Способ автоматического управления процессом первичной переработки нефти

 

Способ автоматического управления процессом первичной переработки нефти может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности. Для каждого из отбираемых в процессе первичной переработки нефти светлых продуктов байпасируют часть потока, нагревают до перевода в область, близкую идеальному газу, затем байпасный поток охлаждают. Несконденсировавшуюся паровую фазу вновь нагревают до перевода ее в область, близкую идеальному газу. По измеренным температурам, давлениям, перепадам давлений на сужающих устройствах и массовым расходам байпасного потока и его паровой фазы вычисляют их молекулярные веса. По вычисленным параметрам определяют текущие значения целевых температур кипения отбираемых фракций, сравнивают их с заданными и изменяют расходы острых и циркуляционных орошений ректификационных колонн в сторону выравнивания текущих и заданных значений целевых температур кипения отбираемых фракций. Одновременно вычисляют текущие значения отборов светлых фракций, корректируют уравнения связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса, используют скорректированные уравнения связи для нахождения потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций. В зависимости от потенциального содержания светлых фракций корректируют расходы продуктов, отбираемых в ректификационных колоннах. Данный способ позволяет повысить точность регулирования целевых температур кипения отбираемых фракций и увеличить отбор светлых фракций от потенциала. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом первичной переработки нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

Уровень техники заключается в следующем.

Известен способ измерения расхода кипящих жидкостей, включающий измерение перепадов давлений на двух сужающих устройствах и определение расхода по измеренным значениям перепадов с использованием полученной величины перепадов давлений в качестве корректирующего коэффициента для измеренного значения расхода (авт.св. СССР N 1118859 A, опублик. БИ N38 15.10.84).

В известном способе не обеспечивается автоматическое определение качества нефтепродукта, что приводит к большой дисперсии показателей качества продукта и неполному отбору от потенциала.

Известен способ управления процессом переработки нефти, включающий регулирование расходов острого и циркуляционных орошений атмосферной колонны, отборов целевых продуктов, измерение расхода нефти в колонну отбензинивания, температур вывода циркуляционных орошений, температур верха в отпарных колоннах, температуры верха, давления и расхода верхнего погона в колонне отбензинивания, в котором по измеренным параметрам вычисляют величину отбора суммы светлых фракций, адаптируют модель процесса и определяют потенциальное содержание их в нефти, находят величину отбора суммы светлых фракций от потенциального содержания и в зависимости от нее изменяют отборы целевых продуктов (авт.св. СССР N 1600828 A1, опублик. БИ N39 23.10.90).

Недостатком известного способа является низкая точность определения отборов и показателей качества светлых фракций, которая не позволяет получить корректную оценку потенциального содержания суммы светлых фракций в нефти и обеспечить величину их отбора от потенциала на максимальном уровне.

Также известен способ управления процессом первичной переработки нефти, выбранный в качестве прототипа и включающий измерение расходов острого орошения и отбираемой бензиновой фракции, давления и температуры в верхней секции, температуры в нижней секции колонны отбензинивания, расходов острого и циркуляционных орошений, расходов отбираемых фракций, давлений и температур в секциях атмосферной колонны, температур в секциях отпарной колонны, изменение расходов острого орошения и горячей струи в колонне отбензинивания, расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционных орошений атмосферной колонны (Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1991, с. 438-442).

Недостаток известного способа заключается в низкой точности регулирования показателей качества отбираемых фракций из-за наличия в системе управления процессом первичной переработки нефти неконтролируемых возмущающих воздействий, в том числе по линии подачи сырья, которые не могут быть своевременно идентифицированы по данным дискретного низкочастотного анализа этих показателей. Большая дисперсия показателей качества продуктов фракционирования не позволяет повысить отбор светлых фракций.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на решение задачи повышения отбора светлых фракций в процессе первичной переработки нефти. Решение задачи опосредовано новым техническим результатом, который заключается в повышении точности регулирования заданных значений показателей качества отбираемых фракций. Данный технический результат достигается тем, что при управлении процессом первичной переработки нефти, включающим измерение расходов сырья, острого орошения и отбираемой бензиновой фракции, давления и температуры в верхней секции, температуры в нижней секции колонны отбензинивания, расходов острого и циркуляционных орошений, расходов отбираемых фракций, давлений и температур в секциях атмосферной колонны, температур в секциях отпарной колонны, изменение расходов острого орошения и горячей струи в колонне отбензинивания, расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционных орошений атмосферной колонны, дополнительно для каждого из потоков: парогазовой смеси из верхней секции колонны отбензинивания, паров из верхней секции, жидкофазных потоков лигроина и дизельного топлива из нижерасположенных секций атмосферной колонны байпасируют часть потока, байпасный поток нагревают до перевода его в область, близкую к идеальному газу, измеряют температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, после чего байпасный поток охлаждают до заданной температуры и разделяют на паровую фазу и конденсат, измеряют массовый расход конденсата, нагревают паровую фазу до перевода ее в область, близкую к идеальному газу, измеряют массовый расход, температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, по измеренным параметрам вычисляют молекулярные веса байпасного потока и его паровой фазы, по вычисленным параметрам определяют текущие значения начальных и конечных температур кипения отбираемых фракций, сравнивают их с заданными и изменяют расход острого орошения колонны отбензинивания в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции, расход острого орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции, расходы отбираемого лигроина и первого циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения лигроина, расходы отбираемого дизельного топлива и второго циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения дизельного топлива, вычисляют текущие значения отборов светлых фракций, корректируют уравнения связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса, используют скорректированные уравнения связи для нахождения потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций, в зависимости от потенциального содержания светлых фракций корректируют расходы отбираемых в колонне отбензинивания и атмосферной колонне фракций в сторону максимального отбора светлых фракций от потенциала. При этом увеличение отбора светлых фракций происходит как за счет уменьшения степени налегания смежных фракций вследствие увеличения быстродействия системы управления и повышения точности регулирования показателей качества отбираемых фракций, так и за счет изменения расходов отбираемых фракций в зависимости от потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти.

Существенные признаки: измерение расходов сырья, острого орошения и отбираемой бензиновой фракции, давления и температуры в верхней секции, температуры в нижней секции колонны отбензинивания, расходов острого и циркуляционных орошений, расходов отбираемых фракций, давлений и температур в секциях атмосферной колонны, температур в секциях отпарной колонны, изменение расходов острого орошения и горячей струи в колонне отбензинивания, расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционных орошений атмосферной колонны.

Отличительные признаки: дополнительно для каждого из потоков: парогазовой смеси из верхней секции колонны отбензинивания, паров из верхней секции, жидкофазных потоков лигроина и дизельного топлива из нижерасположенных секций атмосферной колонны байпасируют часть потока, байпасный поток нагревают до перевода его в область, близкую к идеальному газу, измеряют температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, после чего байпасный поток охлаждают до заданной температуры и разделяют на паровую фазу и конденсат, измеряют массовый расход конденсата, нагревают паровую фазу до перевода ее в область, близкую к идеальному газу, измеряют массовый расход, температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, по измеренным параметрам вычисляют молекулярные веса байпасного потока и его паровой фазы, по вычисленным параметрам определяют текущие значения начальных и конечных температур кипения отбираемых фракций, сравнивают их с заданными и изменяют расход острого орошения колонны отбензинивания в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции, расход острого орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции, расходы отбираемого лигроина и первого циркуляционного орошения атмосферной колоны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения лигроина, расходы отбираемого дизельного топлива и второго циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения дизельного топлива, вычисляют текущие значения отборов светлых фракций, корректируют уравнения связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса, используют скорректированные уравнения связи для нахождения потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций, в зависимости от потенциального содержания светлых фракций корректируют расходы отбираемых в колонне отбензинивания и атмосферной колонне фракций в сторону максимального отбора светлых фракций от потенциала.

На чертеже приведена принципиальная схема реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом первичной переработки нефти.

Схема содержит колонну отбензинивания 1, датчик 2 расхода сырья, трубчатую печь 3, атмосферную колонну 4, датчик 5 температуры в нижней секции колонны 1, регулятор 6 температуры в нижней секции колонны 1, регулирующий орган 7 на линии горячей струи в колонну 1, конденсатор-холодильник 8, емкость 9, датчик 10 расхода острого орошения в колонну 1, датчик 11 расхода отбираемого легкого бензина, датчик 12 давления в верхней секции колонны 1, датчик 13 температуры в верхней секции колонны 1, побудитель расхода 14, нагреватель 15 байпасного потока парогазовой смеси с верха колонны 1, датчик 16 температуры байпасного потока, датчик 17 первичного давления байпасного потока, датчик 18 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, холодильник 19 байпасного потока, датчик 20 массового расхода конденсата, нагреватель 21 паровой фазы байпасного потока, датчик 22 температуры паровой фазы, датчик 23 первичного давления паровой фазы, датчик 24 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, датчик 25 массового расхода паровой фазы, функциональный блок 26, регулятор 27 отбора и качества легкой бензиновой фракции, регулирующий орган 28 на линии острого орошения в колонну 1, конденсатор-холодильник 29, емкость 30, датчик 31 расхода острого орошения атмосферной колонны 4, датчик 32 расхода отбираемого тяжелого бензина, датчик 33 давления в верхней секции колонны 4, датчик 34 температуры в верхней секции колонны 4, побудитель расхода 35, нагреватель 36 байпасного потока паров с верха колонны 4, датчик 37 температуры байпасного потока, датчик 38 первичного давления байпасного потока, датчик 39 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, холодильник 40, датчик 41 массового расхода конденсата, нагреватель 42 паровой фазы байпасного потока, датчик 43 температуры паровой фазы, датчик 44 первичного давления паровой фазы, датчик 45 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, холодильник 46, датчик 47 массового расхода сконденсированной паровой фазы, регулятор 48 отбора и качества тяжелой бензиновой фракции, регулирующий орган 49 на линии острого орошения в колонну 4, стриппинг 50 - отпарную колонну лигроина, теплообменник 51, датчик 52 расхода отбираемого лигроина, датчик 53 давления на тарелке отбора лигроина, датчик 54 температуры на тарелке отбора лигроина, побудитель расхода 55, нагреватель 56 байпасного потока отбираемого лигроина, датчик 57 температуры байпасного потока, датчик 58 первичного давления байпасного потока, датчик 59 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, холодильник 60, датчик 61 массового расхода конденсата, нагреватель 62 паровой фазы байпасного потока, датчик 63 температуры паровой фазы, датчик 64 первичного давления паровой фазы, датчик 65 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, холодильник 66, датчик 67 массового расхода сконденсированной паровой фазы, регулятор 68 отбора и качества отбираемого лигроина, регулирующий орган 69 на линии отбираемого из атмосферной колонны лигроина, регулирующий орган 70 на линии первого циркуляционного орошения атмосферной колонны, стриппинг 71 - отпарную колонну дизельного топлива, теплообменник 72, датчик 73 расхода отбираемого дизельного топлива, датчик 74 давления на тарелке отбора дизельного топлива, датчик 75 температуры на тарелке отбора дизельного топлива, побудитель расхода 76, нагреватель 77 байпасного потока отбираемого дизельного топлива, датчик 78 температуры байпасного потока, датчик 79 первичного давления байпасного потока, датчик 80 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, холодильник 81, датчик 82 массового расхода конденсата, нагреватель 83 паровой фазы байпасного потока, датчик 84 температуры паровой фазы, датчик 85 первичного давления паровой фазы, датчик 86 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, холодильник 87, датчик 88 массового расхода сконденсированной паровой фазы, регулятор 89 отбора и качества отбираемого дизельного топлива, регулирующий орган 90 на линии отбираемого из атмосферной колонны дизельного топлива, регулирующий орган 91 на линии второго циркуляционного орошения атмосферной колонны, стриппинг 92 - отпарную колонну атмосферного газойля, теплообменник 93, системы теплообмена 1-го и 2-го циркуляционных орошений 94 и 95 соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

Обезвоженную и обессоленную нефть подают в колонну отбензинивания 1, которая предназначена для отделения от нефти легкой бензиновой фракции НК - 175oC и жирного газа, при этом расход сырья колонны измеряют датчиком 2. Полуотбензиненую нефть с низа колонны 1 нагревают в трубчатой печи 3 и подают: одну часть в виде горячей струи - обратно в колонну 1, другую (балансовую) часть - в атмосферную колонну 4. С целью наиболее полного отбензинивания нефти в нижнюю секцию колонны 1 подают перегретый водяной пар. Температуру в нижней секции колонны 1 измеряют датчиком 5. Регулятор 6 сравнивает текущее и заданное значения температуры нижней секции колонны отбензинивания и при помощи регулирующего органа 7 изменяет расход топлива в печь 3 в сторону их выравнивания. Парогазовую смесь с верха колонны 1 подают в конденсатор-холодильник 8, где пары конденсируются, охлаждаются и поступают в емкость 9, из которой часть легкой бензиновой фракции подают в колонну в качестве острого орошения, а балансовое количество этой фракции направляют на стабилизацию. Расход острого орошения колонны 1 измеряют датчиком 10, расход отбираемого легкого бензина - датчиком 11. Из емкости 9 также выводят жирный газ и воду. Давление в верхней секции колонны 1 измеряют датчиком 12, температуру в этой секции измеряют датчиком 13. Часть парогазового потока с верха колонны 1 байпасируют при помощи побудителя расхода 14, байпасный поток подогревают нагревателем 15 до перевода его в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 16 измеряют температуру байпасного потока, датчиком 17 - его первичное давление. На сужающем устройстве по линии байпасного потока датчиком 18 измеряют перепад давлений. Далее байпасный поток охлаждают в холодильнике 19 и разделяют на паровую фазу и конденсат, массовый расход которого измеряют датчиком 20. Паровую фазу подогревают нагревателем 21 до перевода ее в область, близкую к идеальному газу. Измеряют датчиком 22 температуру паровой фазы, ее первичное давление - датчиком 23, перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы - датчиком 24, массовый расход паровой фазы - датчиком 25. Сигналы с датчиков 16 температуры байпасного потока, 17 первичного давления байпасного потока, 18 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, 20 массового расхода конденсата, 22 температуры паровой фазы, 23 первичного давления паровой фазы, 24 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, 25 массового расхода паровой фазы поступают в функциональный блок 26, в котором вычисляют молекулярные веса байпасного потока и его паровой фазы где Q11 - текущее значение массового расхода конденсата байпасного потока, кг/с; Q21 - текущее значение массового расхода паровой фазы байпасного потока, кг/с; P11 - текущее значение перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, Па; K11 - коэффициент сопротивления сужающего устройства по линии байпасного потока, с25; 1C - рассчитанное значение плотности байпасного потока, кг/м3; T11 - текущее значение температуры байпасного потока, К; P11 - текущее значение первичного давления байпасного потока, Па; R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 кДж/кмольK;
zС1 - коэффициент сжимаемости байпасного потока, безразмерный;
MС1 - текущее значение молекулярного веса байпасного потока, кг/кмоль;
P12 - текущее значение перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, Па;
K21 - коэффициент сопротивления сужающего устройства по линии паровой фазы, с25;
1L - рассчитанное значение плотности паровой фазы, кг/м3;
T21 - текущее значение температуры паровой фазы, K;
P21 - текущее значение первичного давления паровой фазы, Па;
zL1 - коэффициент сжимаемости паровой фазы, безразмерный;
ML1 - текущее значение молекулярного веса паровой фазы, кг/кмоль.

По вычисленным параметрам в функциональном блоке 26 определяют текущее значение конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции
KKТЛБ=a0+a1MС1+a2ML1+a3MС1ML1, (5)
где a0, a1, a2, a3 - коэффициенты;
KKТЛБ - текущее значение конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции, oC.

Регулятор 27 отбора и качества легкой бензиновой фракции сравнивает текущее и заданное значения конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции и при помощи регулирующего органа 28 изменяет расход острого орошения в колонну 1 в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции. После нагрева в трубчатой печи 3 полуотбензиненую нефть из колонны отбензинивания 1 подают в нижнюю секцию атмосферной колонны 4, которая служит для разделения полуотбензиненой нефти на тяжелую бензиновую фракцию НК - 180oC, лигроин, дизельное топливо, атмосферный газойль и мазут. С целью наиболее полного извлечения светлых фракций в нижнюю секцию атмосферной колонны подают перегретый водяной пар. С верха колонны 4 выводят пары бензина и водяного пара, которые поступают в конденсатор-холодильник 29 и после конденсации и охлаждения собираются в емкости 30. Из емкости 30 часть тяжелой бензиновой фракции подают в колонну 4 в качестве острого орошения, а избыток (балансовое количество) этой фракции направляют на стабилизацию. Расход острого орошения колонны 4 измеряют датчиком 31, расход отбираемого тяжелого бензина - датчиком 32. Вода из емкости (водоотделителя) 30 выводится на блок очистки (на схеме не показан). Давление в верхней секции колонны 4 измеряют датчиком 33, температуру в этой секции измеряют датчиком 34. Часть паров из верхней секции колонны 4 байпасируют при помощи побудителя расхода 35, байпасный поток подогревают нагревателем 36 до перевода его в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 37 измеряют температуру байпасного потока, датчиком 38 - его первичное давление. На сужающем устройстве по линии байпасного потока датчиком 39 измеряют перепад давлений. Байпасный поток охлаждают в холодильнике 40 и разделяют на паровую фазу и конденсат, массовый расход конденсата измеряют датчиком 41. Паровую фазу байпасного потока подогревают нагревателем 42 до перевода ее в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 43 измеряют температуру паровой фазы, датчиком 44 - ее первичное давление, датчиком 45 - перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы. Паровую фазу охлаждают в холодильнике 46, массовый расход сконденсированной паровой фазы измеряют датчиком 47. Сигналы с датчиков 37 температуры байпасного потока, 38 первичного давления байпасного потока, 39 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, 41 массового расхода конденсата, 43 температуры паровой фазы, 44 первичного давления паровой фазы, 45 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, 47 массового расхода сконденсированной паровой фазы поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярный вес байпасного потока MС2 и молекулярный вес его паровой фазы ML2. По вычисленным параметрам в функциональном блоке 26 определяют текущее значение конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции:
KKТТБ=a4+a5MС2+a6ML2+a7MС2ML2, (6)
где a4, a5, a6, a7 - коэффициенты;
KKТТБ - текущее значение конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции, oC.

Регулятор 48 отбора и качества тяжелой бензиновой фракции сравнивает текущее и заданное значения конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции и при помощи регулирующего органа 49 изменяет расход острого орошения в колонну 4 в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции. Из атмосферной колонны 4 в стриппинг 50 - отпарную колонну лигроина выводят жидкофазный поток, из которого водяным паром отпаривают легкие фракции. Лигроин из стриппинга 50 охлаждают в теплообменнике 51 и выводят с установки. Расход отбираемого лигроина измеряют датчиком 52. Давление на тарелке отбора лигроина измеряют датчиком 53, температуру на этой тарелке - датчиком 54. Часть лигроина из стриппинга 50 байпасируют при помощи побудителя расхода 55, байпасный поток подогревают нагревателем 56 до перевода его в область, близкую к идеальному газу. Температуру байпасного потока измеряют датчиком 57, первичное давление байпасного потока - датчиком 58. На сужающем устройстве по линии байпасного потока датчиком 59 измеряют перепад давлений. Байпасный поток охлаждают в холодильнике 60 и разделяют на паровую фазу и конденсат; массовый расход конденсата измеряют датчиком 61. Паровую фазу байпасного потока подогревают нагревателем 62 до перевода ее в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 63 измеряют температуру паровой фазы, датчиком 64 - ее первичное давление, датчиком 65 - перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы. Паровую фазу охлаждают в холодильнике 66, массовый расход сконденсированной паровой фазы измеряют датчиком 67. Сигналы с датчиков 57 температуры байпасного потока, 58 первичного давления байпасного потока, 59 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, 61 массового расхода конденсата, 63 температуры паровой фазы, 64 первичного давления паровой фазы, 65 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, 67 массового расхода сконденсированной паровой фазы поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярный вес байпасного потока MС3 и молекулярный вес его паровой фазы ML3. По вычисленным параметрам в функциональном блоке 26 определяют текущие значения начальной и конечной температур кипения лигроина
HKТЛ=a8+a9MС3+a10ML3+a11MС3ML3, (7)
KKТЛ=a12+a13MС3+a14ML3+a15MС3ML3, (8)
где a8, a9, a10, a11, a12, a13, a14, a15 - коэффициенты;
HKТЛ - текущее значение начальной температуры кипения лигроина, oC;
KKТЛ - текущее значение конечной температуры кипения лигроина, oC.

Регулятор 68 отбора и качества отбираемого лигроина сравнивает текущие и заданные значения начальной и конечной температур кипения лигроина и при помощи регулирующих органов 69 и 70 изменяет расходы соответственно отбираемого лигроина и первого циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения лигроина. Из атмосферной колонны 4 в стриппинг 71 - отпарную колонну дизельного топлива выводят жидкофазный поток, из которого водяным паром отпаривают легкие фракции. Дизельное топливо из стриппинга 71 охлаждают в теплообменнике 72 и выводят с установки. Расход отбираемого дизельного топлива измеряют датчиком 73. Давление на тарелке отбора дизельного топлива измеряют датчиком 74, температуру на этой тарелке - датчиком 75. Часть дизельного топлива из стриппинга 71 байпасируют при помощи побудителя расхода 76, байпасный поток подогревают нагревателем 77 до перевода его в область, близкую к идеальному газу. Температуру байпасного потока измеряют датчиком 78, первичное давление байпасного потока - датчиком 79. На сужающем устройстве по линии байпасного потока датчиком 80 измеряют перепад давлений. Байпасный поток охлаждают в холодильнике 81 и разделяют на паровую фазу и конденсат; массовый расход конденсата измеряют датчиком 82. Паровую фазу байпасного потока подогревают нагревателем 83 до перевода ее в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 84 измеряют температуру паровой фазы, датчиком 85 - ее первичное давление, датчиком 86 - перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы. Паровую фазу охлаждают в холодильнике 87, массовый расход сконденсированной паровой фазы измеряют датчиком 88. Сигналы с датчиков 78 температуры байпасного потока, 79 первичного давления байпасного потока, 80 перепада давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, 82 массового расхода конденсата, 84 температуры паровой фазы, 85 - первичного давления паровой фазы, 86 перепада давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, 88 массового расхода сконденсированной паровой фазы поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярный вес байпасного потока MС4 и молекулярный вес его паровой фазы ML4. По вычисленным параметрам в функциональном блоке 26 определяют текущее значение начальной и конечной температуры кипения дизельного топлива
HKТДТ=a16+a17MС4+a18ML4+a19MС4ML4, (9)
KKТДТ=a20+a21MС4+a22ML4+a23MС4ML4, (10)
где a16, a17, a18, a19, a20, a21, a22, a23 - коэффициенты;
HKТДТ - текущее значение начальной температуры кипения дизельного топлива, oC;
KKТДТ - текущее значение конечной температуры кипения дизельного топлива, oC.

Регулятор 89 отбора и качества отбираемого дизельного топлива сравнивает текущие и заданные значения начальной и конечной температур кипения дизельного топлива и при помощи регулирующих органов 90 и 91 изменяет расходы соответственно отбираемого дизельного топлива и второго циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных начальной и конечной температур кипения дизельного топлива. Из атмосферной колонны 4 в стриппинг 92 - отпарную колонну атмосферного газойля выводят жидкофазный поток, из которого водяным паром отпаривают легкие фракции. Атмосферный газойль из стриппинга 92 охлаждают в теплообменнике 93 и выводят с установки. Из нижней секции атмосферной колонны также выводят мазут. Сигналы с датчиков 2 расхода сырья, 11 расхода отбираемого легкого бензина, 32 расхода отбираемого тяжелого бензина, 52 расхода отбираемого лигроина, 73 расхода отбираемого дизельного топлива также поступают в функциональный блок 26, в котором вычисляют текущие значения отборов светлых фракций как отношения массовых расходов отбираемых фракций и сырья

где FЛБ, FТБ, FЛ, FДТ, FС - текущие значения расходов отбираемых легкого бензина, тяжелого бензина, лигроина, дизельного топлива и исходной нефти соответственно, кг/с;
OТЛБ, OТТБ, OТЛ, OТДТ, QTCB - текущие значения отборов легкого бензина, тяжелого бензина, лигроина, дизельного топлива, суммарный светлых фракций соответственно.

Коррекцию коэффициентов уравнений связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса также осуществляют в функциональном блоке 26, например, по формуле

где A - вектор коэффициентов модели;
X - вектор технологических параметров, нормированных в диапазоне -1... +1;
ai - i-й коэффициент модели;
n - номер такта управления;
OТj - текущее значение отбора j-го светлого дистиллята, кг/кг;
подстроечный коэффициент;
fj - расчетное значение отбора j-го светлого дистиллята с коэффициентами модели на [n-1] такте управления;
XТ - транспортированная матрица вектора технологических параметров.

Рассчитанные по формуле (16) коэффициенты ai[n] используют в функциональном блоке 26 для адаптации уравнений связи отборов светлых фракций и молекулярных весов байпасных потоков и их паровых фаз с технологическими параметрами процесса
OРЛБ=a24+a25PВ1+a26FОР1; (17)
OРТБ=a27+a28PВ2+a29FОР2; (18)
OРЛ=a30+a31PЛ2+a32F1ЦО2; (19)
OРДТ=a33+a34PДТ2+a35F2ЦО2; (20)
MС=a36+a37PВ1+a38FОР1; (21)
ML=a39+a40PВ1+a41FОР1; (22)
MС=a42+a43PВ2+a44FОР2; (23)
ML=a45+a46PВ2+a47FОР2; (24)
MС=a48+a49PЛ2+a50F1ЦО2; (25)
ML=a51+a52PЛ2+a53F1ЦО2; (26)
MС=a54+a55PДТ2+a56F2ЦО2; (27)
MС=a57+a58PДТ2+a59F2ЦО2, (28)
где OРЛБ, OРТБ, OРЛ, OРДТ - рассчитанные значения отборов легкого бензина, тяжелого бензина, лигроина и дизельного топлива соответственно;
MС, MС, MС, MС - рассчитанные значения молекулярных весов байпасных потоков шлемовой линии колонны отбензинивания, шлемовой линии атмосферной колонны, линии отбираемого лигроина и линии отбираемого дизельного топлива соответственно, нормированные в диапазоне -1...+1;
ML, ML, ML, ML - рассчитанные значения молекулярных весов паровых фаз байпасных потоков шлемовой линии колонны отбензинивания, шлемовой линии атмосферной колонны, линии отбираемого лигроина и линии отбираемого дизельного топлива соответственно, нормированные в диапазоне -1...+1;
PВ1, PВ2, PЛ2, PДТ2 - текущие значения давлений верха колонны отбензинивания, верха атмосферной колонны, на тарелке отбора лигроина атмосферной колонны, на тарелке отбора дизельного топлива атмосферной колонны соответственно, нормированные в диапазоне -1...+1;
FОР1, FОР2, F1ЦО2, F2ЦО2 - текущие значения расходов острого орошения колонны отбензинивания, острого орошения атмосферной колонны, первого и второго циркуляционных орошений атмосферной колонны соответственно, нормированные в диапазоне -1...+1;
a24 - a59 - коэффициенты.

Уравнения (17) - (28) используют в функциональном блоке 26 для нахождения потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций, для чего решают оптимизационную задачу в системе уравнений вида

где F1, F2, F3, F4 - локальные критерии оптимальности;
k1, k2, k3 - коэффициенты, устанавливающие ограничения на отбор и температуру конца кипения легкой бензиновой фракции;
k4, k5, k6 - коэффициенты, устанавливающие ограничения на отбор и температуру конца кипения тяжелой бензиновой фракции;
k7, k8, k9 - коэффициенты, устанавливающие ограничения на отбор, температуры начала и конца кипения, вспышки и кристаллизации отбираемого лигроина;
k10, k11, k12 - коэффициенты, устанавливающие ограничения на отбор, температуры начала и конца кипения, вспышки и застывания отбираемого дизельного топлива.

Все переменные в уравнениях (29) - (32) нормированы в диапазоне -1...+1.

В результате решения в функциональном блоке 26 оптимизационной задачи с использованием уравнений (29) - (32) находят потенциальное содержание светлых фракций в исходной нефти
QPCB = (OРЛБ)ОРТ + (OРТБ)ОРТ + (OРЛ)ОРТ + (OРДТ)ОРТ, (33)
где (OРЛБ)ОРТ, (OРТБ)ОРТ, (OРЛ)ОРТ, (OРДТ)ОРТ, QPCB - рассчитанные значения потенциальных отборов легкого бензина, тяжелого бензина, лигроина, дизельного топлива, суммарный соответственно.

В зависимости от потенциального содержания легкой бензиновой фракции в исходной нефти функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 27, который изменяет расход острого орошения в колонну отбензинивания 1, а тем самым и расход отбираемой легкой бензиновой фракции в сторону ее максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания тяжелой бензиновой фракции в нефти функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 48, который изменяет расход острого орошения в атмосферную колонну 4, а тем самым и расход отбираемой тяжелой бензиновой фракции в сторону ее максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания лигроина в нефти функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 68, который изменяет расход отбираемого из атмосферной колонны лигроина в сторону его максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания дизельного топлива в нефти функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 89, который изменяет расход отбираемого из атмосферной колонны дизельного топлива в сторону его максимального отбора от потенциала. Числами 94, 95 на схеме обозначены системы теплообмена 1-го и 2-го циркуляционных орошений соответственно.

Пример использования предлагаемого способа на установке первичной переработки нефти АТ-5. Обезвоженную и обессоленную нефть с температурой T = 180 - 240oC подают на 16-ю тарелку колонны отбензинивания 1, которая предназначена для отделения от нефти легкой бензиновой фракции НК - 175oC и жирного газа. Колонна 1 имеет высоту 33,8 м, диаметр 4,5 м и оборудована 28-ю S-образными тарелками. Расход сырья колонны F = 350 - 520 т/ч измеряют датчиком 2. Полуотбензиненую нефть с низа колонны 1 нагревают в трубчатой печи 3 до температуры T 360oC и подают: одну часть в виде горячей струи с расходом F = 115 - 160 т/ч - обратно в колонну 1, другую (балансовую) часть с расходом F = 310 - 455 т/ч - в атмосферную колонну 4. С целью наиболее полного отбензинивания нефти в нижнюю секцию колонны 1 по линии горячей струи подают перегретый водяной пар из пароперегревателя трубчатой печи 3 с температурой Tпар = 300oC, давлением Pпар = 7,5 кг/см2 и расходом Fпар = 1,5 - 3,0 т/ч, пропорциональным расходу сырья. Температуру в нижней секции колонны TН1 240oC измеряют датчиком 5. Регулятор 6 сравнивает текущее и заданное значения нижней секции колонны отбензинивания и при помощи регулирующего органа 7 изменяет расход топлива в печь 3 в сторону их выравнивания. Парогазовую смесь с верха колонны 1 с температурой TВ1 160oC и давлением PВ1 4,0 кг/см2 подают в конденсатор-холодильник 8, где пары конденсируются, охлаждаются до температуры T = 40 - 50oC и поступают в емкость 9, из которой часть легкой бензиновой фракции подают в колонну в качестве острого орошения, а балансовое количество этой фракции направляют на стабилизацию. Расход острого орошения колонны 1 FОР1 = 15 - 30 т/ч измеряют датчиком 10, расход отбираемого легкого бензина FЛБ= 45 - 60 т/ч - датчиком 11. Из емкости 9 также выводят жирный газ в количестве FЖГ 10 т/ч и воду FH2O 3 т/ч. Давление в верхней секции колонны 1 PВ1 4,0 кг/см2 измеряют датчиком 12, температуру в этой секции TВ1 160oC измеряют датчиком 13. Часть парогазового потока с верха колонны 1 с расходом FВ1= 100 кг/ч байпасируют при помощи побудителя расхода 14, байпасный поток подогревают до температуры T11 = 200oC нагревателем 15 для перевода его в область, близкую к идеальному газу. Датчиком 16 измеряют температуру байпасного потока T11, датчиком 17 - его первичное давление P11 4,0 кг/см2. На сужающем устройстве (диафрагме) по линии байпасного потока датчиком 18 измеряют перепад давлений P11 = 10000 - 13000 Па. Байпасный поток охлаждают до температуры T21 = 100oC в холодильнике 19 и разделяют на паровую фазу и конденсат, массовый расход которого F11 = Q11 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 20. Паровую фазу подогревают до температуры T21 = 200oC нагревателем 21 для перевода ее в область, близкую идеальному газу. Измеряют датчиком 22 температуру паровой фазы T21, ее первичное давление P21 4,0 кг/см2 - датчиком 23, перепад давлений на сужающем устройстве (диафрагме) по линии паровой фазы P12 = 10000 - 13000 Па измеряют датчиком 24, массовый расход паровой фазы F21 = Q21 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 25. Сигналы с датчиков 16 - 18, 20, 22 - 25 поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярные веса байпасного потока и его паровой фазы

По вычисленным параметрам с использованием формулы (5) в функциональном блоке 26 определяют текущее значение конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции
KKТЛБ=-5306,025 + 107,132MС1 + 118,847 ML1 - 2,133MС1ML1. Регулятор 27 сравнивает текущее и заданное значения конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции (KKТЛБ и KKЗЛБ = 175oC) и при помощи регулирующего органа 28 изменяет расход острого орошения в колонну 1 FОР1 = 15 - 30 т/ч в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции. После нагрева в трубчатой печи 3 полуотбензиненую нефть из колонны отбензинивания с температурой T 360oC и расходом F = 315 - 460 т/ч подают в нижнюю секцию атмосферной колонны 4, в которой полуотбензиненую нефть разделяют на тяжелую бензиновую фракцию НК - 180oC, лигроин, дизельное топливо, атмосферный газойль и мазут. Колонна 4 оборудована 43 тарелками клапанного типа и имеет высоту 43,75 м, диаметр 5,0 м. С целью наиболее полного извлечения светлых фракций в нижнюю секцию атмосферной колонны подают перегретый водяной пар из пароперегревателя трубчатой печи 3 с температурой Tпар = 300oC, давлением Pпар = 7,5 кг/см2 и расходом Fпар = 1,5 - 3,5 т/ч, пропорциональным расходу полуотбензиненой нефти F = 315 - 460 т/ч. С верха колонны 4 выводят пары бензина и водяного пара с температурой TВ2 160oC и давлением PВ2 2,0 кг/см2, которые поступают в конденсатор-холодильник 29 и после конденсации и охлаждения до температуры T = 40 - 50oC собираются в емкости 30. Из емкости 30 часть тяжелой бензиновой фракции подают в колонну 4 в качестве острого орошения, а избыток (балансовое количество) этой фракции направляют на стабилизацию. Расход острого орошения колонны 4 FОР2 = 70 - 110 т/ч измеряют датчиком 31, расход отбираемого тяжелого бензина FТБ = 5 - 15 т/ч измеряют датчиком 32. Из емкости-водоотделителя 30 также выводят воду в количестве FH2O = 2,5 - 4,5 т/ч. Давление в верхней секции колонны 4 PВ2 2,0 кг/см2 измеряют датчиком 33, температуру в этой секции TВ2 160oC измеряют датчиком 34. Часть паров из верхней секции колонны 4 с расходом FВ2 = 100 кг/ч байпасируют при помощи побудителя расхода 35, байпасный поток подогревают до температуры T12 = 250oC нагревателем 36 для перевода его в область, близкую идеальному газу. Датчиком 37 измеряют температуру байпасного потока T12 датчиком 38 измеряют его первичное давление P12 2,0 кг/см2. На сужающем устройстве (диафрагме) по линии байпасного потока датчиком 39 измеряют перепад давлений P21 = 7000 - 13000 Па. Байпасный поток охлаждают до температуры T22 = 110oC в холодильнике 40 и разделяют на паровую фазу и конденсат, массовый расход конденсата F12 = Q12 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 41. Паровую фазу байпасного потока подогревают до температуры T22 = 250oC нагревателем 42 для перевода ее в область, близкую идеальному газу. Датчиком 43 измеряют температуру паровой фазы T22, датчиком 44 измеряют ее первичное давление P22 4,0 кг/см2, датчиком 45 измеряют перепад давлений на сужающем устройстве (диафрагме) по линии паровой фазы P22/= 7000-13000 Па. Паровую фазу охлаждают до температуры T = 50oC в холодильнике 46, массовый расход сконденсированной паровой фазы F22 = Q22 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 47. Сигнал с датчиков 37, 38, 39, 41, 43, 44, 45, 47 поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярные веса байпасного потока MС2 и его паровой фазы ML2

По вычисленным параметрам с использованием формулы (6) в функциональном блоке 26 определяют текущее значение конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции
KKТТБ= - 812,304 + 11,676MС2 + 10,914 ML2 - 0,134MС2ML2.

Регулятор 48 сравнивает текущее и заданное значения конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции (KKТТБ и KKЗТБ = 170oC) и при помощи регулирующего органа 49 изменяет расход острого орошения в колонну 4 FОР2 = 70 - 110 т/ч в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции. С 15-й тарелки атмосферной колонны 4 в стрипппинг 50, оборудованной 10 S-образными тарелками, выводят жидкофазный поток лигроина. В низ стриппинга 50 подают водяной пар с температурой Tпар= 300oC и давлением Pпар = 7,5 кг/см2 для отпарки легких фракций. Лигроин с низа стриппинга 50 прокачивают через холодильник 51 и с температурой T 65oC выводят с установки. Расход отбираемого лигроина FЛ = 30 - 45 т/ч измеряют датчиком 52. Давление на тарелке отбора лигроина PЛ2 2,0 кг/см2 измеряют датчиком 53, температуру на этой тарелке TЛ2 = 160 - 180oC измеряют датчиком 54. Часть лигроина из стриппинга 50 с расходом FЛ3 = 100 кг/ч байпасируют при помощи побудителя расхода 55, байпасный поток подогревают до температуры T13 = 300oC нагревателем 56 для перевода его в область, близкую идеальному газу. Температуру байпасного потока T13 измеряют датчиком 57, первичное давление байпасного потока P13 2,0 кг/см2 измеряют датчиком 58. На сужающем устройстве (диафрагме) по линии байпасного потока датчиком 59 измеряют перепад давлений P31 = 7000 - 13000 Па. Байпасный поток охлаждают до температуры T23 = 200oC в холодильнике 60 и разделяют на паровую фазу и конденсат; массовый расход конденсата F13 = Q13 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 61. Паровую фазу байпасного потока подогревают до температуры T23 = 300oC нагревателем 62 для перевода ее в область, близкую идеальному газу. Датчиком 63 измеряют температуру паровой фазы T23, датчиком 64 измеряют ее первичное давление P23 2,0 кг/см2, датчиком 65 измеряют перепад давлений на сужающем устройстве (диафрагме) по линии паровой фазы P32 = 7000 - 13000 Па. Паровую фазу охлаждают до температуры T = 50oC в холодильнике 66; массовый расход сконденсированной паровой фазы F23 = Q23 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 67. Сигналы с датчиков 57, 58, 59, 61, 63, 64, 65, 67 поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярные веса байпасного потока MС3 и его паровой фазы ML3


По вычисленным параметрам с использованием формул (7) и (8) в функциональном блоке 26 определяют текущие значения начальной и конечной температур кипения лигроина
HKТЛ= - 1881,457 + 10,938MС3 + 12,449ML3 - 0,064MС3ML3;
KKТЛ= - 6867,106 + 51,832MС3 + 50,173ML3 - 0,367MС3ML3.

Регулятор 68 сравнивает текущие и заданные значения начальной и конечной температур кипения лигроина (HKТЛ и HKЗЛ = 145oC, KKТЛ и KKЗЛ = 250oC) и при помощи регулирующих органов 69 и 70 изменяет расходы соответственно отбираемого лигроина FЛ = 30 - 45 т/ч и первого циркуляционного орошения атмосферной колонны F1ЦО2 = 100 - 160 т/ч в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения лигроина. С 25-й тарелки атмосферной колонны 4 в стриппинг 71, оборудованный 10 S-образными тарелками, выводят жидкофазный поток дизельного топлива. В низ стриппинга 71 подают водяной пар с температурой Tпар = 300oC и давлением Pпар = 7,5 кг/см2 для отпарки легких фракций. Дизельное топливо с низа стриппинга 71 прокачивают через холодильник 72 и с температурой T 75oC выводят с установки. Расход отбираемого дизельного топлива FДТ = 75 - 115 т/ч измеряют датчиком 73. Давление на тарелке отбора дизельного топлива PДТ2 2,0 кг/см2 измеряют датчиком 74, температуру на этой тарелке TДТ2 = 250 - 275oC измеряют датчиком 75. Часть дизельного топлива из стриппинга 71 с расходом FДТ4 = 100 кг/ч байпасируют при помощи побудителя расхода 76, байпасный поток подогревают до температуры T14 = 400oC нагревателем 77 для перевода его в область, близкую идеальному газу. Температуру байпасного потока T14 измеряют датчиком 78, первичное давление байпасного потока P14 2,0 кг/см2 измеряют датчиком 79. На сужающем устройстве (диафрагме) по линии байпасного потока датчиком 80 измеряют перепад давлений P41 = 7000 - 13000 Па. Байпасный поток охлаждают до температуры T24 = 300oC в холодильнике 81 и разделяют на паровую фазу и конденсат; массовый расход конденсата F14 = Q14 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 82. Паровую фазу байпасного потока подогревают до температуры T24 = 400oC нагревателем 83 для перевода ее в область, близкую идеальному газу. Датчиком 84 измеряют температуру паровой фазы T24, датчиком 85 измеряют ее первичное давление P24 2,0 кг/см2, датчиком 86 измеряют перепад давлений на сужающем устройстве (диафрагме) по линии паровой фазы P42 = 7000 - 13000 Па. Паровую фазу охлаждают до температуры T = 50oC в холодильнике 87; массовый расход сконденсированной паровой фазы F24 = Q24 = 0 - 100 кг/ч измеряют датчиком 88. Сигналы с датчиков 78, 79, 80, 82, 84, 85, 86, 88 поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (1) - (4) вычисляют молекулярные веса байпасного потока MС4 и его паровой фазы ML4

По вычисленным параметрам с использованием формул (9) и (10) в функциональном блоке 26 определяют текущие значения начальной и конечной температур кипения дизельного топлива
HKТДТ= - 101,326 - 1,225MС4 - 0,330ML4 + 0,015MС4ML4;
KKТДТ= - 10193,318 + 52,059MС4 + 50,221ML4 - 0,248MС4ML4. Регулятор 89 сравнивает текущие и заданные значения начальной и конечной температур кипения дизельного топлива (HKТДТ и HKЗДТ = 220oC, KKТДТ и KKЗДТ = 360oC) и при помощи регулирующих органов 90 и 91 изменяет расходы соответственно отбираемого дизельного топлива FДТ = 75 - 115 т/ч и второго циркуляционного орошения атмосферной колонны F2ЦО2 = 30 - 45 т/ч в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения дизельного топлива. С 35-й тарелки атмосферной колонны 4 в стриппинг 92, оборудованный 10 S-образными тарелками, выводят жидкофазный поток атмосферного газойля (фракцию 300 - 350oC). В низ стриппинга 92 подают водяной пар с температурой Tпар = 300oC и давлением Pпар = 7,5 кг/см2 для отпарки легких фракций. Атмосферный газойль с низа стриппинга 92 прокачивают через холодильник 93 и с температурой T 80oC, расходом FАГ= 12,5 - 18,5 т/ч выводят с установки. Из нижней секции атмосферной колонны также выводят мазут с расходом FМ = 170 - 255 т/ч. Сигналы с датчиков 2, 11, 32, 52, 73 также поступают в функциональный блок 26, в котором по формулам (11) - (15) вычисляют текущие значения отборов светлых фракций как отношений массовых расходов отбираемых фракций и сырья
OТЛБ=FЛБ/FС;
OТТБ=FТБ/FС;
OТЛ=FЛ/FС;
OТДТ=FДТ/FС;
QTCB = OТЛБ+OТТБ+OТЛ OТДТ.

Коррекцию коэффициентов уравнений связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса - давлениями в секциях, расходами острых и циркуляционных орошений ректификационных колонн осуществляют в функциональном блоке 26 по формуле (16). Рассчитанные по формуле (16) коэффициенты используют в функциональном блоке 26 для адаптации уравнений связи отборов светлых фракций и молекулярных весов байпасных потоков и их паровых фаз с технологическими параметрами процесса (17) - (28). Уравнения (17) - (28) используют в функциональном блоке 26 для расчета по текущим значениям давлений в секциях, расходов острых и циркуляционных орошений ректификационных колонн значений отборов светлых фракций, молекулярных весов байпасных потоков и их паровых фаз. Потенциальное содержание светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций находят из решения оптимизационной задачи в системе уравнений (29) - (32)


В зависимости от потенциального содержания легкой бензиновой фракции в исходной нефти (OРЛБ)ОРТ = 0,11 - 0,13 функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 27, который изменяет расход острого орошения в колонну отбензинивания 1 FОР1 = 15 - 30 т/ч, а тем самым и расход отбираемой легкой бензиновой фракции FЛБ = 45 - 60 т/ч в сторону ее максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания тяжелой бензиновой фракции (OРТБ)ОРТ = 0,02 - 0,03 функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 48, который изменяет расход острого орошения в атмосферную колонну 4 FОР2 = 70 - 110 т/ч, а тем самым и расход отбираемой тяжелой бензиновой фракции FТБ = 5 - 15 т/ч в сторону ее максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания лигроина в нефти (OРЛ)ОРТ = 0,08 - 0,09 функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 68, который изменяет расход отбираемого из атмосферной колонны лигроина FЛ = 30 - 45 т/ч в сторону его максимального отбора от потенциала. В зависимости от потенциального содержания дизельного топлива в нефти (OРДТ)ОРТ = 0,21 - 0,23 функциональный блок 26 корректирует задание регулятору 89, который изменяет расход отбираемого из атмосферной колонны дизельного топлива FДТ = 75 - 115 т/ч в сторону его максимального отбора от потенциала.

В таблице представлены показатели технологического режима, результаты лабораторных анализов, технико-экономические показатели процесса первичной переработки нефти установки AT-5 согласно прототипу (способ 1) и предлагаемому способу управления (способ 2).

Сравнительный анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ автоматического управления процессом первичной переработки нефти позволяет повысить точность регулирования целевых температур кипения отбираемых фракций до 2oC, уменьшить степень налегания смежных фракций: тяжелый бензин/лигроин - с +8 до +5oC, лигроин/дизельное топливо - с +20 до +15oC, дизельное топливо/атмосферный газойль - с +110 до +90oC, увеличить отбор светлых нефтепродуктов на 0,3 мас.%.

В таблице не показан дополнительный технический эффект, который заключается в минимизации перерегулирования и времени переходного процесса при смене углеводородного состава (типа) нефти и загрузки установки, а также в минимизации энергопотребления для осуществления процесса первичной переработки нефти.

Другим достоинством предлагаемого изобретения является то, что при управлении процессом показатели качества не измеряются, а задаются. Это очень важно в переходных режимах при изменении расхода и состава сырья, а также при изменении задания на получаемые продукты, например при переходе с производства зимнего дизельного топлива на летнее и наоборот.


Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом первичной переработки нефти, включающий изменение расходов сырья, острого орошения и отбираемой бензиновой фракции, давления и температуры в верхней секции, температуры в нижней секции колонны отбензинивания, расходов острого и циркуляционных орошений, расходов отбираемых фракций, давлений и температур в секциях атмосферной колонны, температур в секциях отпарной колонны, изменение расходов острого орошения и горячей струи в колонне отбензинивания, расходов отбираемых фракций и расходов острого и циркуляционного орошений атмосферной колонны, отличающийся тем, что дополнительно для каждого из потоков: парогазовой смеси из верхней секции колонны отбензинивания, паров из верхней секции, жидкофазных потоков лигроина и дизельного топлива из нижерасположенных секций атмосферной колонны байпасируют часть потока, байпасный поток нагревают до перевода его в область, близкую к идеальному газу, измеряют температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии байпасного потока, после чего байпасный поток охлаждают до заданной температуры и разделяют на паровую фазу и конденсат, измеряют массовый расход конденсата, нагревают паровую фазу до перевода ее в область, близкую к идеальному газу, измеряют массовый расход, температуру, первичное давление, перепад давлений на сужающем устройстве по линии паровой фазы, по измеренным параметрам вычисляют молекулярные веса байпасного потока и его паровой фазы, по вычисленным параметрам определяют текущие значения начальных и конечных температур кипения отбираемых фракций, сравнивают их с заданными и изменяют расход острого орошения колонны отбензинивания в сторону выравнивания текущего и заданного значений конечной температуры кипения легкой бензиновой фракции, расход острого орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущего и заданного значения конечной температуры кипения тяжелой бензиновой фракции, расходы отбираемого лигроина и первого циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения лигроина, расходы отбираемого дизельного топлива и второго циркуляционного орошения атмосферной колонны в сторону выравнивания текущих и заданных значений начальной и конечной температур кипения дизельного топлива, вычисляют текущие значения отборов светлых фракций, корректируют уравнения связи отборов светлых фракций с технологическими параметрами процесса, используют скорректированные уравнения связи для нахождения потенциального содержания светлых фракций в исходной нефти при установленных ограничениях на отборы и показатели качества фракций, в зависимости от потенциального содержания светлых фракций корректируют расходы отбираемых в колонне отбензинивания и атмосферной колонне фракций в сторону максимального отбора светлых фракций от потенциала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области производства низших олефинов, в частности к способам автоматического управления колонной первичного фракционирования пирогаза этиленовой установки, и позволяет повысить производительность установки и качество товарной продукции пиролизного масла

Изобретение относится к нефтехимии , в частности, к переработке нефти

Изобретение относится к способам автоматизации процесса экстрактивной ректификации для использования в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и может быть использовано в производстве изопрена из изопентана

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

Изобретение относится к способам автоматического регулирования сложных ректификационных колонн и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности

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

Изобретение относится к области автоматического регулирования процесса реактификации и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности

Изобретение относится к управлению реакционными процессами, совмещенными с процессами ректификации, в частности к управлению процессом получения метил-трет-бутилового эфира

Изобретение относится к управлению процессом ректификации в нефтепереработке

Изобретение относится к управлению процессом ректификации спиртового производства или иных производств
Изобретение относится к способам управления химико-технологическими производствами и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к усовершенствованному способу автоматического управления двухреакторным технологическим процессом получения дихлоргидринов глицерина взаимодействием хлористого аллила и хлорноватистой кислоты, полученной с использованием хлора и умягченной воды, с регулированием расходов хлористого аллила, хлора и умягченной воды, рН раствора хлорноватистой кислоты, редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, при этом используют хлорноватистую кислоту, полученную взаимодействием абгазного хлора, полученного после частичной конденсации электролитического хлора, с концентрацией 65-92 об.%, умягченной воды и 20%-ного водного раствора гидроксида натрия, с регулированием расхода гидроксида натрия, при этом расход гидроксида натрия, расчитанный на 100%, как ведущий поток технологического процесса, стабилизируют путем стабилизации расхода 20%-ного водного раствора гидроксида натрия с коррекцией по его концентрации в этом растворе, умягченную воду подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанным на 100%, с учетом потока воды, поступающего с потоком раствора 20%-ного гидроксида натрия, абгазный хлор с расходом, рассчитанным на 100%, подают пропорционально расходу гидроксида натрия, расчитанного на 100% с коррекцией по концентрации хлора в потоке абгазного хлора и с коррекцией соотношения потоков абгазного хлора и гидроксида натрия, расчитанных на 100%, по рН полученного раствора хлорноватистой кислоты, что обеспечивает получение заданного постоянного потока раствора хлорноватистой кислоты и заданную постоянную и оптимальную концентрацию хлорноватистой кислоты в растворе, хлористый аллил подают с расходом, пропорциональным расходу гидроксида натрия, расчитанному на 100%, с коррекцией по остаточной концентрации хлорноватистой кислоты в растворе полученных дихлоргидринов глицерина, которую вычисляют по значениям рН и редокс-потенциала раствора дихлоргидринов глицерина, при этом для превращения гипохлорита натрия, образующегося в процессе, в хлорноватистую кислоту добавляют хлористый водород, который подают в емкость с раствором полученных дихлоргидринов глицерина, стабилизируя его расход с коррекцией по рН этого раствора

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом первичной переработки нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности

Наверх