Способ управления процессом первичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалкстнческив

Республик

<>738633 Р Р д*

Г1 г; д 7Ъ 4, (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 140277 (21) 2454624/23-25 (51)М. КЛ.

Ъ с присоединением заявки №вЂ”

В 01 D 3/42

Государственный комитет

СССР

Ilo делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0506,80, Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 0806.80 (53) УДК 66,012-5" (088, 8):

Г.М. Бакан, В.М. Горячев, A.Ô. Гуревичев, Г.Т, Дубограй, Б.Н. Исаев, A.Ñ. Калита, В.М. Кунцевич, Б.И. Кусовский, A . .П. Несенюк, В. Г. Провентьев, Е. Д. Путилов и Ю.П. Тарновский

Ордена Ленина институт кибернетики AH Украинской ССР и Рязанский филиал Специального конструкторского бюро по автоматике и нефтепереработке и нефтехимии (72) Авторы изобретения (71) Заявителк (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

НЕФТИ В СЛОЖНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ

Изобретение относится к области управления процессами нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано при автоматическом управлении первичной переработкой нефти в сложной ректификационной колонне, имеющей глухие тарелки.

Известен способ управления сложной ректификационной колонной путем подачи теплоносителя в колоннУ в зависимости от соотношения расход парарасход питания с коррекцией по качеству целевых процуктов, подачи циркуляционных орошений по соотношению расход циркуляционного орошения — 15 расход пара и регулирования отборов продуктов в зависимости от расхода и состава питания (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления процессом первичной переработки нефти путем регулирования температур выкипания проб нефтепродуктов изменением температур 25 верха соответствующих простых колонн и расходов перегретого водяного пара в нижние части зтнх колонн, использующий адаптивную модель процесса, при котором режим веления технологического процесса определяется опера- . тором (2) .

Показатели режима, например.давление в ректификационннх колоннах, температура в характерных точках колонн, в том числе температура верха простых колонн, потоки перегретого водяного пара, подаваемые в нижние части этих колонн, поддерживаются оператором в допустимых пределах, указанных в технологических картах.

Причем, как правило, такие гокаэатели режима, как температуры верха и потока перегретого водяного пара, используются оператором для формирования требуемых качественных показателей нефтепродуктов.

Получая данные о качественных показателях, оператор в допустимых пределах изменяет технологический режим таким образом, чтобы обеспечить получение нефтепродуктов, удовлетворяющих требованиям ГОСТа или межцековым нормам.

Недостатком этого способа является значительный раэ брос температур выкипания проб нефтепродуктов, так как раэйые операторы управляют сложной ректификационной колонной ло-разному.

738633

Это связано с тем, что воздействие оператора на процесс существенно зависит от его знаний и опыта.

Целью изобретения является повь(Шение точности стабилизации температур выкипания проб нефтепродуктов, получаемых в сложной ректификационной колонйе с глухими тарелками.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют текущие значения температур выкипания, температур верха, расходов перегретого пара, относитель- »О ных отборов дистиллятов, нагрузок по . сырью, в зависимости от текущих значений измеренных величин адаптируют модель процесса, по заданиям на температуры выкипания нефтепродуктов 15

ОпрЕдЕляЮт необходимые значения относительных отборов дистиллятов, изме ряют текущие значения давлений, определяют необходимые значения расхо дбв перегретого пара в нижние части простых колонн и в зависимости от полученных значений величин температур верха и расходов перегретого пара регулируют температуры выкипания нефтепродуктов. В данном способе используют следующие функциональные зависимости (T .+T .)/2=а 6+a5 +О (Ц

3S

-,где индекс i соответствует номеру простой колонны и принимадг после- 40 довательно значения i = 1,2...К, где

K — число простых колонн. Зависимос.ти (1) и (3) являются моделью процесса, а зависимость (2) пропорционально-.интегральным законом управления.

Зависимость (1) аппроксимирует кривую истинных температур кипения квадратичной функцией температур выкипания от относительных отборов дистиллятов. Соотношение (3) моделирует зависимость четкости разделения неф-тепродуктов (Т -Т,; /2) от относительных отборов, температур верха, расходов neperpåòîãî пара и нагрузок по сЦрЬю; Т ; и Т1, — текущие значения температур выкипания соответственно 90% дистиллята и 10% остатка

i-ой простой колонны; @ иd» — соответственно текущий относительный отбор дистиллята i-ой колонны и стабилизируемое значение этой величины. О

Значения величин о» определяют по отношению к нагрузке по сырью сложной колонны, потоку отбенэиненной нефти 3 у а,а»,,аз,Ьб)»,Ь »,ba»,b>— адаптируеЬ»ые параметры модели процесса; Тэ;,Р;,6;,Р» — соответственно текущие значения температуры верха, давления, расхода перегретого водяного пара и нагрузки по сырью в i-ой колонне; К;,K>»,К>» — постоянные коэффициенты в пропорционально-интегральном законе регулирования (2);

Т Р -О» F. ), — средние значения темь» 1 пературы верха, давления и нагрузки по сырью в i-ой колонне; j — временной индекс, принимающий значения с момента начала; j = 0 реализации способа управления до текущего момента . времени i = n. !

Все переменные в соотношениях (1)— (3), кроме средних значений и констант, следовало бы снабдить текущим временным индексом и, Однако ради простоты записи этот индекс опускается, Для i=1 2...,К измеряют текущие значения температур выкипания Т

Т,; нефтепродуктов, температур вер»о,» ха Т,, расходов перегретого пара

G;, относительных отборов дистиллятов » нагрузок по сырью F», Значения этих величин используют для адаптации коэффициентов аoiа»,а,Ь», Ь;»,Ь;,Ь;у модели процесса (1) и (3). Адаптация этих коэффициентов происходит по известному рекуррентному алгоритму, использующему метод наименьших квадратов.

Источником адаптирующего сигнала является несоответствие величин (Т ;+ Т; )/2 и (Т@в»- Т»о» )/2, определеннйх для 5.=1,2,...К по текущим значениям температур выкипания Т,» », Т о, этим же величинам, определенным с nîìoùüþ зависимости (1) и (3) по текущим значениям относительных отборов б», температур верха Т ;, рас ходам перегретого пара G y нагрузкам по сырью Г» .

По заданиям Т З... Т,®, на температуры выкипания нефтепродуктов для

i=1 2...К с помощью функциональной зависимости (1) опредеЛяют, необходимые значения относительиых отборов дистиллятов6» . Для i=1,2...К измеряют текущие значения давлеиий Р» и с помощью пропорционально-интегрального закона управления (2) определяют необходимые значения Т температур

В верха простых колонн. измеряют текущие значения нагру-зок по сырью F; . Для i=1,2...Ê по заданиям на температуры выкипания нефтЕпродуктов Т ;, Т»„; необходимым значениям относительных отборов б; и темйератур верха Т» определяют необходимые значения расходов потоков пара 6 », подаваемых в нижние части простых колонн. При этом используют зависимость (3) модели процесса. Для

1=1 2...,Ê в зависимости от полученных значений температур верха Т», и расходов потоков пара G. регули738633 руют температуры выкипания Т9О Т проб нефтепродуктов., Изобретение поясняется чертежом..

Способ осуществляется следующим . образом.

Процесс переработки нефти проте- 5

Кает в сложной ректификационной колон не с двумя глухими тарелками, состоящей иэ секций 1-6. При этом секции

1 и 2 образуют верхнюю простую колонну, секции 3 и 4 среднюю, а секции 5 и 6 нижнюю простую колонну. Рассмат. риваемая сложная колонна предназначена для разделения частично отбенэиненной нефти, поступающей по линии 7 на четыре нефтепродукта — бензин, поступающий по линии 8, керосин, поступающий по линии 9,дизельное топливо, поступающее по линии 10, и мазут, поступающий по линии 11.

Сырьем для нижней простой колонны, 20 как и для всей сложной колонны, является частично отбензиненная нефть, сырьем для средней колонны смесь паров дизельного топлива, керосина и бензина, поступающая по линии 12, сырьем для верхней колонны смесь Паров керосина и бензина, поступающая, по линии 13. Анализаторы 14-17 обеспечивают отбор проб по линиям 8-11 соответственно и определение температур выкипания нефтепродуктов.

Температуры выкипания регулируют путем установки необходимых значений температур верха простых колонн, измеряемых датчиками 18-20 и расходов потоков перегретого водяного пара, 35 подаваемых по линиям 21-23 и измеряемых расходомерами 24-26. Необходимые значения температур верха и. расходов пара получают, воздействуя на устав, ки локальных систем 27-32 стабилиза- 40 ции. Регулирующими воздействиями в системах стабилизации необходимых значений температур верха являются потоки тепла, отводимые с помощью циркуляционных орошений по линиям 33 и 34 и с помощью острого орошения по линии 35. Острое орошение получают с помощью дефлегматора 36 конденсирующего пары бензина.

Сложная колонна снабжена расходо- 50 мерами 37-41, контролирующими нагрузку по сырью и расходы нефтепродуктов и датчиками 42 и 43 давления в верхней и нижней простых колоннах. Давление в средней колонне принимается рав- ным полусумме показаний этих датчи5 ков.

Показания расходомеров 24-26 и

37-41, датчиков 18-20 температур, датчиков 42 и 43 давления, анализ ато- g0 ров 14-17, измеряющих температуры выкипания, поступают в вычислительное, устройство 44 для формирования по предлагаемому способу уставок локаль ных систем 27-32 стабилизации. Локальные системы стабилизации по этим установкам поддерживают на объекте необходимые значения температур верха и расходов пара в нижние части колонн.

С помощью анализаторов 14-17 измеряют текущие значения температур выкипания 10% керосина T

Т4, 908 бензина Т9, 90% керосина

Т, 90% дизельного топлива Т9<>.

Гекущие значения температур выкипания вводят в вычислительное устройство 44. В вычислительное устройство поступают также текущие значения температур верха Т,Т,Т, измеьi ренные с помощью датчйков 18-20, текущие значения расходов перегретого пара G Сь,G y, измеренные с поМощью датчиков 24-26, и текущие показания расХодомеров 38-41, которые в вычислительном устройстве 44 преобразуют в текущие значения относительных отборов G<,G,G и текущие значения нагрузок по сырью Г1,ра,F>. В зависимости от текущих значений температур выкипания, температур верха, расходов перегретого пара, относительных отборов и нагрузок по сырью,, использую рекуррентный алгоритм адаптации, корректируют коэффициенты

a a, aa H bo baal Ьи.,bI, Ьао b I

bpQ Ь з и Ьэ Ьз7 г Ъзь гb 39 функциональных зависимостей (1) и (3) модели процесса. Источником адаптирующего сигнала является несоответствие изэа колебаний состава сырья величин (Т;+ Т1 )/2 и (T I- T,О1)/2, определенных для i. l 2,3 по текущим значениям температур выкипания Т.1о, Т ;, этим же величинам, определеннйм с помощью зависимостей (1) и (3), по текущим значениям температур верха Т, Т -,Т, расходов перегрето- .

Р э 1 го пара G< G G относительных отборов б, 6 6, нагрузок по сырью

FI, F, F .

В вычислительное устройство 44 вводят задания на температуры выкипания нефтепродуктов T)p t Tю,Т

По заданиям на температуры выкипания с Помощью зависимости (1) модели процесса определяют необходимые значения относительных отборов дистиллятов б", 6",б". По показаниям датчиков 36 и 37 в вычислительном устройстве 44 измеряют текущие значения давлений Р,Р«Р>, С помощью зависимости (2) определяют для 1=1,2,3 необходимые значения температур верха

Т . Т Т простых колонн. IIo

al 1 ба р вь необходимык значениям температур верха Тэ T<>,TI, относительных отборов б», ",б» заданиям на температу- .

» »» 9Е Ъ% ры выкипания Т,"о,,т Т1о, Т90, Т pTgqy и текущим значениям Нагрузок по сырью, используя зависимость

9оз. .Жь

738633 4/ (3) Модели процесса, определяют необходимые значения расходов перегретого пара G,G G подаваемых в нижние части простых колонн.

Вычислительное устройство 44 по \ дает значения величин Т,Т,Т ч ч

G,G;,G> a виде уставок на локальные системы стабилизации 27;32, которые реализуют значения этих величин в сложной ректификационной колонне. В результате в зависимости от полученных значений температур верха Т ,T > и расхода перегретого пара

G,,G.,G регулируют температуры выкйпания проб нефтепродуктов Т 1, I

Т,О2. Т1О,Ъ |Tgol iò,îä |Т90Ъ.

Данный способ управления процессом первичной переработки нефти был реализован в системе автоматического управления атмосферным блоком установки ABT-2 Рязанского нефтеперерабатывающего завода. Реализация предлагаемого способа позволила уменьшить разброс анализов по температуре выкипания 90% пробы дизельного топлива на 34%, а по температуре вы кипания 90Ъ пробы керосина на 30%.

Соответственно точность стабилиЗации температуры выкипания 90% пробы дизельного топлива возросла на 5 С что позволило управление процессом вести на максимально допустимом значении этой температуры. В результате выход дизельного топлива увеличился на 5%, что соответствует экономическому эффекту около 180 тыс. руб. в год для установки типа ABT-2.

Формула изобретения

Способ управления процессом nepi вичной переработки нефти в сложной ректификационной колонне с глухими тарелками, путем регулирования температур выкипания нефтепродуктов изменением температур верха соответствующих простых колонн и расходов пе- регретого водяного пара в нижние части этих колонн, использующий адаптивную модель процесса, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации температур выкипания нефтепродуктов, измеряют текущие значения температур выкипания, температур верха, расходов пе.регретого пара, относительных отборов дистиллятов, нагрузок по сырью, в зависимости от текущих значений измеренных величин адаптируют модель процесса, по заданиям на температуры выкипания нефтепродуктов определяют необходимые значения относительных отборов дистиллятов, измеряют текущие

20 значения давлений, определяют необходимые значения температур верха и необходимые значения расходов перегретого пара в нижней части простых колонн, и в зависимости от полученных

25 .значений величин температур верха и расходов перегретого пара регулируют температуры выкипания нефтепродуктов.

Источники информации, ЗО, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстэо

Р 517309, кл. В 01 D 3/42, 1976.

2. Коротков П.И. и др. Первичная у переработка нефти на высокопроизводительных атмосферно-вакуумных установках, N. Химия, 1974, с, 6792 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 271 4/6

Тираж 809 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4