при этом во время переходного режима в ректификационной колонне, связанного с переключением коксовых камер, расход отбираемого легкого газойля изменяют в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, а рассчитанную температуру на тарелке отбора легкого газойля поддерживают путем изменения расхода циркуляционного орошения. Изобретение позволяет повысить точность регулирования целевых температур кипения отбираемых фракций, уменьшить степень налегания смежных фракций, изменить конечные температуры кипения отбираемых фракций в сторону увеличения отбора светлых нефтепродуктов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом ректификации в нестационарных условиях и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Уровень техники заключается в следующем.

Известен способ управления процессом разделения нефтяного сырья на фракции в сложной ректификационной колонне, при котором средние температуры кипения фракций (Т отгона 50%) рассчитывают по упрощенной формуле Ашворта в зависимости от значений температуры и давления в секциях колонны и стабилизируют путем изменения расходов отбираемых фракций; текущие значения флегмовых чисел по секциям колонны, от которых зависят температуры налегания соседних фракций (Т 90% - Т 10%), рассчитывают в зависимости от значений температур и расходов острого и циркуляционных орошений и расходов отбираемых фракций, при этом флегмовое число верхней секции поддерживают путем изменения температуры острого орошения, а флегмовые числа других секций - путем изменения соответствующих циркуляционных орошений. /А.с. СССР N 1803166 A1, опублик. БИ N 11 23.03.93/.

Недостатком известного способа является низкая точность регулирования показателей качества отбираемых фракций в переходных режимах из-за наличия большого запаздывания по каналам регулирования флегмовых чисел в секциях колонны.

Известен способ управления процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции в сложной ректификационной колонне, выбранный в качестве прототипа и включающий измерение расходов острого и циркуляционного орошений, расходов отбираемых фракций, расходов водяного пара в секции колонны, расхода жирного газа из рефлюксной емкости, давлений и температур в стриппинги колонны, уровня в аккумуляторе колонны, изменение расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционного орошений /Бендеров Д.И., Походенко Н.Т., Брондз Б.И. Процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах. - М.: Химия, 1976. - С.42-46, 168-172/.

Недостаток известного способа заключается в низкой точности регулирования показателей качества отбираемых фракций из-за наличия в системе управления ректификационной колонны возмущающих воздействий по линии подачи сырья в колонну в момент переключения коксовых камер, которые не могут быть своевременно идентифицированы по данным дискретного низкочастотного анализа этих показателей. Большая дисперсия показателей качества продуктов фракционирования как в статических, так и в переходных режимах не позволяет повысить отбор светлых фракций.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на решение задачи повышения отбора светлых фракций в процессе разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции в сложной ректификационной колонне. Решение задачи опосредовано новым техническим результатом, который заключается в повышении точности регулирования показателей качества отбираемых фракций. Данный технический результат достигается тем, что при автоматическом управлении процессом разделения паров коксования на фракции в сложной ректификационной колонне, включающим измерение расходов острого и циркуляционного орошений, расходов отбираемых фракций, расходов водяного пара в секции колонны, расхода жирного газа из рефлюксной емкости, давлений и температур в секциях колонны, уровня в аккумуляторе колонны, изменение расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционного орошений, дополнительно рассчитывают значения температур в секциях колонны в зависимости от заданных значений средних и конечных температур кипения соответствующих фракций, текущих значений парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущих значений расходов паров в секциях колонны, сравнивают рассчитанные значения температур в секциях колонны с текущими и изменяют расход острого орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры верхней секции колонны, изменяют расход отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля, определяют момент переключения коксовых камер и с этого момента до момента окончания переходного процесса в ректификационной колонне расход отбираемого легкого газойля изменяют в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, а текущую температуру на тарелке отбора легкого газойля выравнивают с рассчитанной путем изменения расхода циркуляционного орошения. При этом, вследствие отсутствия в процессе управления дискретного низкочастотного анализа качества продуктов фракционирования и наличия в переходных режимах взаимосвязи расходов отбираемых легкого и тяжелого газойлей, повышается быстродействие системы управления, что приводит к повышению точности регулирования показателей качества отбираемых фракций за счет уменьшения их дисперсии. Повышение точности поддержания показателей качества позволяет уменьшить степень налегания соседних фракций, изменить конечные температуры кипения отбираемых фракций до предельных и тем самым повысить отбор светлых продуктов в ректификационной колонне.

Существенные признаки: измерение расходов острого и циркуляционного орошений, расходов отбираемых фракций, расходов водяного пара в секции ректификационной колонны, расхода жирного газа из рефлюксной емкости, давлений и температур в секциях колонны, уровня в аккумуляторе колонны, изменение расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционного орошений.

Отличительные признаки: значения температур в секциях колонны рассчитывают в зависимости от заданных значений средних и конечных температур кипения соответствующих фракций, текущих значений парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущих значений расходов паров в секциях колонны, сравнивают рассчитанные значения температур в секциях колонны с текущими и изменяют расход острого орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры верхней секции колонны, изменяют расходы отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля, определяют момент переключения коксовых камер и с этого момента до момента окончания переходного процесса в ректификационной колонне расход отбираемого легкого газойля изменяют в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, а текущую температуру на тарелке отбора легкого газойля выравнивают с рассчитанной путем изменения расхода циркуляционного орошения.

На чертеже приведена принципиальная схема реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции.

Схема содержит ректификационную колонну 1, коксовые камеры 2, 3, 4, 5, нагревательные печи 6 и 7, холодильник-конденсатор 8, рефлюксную емкость 9, датчик 10 расхода острого орошения, датчик 11 расхода отбираемого бензина, датчик 12 расхода жирного газа из рефлюксной емкости 9, стриппинг 13 - отпарную колонну легкого газойля, холодильник 14, датчик 15 расхода отбираемого легкого газойля, стриппинг 16 - отпарную колонну тяжелого газойля, теплообменник 17, датчик 18 уровня в аккумуляторе колонны, регулятор 19 уровня в аккумуляторе колонны, регулирующий орган 20 на линии отбираемого тяжелого газойля, датчик 21 отбираемого тяжелого газойля, датчик 22 давления в верхней секции колонны, датчик 23 температуры в верхней секции колонны, датчик 24 давления на тарелке отбора легкого газойля, датчик 25 температуры на тарелке отбора легкого газойля, датчик 26 температуры острого орошения, датчик 27 расхода водяного пара в стриппинг 13, датчик 28 расхода водяного пара в стриппинг 16, функциональный блок 29, регулятор 30 температуры верхней секции колонны, регулирующий орган 31 на линии острого орошения, регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля, регулирующий орган 33 на линии отбираемого легкого газойля, регулирующий орган 34 на линии циркуляционного орошения, датчики 35, 36, 37, 38 температуры верха коксовых камер 2, 3, 4, 5 соответственно, датчики 39, 40, 41, 42 температуры низа коксовых камер 2,3,4,5 соответственно, функциональный блок 43, регулятор 44 расхода отбираемого легкого газойля.

Способ осуществляется следующим образом.

Первичное сырье подают в нижнюю секцию ректификационной колонны 1, где из нее отгоняют легкие фракции и охлаждают горячие пары из коксовых камер 2, 3, 4, 5. Отпаренное сырье соединяется внутри колонны с остатком и объединенный поток прокачивают через нагревательные печи 6 и 7 в коксовые камеры 2, 3, 4, 5, где осуществляют процесс замедленного коксования вторичного сырья. Пары из коксовых камер поступают в нижнюю часть ректификационной колонны 1, в которой осуществляют процесс разделения продуктов коксования на фракции. Пары с верха колонны проходят холодильник - конденсатор 8 и рефлюксную емкость 9, из которой одну часть сконденсировавшегося бензина подают в колонну в виде острого орошения, а другую часть выводят с установки. Расход острого орошения измеряют датчиком 10, а расход отбираемого бензина - датчиком 11. Из рефлюксной емкости также выводят жирный газ и воду. Расход жирного газа измеряют датчиком 12. Из средней секции колонны в стриппинг 13 - отпарную колонну легкого газойля выводят жидкофазный поток, из которого водяным паром отпаривают легкие фракции. Легкий газойль из стриппинга 13 охлаждают в холодильнике 14 и выводят с установки. Расход отбираемого легкого газойля измеряют датчиком 15. Из аккумулятора колонны в стриппинг 16 - отпарную колонну тяжелого газойля выводят другой жидкофазный поток, из которого водяным паром отпаривают легкие фракции. Тяжелый газойль из стриппинга 16 охлаждают первичным сырьем в теплообменнике 17, одну часть тяжелого газойля выводят с установки, другую часть возвращают в ректификационную колонну 1 в качестве циркуляционного орошения. По сигналу с датчика 18 уровня в аккумуляторе колонны регулятор 19 с помощью регулирующего органа 20 изменяет расход отбираемого тяжелого газойля в сторону выравнивания текущего и заданного значений уровня в аккумуляторе колонны. Расход отбираемого тяжелого газойля измеряют датчиком 21. Сигналы с датчиков 22 давления в верхней секции колонны, 23 температуры в верхней секции колонны, 24 давления на тарелке отбора легкого газойля, 25 температуры на тарелке отбора легкого газойля, 26 температуры острого орошения, 10 расхода острого орошения, 27 расхода водяного пара в стриппинг 13, 28 расхода водяного пара в стриппинг 16, 12 расхода жирного газа из рефлюксной емкости 9 поступают в функциональный блок 29, в котором рассчитывают значения температур в секциях колонны в зависимости от заданных значений средних и конечных температур кипения соответствующих фракций, текущих значений парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущих значений расходов паров в секциях колонны: T_вр = a₀ · P_б + a₁; (1) Т_ср = a₂ · P_лг + а₃; (2) Р_б = К_б · П_в · У_б (3) Р_лг = К_лг · П_с · У_лг; (4) К_б = b₀ + b₁ · T₁₀₀^б; (5) K_лг = b₂ + b₃ · T₁₀₀^лг; (6)

M_б = 52,63-0,246·T₅₀^б+0,001·(T₅₀^б)²; (9)
M_лг = 52,63-0,246·T₅₀^лг+0,001·(T₅₀^лг)²; (10)


где T_вр - рассчитанное значение температуры верхней секции колонны, ^oC;
T_ср - рассчитанное значение температуры на тарелке отбора легкого газойля, ^oC;
Р_б - парциальное давление бензина в верхней секции колонны, кг/см²;
Р_лг - парциальное давление легкого газойля на тарелке отбора, кг/см²;
а₀, а₁, а₂, а₃ - константы, определяемые видом функциональной зависимости Т = f(P);
T₅₀^б - температура выкипания 50% бензина, ^oC;
Т₅₀^лг - температура выкипания 50% легкого газойля, ^oC;
Т₁₀₀^б - температура выкипания 100% бензина, ^oC;
Т₁₀₀^лг - температура выкипания 100% легкого газойля, ^oC;
К_б - коэффициент, учитывающий разность температур выкипания 100% и 50% бензина;
К_лг - коэффициент, учитывающий разность температур выкипания 100% и 50% легкого газойля;
b₀, b₁, b₂, b₃ - константы, определяемые видом функциональной зависимости К = f(Т₁₀₀);
П_в - полное давление в верхней секции колонны, кг/см²;
П_с - полное давление на тарелке отбора легкого газойля, кг/см²;
У_б - мольная доля бензина в паровой фазе в верхней секции колонны;
У_лг - мольная доля легкого газойля в паровой фазе на тарелке отбора;
F_п^в - расход паров в верхней секции колонны, кг/с;
F_г, F_в, F_б, F_лг - расход соответственно газов, паров воды, паров бензина, паров легкого газойля в секциях колонны, кг/с;
М_г, М_в, М_б, М_лг - молекулярный вес соответственно газов, паров воды, бензина, легкого газойля, кг/кмоль (молекулярный вес водяного пара задается; молекулярный вес жирного газа задается или вычисляется в зависимости от температуры и давления в рефлюксной емкости);
F_о - расход острого орошения, кг/с;
C_p - теплоемкость бензина, кДж/кг·^oC;
r_б - скрытая теплота парообразования бензина, кДж/кг:
r_лг - скрытая теплота парообразования легкого газойля, кДж/кг;
T_вт - текущее значение температуры верхней секции колонны, ^oC;
Т₀ - текущее значение температуры острого орошения, ^oC.

В формулах (7) и (8) расход водяного пара в секциях колонны F_в определяют как сумму расходов турбулизатора в трубчатые змеевики печей 6 и 7 (принимают пропорциональным расходу сырья), пара в стриппинги 13 и 16 (измеряют датчиками 27 и 28), пара на пропарку коксовых камер (принимают равным фактическому для одной камеры).

Регулятор 30 температуры верхней секции колонны сравнивает сигналы датчика 23 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры верхней секции колонны, и при помощи регулирующего органа 31 изменяет расход орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры верхней секции колонны. Регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля, и при помощи регулирующих органов 33 и 34 последовательно изменяет расходы соответственно отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля. Температуры верха коксовых камер 2, 3, 4, 5 измеряют соответственно датчиками 35, 36, 37, 38, температуры низа коксовых камер - датчиками 39, 40, 41, 42. Сигналы с датчиков 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 поступают в функциональный блок 43, где определяют момент переключения коксовых камер, например, по нарушению условия:
(Т_вⁱ-Т_нⁱ)≥C, (13)
где i - номер коксовой камеры;
Т_вⁱ - температура верха i-той камеры, ^oC;
Т_нⁱ - температура низа i-той камеры, ^oC; -
C - допустимое рабочее значение перепада температур в i-той камере, ^oC.

Сигналы с датчиков 21 расхода отбираемого тяжелого газойля и 18 уровня в аккумуляторе колонны также поступают в функциональный блок 43. С момента переключения коксовых камер функциональный блок 43, в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, генерирует сигнал регулятору 44, который при помощи регулирующего органа 33 изменяет расход отбираемого легкого газойля. Изменение процедуры регулирования уровня в аккумуляторе колонны заключается в плавном уменьшении уставки уровня до минимально возможного значения с целью предотвращения резких колебаний расхода отбираемого тяжелого газойля после переключения коксовых камер. В период с момента переключения камер до момента окончания переходного процесса в ректификационной колонне регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля и при помощи регулирующего органа 34 изменяет расход циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля. Момент окончания переходного процесса определяют в функциональном блоке 43, например, как момент достижения порогового значения производной расхода отбираемого тяжелого газойля:
(14)
где F - расход отбираемого тяжелого газойля, т/ч;
t - время, ч;
Δ - пороговое значение производной.

С момента окончания переходного процесса в колонне уставку уровня плавно возвращают к исходному значению и восстанавливают регулирование температуры на тарелке отбора легкого газойля в зависимости от заданных значений средней и конечной температур кипения легкого газойля, текущего значения парциального давления легкого газойля в средней секции колонны, текущего значения расхода пара в среднюю секцию колонны, последовательно двумя управляющими воздействиями: расходом отбираемого легкого газойля и расходом циркуляционного орошения, т. е. регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля, и при помощи регулирующих органов 33 и 34 последовательно изменяет расходы отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля.

Пример реализации предлагаемого способа на установке замедленного коксования 21-10/3М. В нижнюю секцию ректификационной колонны 1, внутреннее оборудование которой включает 20 массообменных тарелок, глухую тарелку - аккумулятор тяжелого газойля, промывочную камеру, секцию каскадных тарелок, зону сбора вторичного сырья, подают первичное сырье - полугудрон с установок АВТ с расходом F = 75-125 т/ч и температурой Т = 280^oC. Из коксовых камер 2, 3, 4, 5 в нижнюю секцию колонны 1 также подают пары с температурой Т ≅ 425^oC для их разделения на газ, бензин и газойлевые фракции. При этом высококипящие углеводороды, находящиеся в продуктах коксования, в результате контактирования со стекающими потоками жидкости конденсируются и возвращаются в смеси с первичным сырьем в качестве вторичного сырья на коксование. Вторичное сырье прокачивают через реакционные змеевики нагревательных печей 6 и 7 в камеры коксования 2, 3, 4, 5, где при температурах низа Т_н = 475-495^oC и верха Т_в = 420-460^oC осуществляют процесс замедленного коксования. Коксовые камеры работают попарно: 2 и 3 - на первый поток, 4 и 5 - на второй поток. Переключение потока вторичного сырья из одной камеры в другую производится посредством четырехходового крана, конструкция которого обеспечивает непрерывность потока в момент переключения. С верха колонны 1 по шлемовой трубе с температурой Т = 140-190^oC и давлением П_в ≅ 3,8 кг/см² отводят углеводородные газы, пары бензина и водяной пар в воздушный холодильник - конденсатор 8 и далее в сепаратор - рефлюксную емкость 9. В рефлюксной емкости 9 при температуре Т_о ≅ 45^oC происходит разделение потока на газ, бензин, воду. Из отстойной зоны емкости 9 выводят воду на блок отпарки кислых стоков. Часть сконденсировавшегося бензина из емкости 9 подают в качестве острого орошения на верх колонны 1, его расход F_о = 23-26 м³/ч измеряют датчиком 10. Балансовое количество бензина после защелачивания с температурой Т ≅ 45^oC выводят с установки. Расход бензина на выходе с установки F_б = 11-18 т/ч измеряют датчиком 11, расход жирного газа с установки F_г = 7-11 т/ч - датчиком 12. С 13-й тарелки колонны 1 в стриппинг 13, оснащенный 4 клапанными тарелками и имеющий зону сбора жидкости в нижней части, отводят легкий газойль. В низ стриппинга 13 подают перегретый водяной пар с температурой Т_пар = 138^oC и давлением Р_пар = 3,5 кг/см² для отпарки легких фракций. Легкий газойль с низа стриппинга 13 прокачивают через холодильник 14 и с температурой Т ≅ 90^oC выводят с установки. Балансовое количество легкого газойля F_лг = 15-25 т/ч измеряют датчиком 15. Из аккумулятора колонны 1 выводят тяжелый газойль в стриппинг 16, оснащенный 4 клапанными тарелками и имеющий зону сбора жидкости в нижней части, где происходит отпарка легких фракций за счет перегретого водяного пара. Тяжелый газойль из стриппинга 16 охлаждают в теплообменнике 17, при этом часть тяжелого газойля с расходом F_цо = 50-150 м³/ч возвращают в колонну 1 в виде циркуляционного орошения, балансовое количество тяжелого газойля с температурой Т_тг ≅ 90^oC выводят с установки. Уровень в аккумуляторе L = 30-80% измеряют датчиком 18, по сигналу которого регулятор 19 с помощью регулирующего органа 20 изменяет расход отбираемого тяжелого газойля в сторону выравнивания текущего и заданного значений уровня в аккумуляторе колонны 1. Расход отбираемого тяжелого газойля F_тг = 23-39 т/ч измеряют датчиком 21, давление в верхней секции колонны П_в ≅ 3,8 кг/см² - датчиком 22, температуру в верхней секции колонны Т_вт = 140-190^oC - датчиком 23, давление на тарелке отбора легкого газойля П_с ≅ 3,8 кг/см² - датчиком 24, температуру на тарелке отбора легкого газойля Т_с = 220-250^oC - датчиком 25, температуру острого орошения Т_о ≅ 45^oC - датчиком 26, расход водяного пара в стриппинг 13 F'_пар = 0-0,5 т/ч - датчиком 27, расход водяного пара в стриппинг 16 F''_пар = 0-0,5 т/ч - датчиком 28. Расход турбулизатора F_т в змеевики печей 6 и 7 принимают пропорциональным расходу сырья - 2,7-14,8 т/ч, расход пара на пропарку коксовых камер принимают равным фактическому для одной камеры F_пр = 1,5 т/ч. Сигналы с датчиков 10, 12, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 поступают в функциональный блок 29, в котором рассчитывают значения температур в секциях колонны в зависимости от заданных значений средних и конечных температур кипения бензина Т₅₀^б = 140^oC, Т₁₀₀^б = 205^oC и легкого газойля Т₅₀^лг = 262^oC, Т₁₀₀^лг = 356,5^oC, текущих значений парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущих значений расходов паров в секциях колонны:
Т_вр = 0,0152 · Р_б - 2,26;
Т_ср = 0,0155·Р_лг - 4,33;
Р_б = К_б · П_в · У_б;
Р_лг = К_лг · П_с · У_лг;
К_б = 3,32 + 0,0289 · Т₁₀₀^б;
К_лг = -1,62 + 0,0077 · Т₁₀₀^лг;


М_б = 25,63 - 0,246 · Т₅₀^б + 0,001 · (Т₅₀^б)²;
М_лг = 52,63 - 0,246 · Т₅₀^лг + 0,001 · (Т₅₀^лг)²;

F_лг = F_б · 314,25/264,64.

Регулятор 30 температуры верхней секции колонны сравнивает сигналы датчика 23 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры верхней секции колонны, и при помощи регулирующего органа 31 изменяет расход орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры верхней секции колонны. Регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля, и при помощи регулирующих органов 33 и 34 последовательно изменяет расходы соответственно отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля. Температуры верха коксовых камер 2, 3, 4, 5 Т_в = 420-460^oC измеряют соответственно датчиками 35, 36, 37, 38, температуры низа коксовых камер Т_н = 475-495^oC измеряют датчиками 39, 40, 41, 42. Сигналы с датчиков 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 поступают в функциональный блок 43, в котором определяют момент переключения коксовых камер по нарушению условия:
(Т_нⁱ-Т_вⁱ)≥ 15.

Сигнал с датчика 21, пропорциональный расходу отбираемого тяжелого газойля F_тг = 23-39 т/ч, и сигнал с датчика 18, пропорциональный уровню в аккумуляторе ректификационной колонны L = 30-80%, также поступают в функциональный блок 43. С момента переключения коксовых камер функциональный блок 43, в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, генерирует сигнал регулятору 44, который при помощи регулирующего органа 33 изменяет расход отбираемого легкого газойля. Во избежание резких колебаний расхода отбираемого тяжелого газойля в переходный период производят плавное (за 15 мин) изменение уставки уровня в аккумуляторе колонны с 80 до 30%. В период с момента переключения камер до момента окончания переходного процесса в ректификационной колонне регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля, и при помощи регулирующего органа 34 изменяет расход циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля. Момент окончания переходного процесса определяют в функциональном блоке 43 как момент достижения порогового значения производной расхода отбираемого тяжелого газойля:
dF_тг/dt ≅ 0,750.

С момента окончания переходного процесса в колонне уставку уровня плавно (за 15 мин) возвращают к исходному значению L = 80%, а регулирование температуры на тарелке отбора легкого газойля в зависимости от заданных значений средней и конечной температур кипения легкого газойля Т₅₀^лг = 262^oC, Т₁₀₀^лг = 356,5^oC, текущего значения парциального давления легкого газойля в средней секции колонны, текущего значения расхода пара в среднюю секцию колонны, вновь осуществляют последовательно изменением расхода отбираемого легкого газойля и изменением расхода циркуляционного орошения, т.е. регулятор 32 температуры на тарелке отбора легкого газойля сравнивает сигналы датчика 25 и функционального блока 29, пропорциональные соответственно текущему и рассчитанному значениям температуры на тарелке отбора легкого газойля, и при помощи регулирующих органов 33 и 34 последовательно изменяет расходы отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля.

В таблице представлены показатели технологического режима, результаты лабораторных анализов, технико-экономические показатели процесса фракционирования коксовых паров установки замедленного коксования 21-10/3М согласно прототипу (способ 1) и предлагаемому способу управления (способ 2).

Сравнительный анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ автоматического управления процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции позволяет повысить точность регулирования целевых температур кипения отбираемых фракций до ±2^oC, уменьшить степень налегания смежных фракций: бензин/легкий газойль - с +6^oC до -3^oC, легкий газойль/тяжелый газойль - с+150^oC до +110^oC, изменить конечные температуры отбираемых фракций до предельных по ТУ и ГОСТ, что позволяет в целом повысить отбор светлых нефтепродуктов в ректификационной колонне на 2%, в том числе бензина - на 1%.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом разделения паров коксования тяжелого нефтяного сырья на фракции в сложной ректификационной колонне, включающий измерение расходов острого и циркуляционного орошений, расходов отбираемых фракций, расходов водяного пара в секции колонны, расхода жирного газа из рефлюксной емкости, давлений и температур в секциях колонны, уровня в аккумуляторе колонны, изменение расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционного орошений, отличающийся тем, что значения температур в секциях колонны рассчитывают в зависимости от заданных значений средних и конечных температур кипения соответствующих фракций, текущих значений парциальных давлений этих фракций в секциях колонны, текущих значений расходов паров в секциях колонны, сравнивают значения температур в секциях колонны с текущими и изменяют расход острого орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры верхней секции колонны, изменяют расход отбираемого легкого газойля и циркуляционного орошения в сторону выравнивания текущего и рассчитанного значений температуры на тарелке отбора легкого газойля, определяют момент переключения коксовых камер и с этого момента до момента окончания переходного процесса в ректификационной колонне расход отбираемого легкого газойля изменяют в зависимости от расхода отбираемого тяжелого газойля с коррекцией по измененной процедуре регулирования уровня в аккумуляторе колонны, а текущую температуру на тарелке отбора легкого газойля выравнивают с рассчитанной путем изменения расхода циркуляционного орошения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3