Способ управления реакторным блоком установки каталитического риформинга

 

9 -авале е петее-е т „®„

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„„783335

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву3 (22) Заявлено 151178 (21) 2684034/23-26 () +

С 10 6 35/00

G 05 0 27/00 с присоединением заявки ¹

ГОсударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 88.012-52(088.8) Опубликовано 301180 Бюллетень йо 44

Дата опубликования описания 301180

B. B. Андреевский, A Б. Демидов, A. С. Зубовский, Б. В. Ильин, С. М. Лучутенков, В. П. Пушкарев и Н. Ф. Рубекин (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт имени Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРНЫМ БЛОКОМ

УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА! 2

Изобретение относится к спосо---":: "-- максимизирующего прибыль от полученбам управления процессом а ссом каталити- ного продукта. Поиск оптимального нга и может быть ис- состояния осуществляется путем измеьевой смепользовано в нефтеперерабатывающей нения температуры газосырьево с еЗ си на входе реактора f1 . промышленности.

Получение углеводородного топли- Воэмо>хность перенесения такого е бензина ароматических способа на упРавление реакторйым ва, например ензи н а п иво ит к постауглевод ородных соединений, производит- блоком риформинга пр д ф мингом прямогонных бензино =--.. новке задачи о том, как on е елять р ся рифор о ф акций сырой нейти в присутствии О желае>ые состоя ия в р р н сех т ех еактовых фракци с во ородсодер>хащего газа и катализа- ров, ттббы сос .тора. В процессе риформинга происхо лом было оптимальным. Эта задача дит ароматизация неФтяного сырья. — . я.

ы ья Ъ" ††-в известном изобретении не решается. результате чего в получаемом продукте повышается содержание ароматиЧес- )$ В дт>угом известном способе тре уеких углеводородов, что вызыя

ызыяает пЪ-" ="мое.октановое число топлива одд рживается путем изменения температуры вышение октанового числа. на входе реактора

В может использоваться гаэосырьевой смеси на входе реа п>зоцессе более ст пеней, но чаше всего однореакторного блока рифор и мин га. л чшения динамики управления

nr> оцесс осуществляется в 3 ступени 29 Для улу . e ме егулятот>ом темпераПри управлении процессом катали- в схему между р тического рифооминга основные управ - " "туры по д после овательно вводятся еще ва каскада: уппавлення концентраJI щие воздействия осуществляются яю два кас ад . у и тем нагрева газосыюьевой смеси на иней водорода у и правления перепадом путем

25 температур гаэосырьевой смеси на вховходах в реактора до температур, т чивающих оптимальное протека- де и выхопе реактора обеспечива нне технологи с р че кого процесса. - аличие о

Известен способ управления однО= " "= щего воздействия, п еакто ным блоком пиформинга с по=" — - позволяет дд р по е живать только одну

"" "30 выходную-величину-октановое число и мощью экстремального регулятот>а, " в

783335 не гарантирует повышение производительности установки.

Прямое применение этого способа для управления трехреакторным блоком риформинга нерационально: схема управления оказывается громоздкой. возникает задача определения заданий регуляторам окранового числа на вы ходах каждого иэ трех реакторов.

Белью изобретения является повышение производительности установки (трехреакторный блок) для получения углеводородного топлива заданного качества (требуемое октановое число), . т. е. повышение качества продукта за счет улучшения точности регулирования.

Способ основан на том, что задача управления каждым иэ трех реакторов ставится с учетом основных технологических функций, которые выполняет реактор в процессе получения топли-. ва требуемого качества, а также с учетом влияния работы реакторов на производительность блока в целом .

В предлагаемом способе управления процессом риформинга температуру нагрева газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, изменяют в соответствии с изменением разности между температурой смеси, подаваемой в первый реактор, и температурой смеси на выходе первого реактора таким образом, чтобы указанная разность температур была максимальной; температуру нагрева газосырьевой смеси, подаваемой во второй реактор, изменяют в соответствии с изменением концен трации водорода в водорОдосодержащем газе таким образом, чтобы указанная концентрация водорода была не ниже заданного значения, а температуру нагрева газосырьевой смеси, подаваемой в третий реактор, изменяют в соответствии с .изменением октанового числа катализатора таким образом, чтобы указанное октановое число было равно заданному значению.

- Поддержание температуры нагрева газосырьевой смеси, обеспечивающей максимальную разность между температу рами на входе и выходе первого. реактора; гарантирует максимальную степень ароматиэации сырья в первом реакторе, так как максимальная раз ность температур свидетельствует о преобладании реакции дегидрирования, текущей в прямом направлении с поглощением тепла, над реакцией, идущей в обратном направлении с выделением тепла. Максимальная степень ароматизации гаэосырьевой смеси позволяет эйачительно повысить. октановое число продукта, получаемого в первом реакторе. Температура нагрева гаэосырьевой смеси, подаваемой во второй реактор, наиболее эффективным образом обеспечйвает поддержание концентрации ":водорода не ниже заданного значения, так как реакция гидрокрекинга протекает с поглощением водорода. Как известно, поддержание концентрации водорода в водородсодержащем газе, выходящем иэ сепаратора, не ниже заданного значения позволяет увеличить срок службы катализатора без регенерации. Поддержание температуры нагрева

Ьазосырьевой смеси, подаваемой в третий реактор, исходя из заданного октанового числа, позволяет устанавливать интенсивность реакции цикли зации, крекинга, а также изомеризации на уровне, обеспечивающих повышение октанового числа до заданного значения. Такое регулирование тем15 пературы нагрева смеси, поступающей в третий реактор, обеспечивает макси. мальный выход топлива при заданном октановом числе.

Предложенный способ осуществля20 ется следующим образом. Сырая нефть, предварительно подвергнутая гидроочистке, смешивается в заданной пропорции с водородсодержащим газом, имеющим заданную концентрацию водоро2 да. Получающаяся гаэосырьевая смесь нагревается до температуры 450

550 С и пропускается через первый реактор с неподвижным слоем алюмоплатинового катализатора. В результате

З© возникающих при этом реакций, иэ которых преобладающими являются реакции дегидрирования шестичленных нафтеновых углеводородов, а также циклизации парафиновых углеводородов с образованием нафтеновых углеводородов, температура получающейся смеси понижается на 30 — 70oC Полученная смесь, имеющая повышенное содержание ароматических углеводородов и водорода, снова подвергается на40 греву до температуры 450 - 550oc и пропускается через второй реактор, в котором она проходит через слбй алюмоплатинового катализатора. В результате проходящих реакций дегидри4 рования шестичленных нафтеновых углеводородов и дегидроциклизации парафиновых углеводородов температура получающейся смеси падает, однако начинает развиваться реакция гидрокрекинга, идущая с выделением тепла. Полученная во втором реакторе смесь имеющая более высокого содержание ароматических углеводородов и содержание водорода не ниже 70Ъ, нагревается до температуры 450

550цС и пропускается через третий реактор, в котором она проходит через слой алюмоплатинового катализатора. В результате происходящих при этом реакций, основными иэ которых

Фо являются реакции дегидрирования и дегидроциклиэации, идущих с поглощением тепла, а также реакции гидрокрекинга и иэомеризации парафиновых углеводородов, идущих с выде65 лением тепла, температура .получаю783335 щейся газопродуктовой смеси изменяется незначительно. Полученная гаэопродуктовая смесь имеет повышенное содержание изопарафинов, обеспечивающих заметное повышение октанового числа. Она подвергается охлаждению и разделению на жидкий катализат, имеющий заданное октановое число (70-100) и водородсодер>кащий ( аз, имеющий заданную концентрацию одорода (70-90%), который полностью или частично используется для сме- О шивания с нефтяным сырьем.

В процессе осуществления способа производится измерение температуры нагрева газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, температуры на- 15 грева газопродуктовой смеси на выходе первого реактора, а также измере -" ние октанового числа полученного катализата и.процентного содержания soдорода в водородсодержащем газе. Тем- Щ пература газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, подДерживается такой, чтобы величина разности между температурой газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, и температу- > рой газопродуктовой смеси на выходе первого реактора, была максимальной, т. е. такой, при которой изменение температуры газосырьевой смеси, пода.....ваемой в первый реактор, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к уменьшению величины указанной разности температур. Температура гаэопродуктовой смеси, подаваемой во второй реактор, поддерживается такой, чтобы концентрации водорода в водородсодержащем газе была не ниже заданного значения.

Для этого при снижении концентрации водорода в aодородсодержащем газе до заданного значения регулировка gQ температуры газопродуктовой смеси, подаваемой во второй реактор, прекращается, так как дальнейшее ре- " гулирование температуры приводит к снижению октанового числа выходного продукта. Температуру газопродукто-" вой смеси, подаваемой в третий реактор, поддерживают такой, чтобы октановое число получаемого каталиэата было равно заданному значению. Для этого при увеличении октанового числа каталиэата выще заданного значения температуру газопродуктовой смеси, подаваемой в третий реактор, уменьшают, а при уменьшении октанового числа каталиэата ниже заданного 55 значения температуру газопрод ктовой смеси, подаваемой в третий реактор, увеличивают до тех пор, пока октановое число катализата не достигнет заданного значения. 60

На чертеже изображена структурная схема устройства для автоматического осуществления способа.

Устройство для получения углеводородного топлива содержит устройст- 65 во для подачи газосырьевой смеси, включан>щее устройство 1 подачи нефтяного сырья и смеситель 2, соединенный с ним трубопроводом, реактор 3, соединенный трубопроводом через нагреватель 4 со смесителем 2, реактор 5, соединенный трубопроводом через нагреватель 6 с реактором 3, реактор 7, соединенный через нагреватель

8 с реактором 5 и сепаратор 9, соединенный трубопроводом через конденсатор .10 с реактором 7. Верхняя

)часть сепаратора 9 соединена трубопроводом со смесителем 2. Внутри реакторов 3, 5 и 7 находится алюмоплатиновый катализатор в форме таблеток.

Устройство содержит также датчик

11 концентрации водорода, установленный на трубопроводе, отходящем от верхней части сепаратора 9 и датчик 12 октанового числа, установленный на трубопроводе, отходящем от нижней части сепаратора 9.

Каждый из нагревателей 4, 6 и 8 снабжен регулятором температуры.

Регулятор температуры нагревателя

4 содержит датчики температуры, представляющие собой термопары 13 и

14, установленные соответственно на входе и выходе реактора 3, сумматор

15, входы которого подключены к термопарам 13 и 14, экстремальный регулятор 16 вход которого соединен с выходом сумматора 15, пропорцио- нально-интегральный регулятор 17, вход которого подключен к выходу. экстремального регулятора 16, и исполнительный механизм, управляемый сигналом с выхода пропорциональноинтегрального регулятора 17 и включающий управляемый клапан 18, регулирующий подачу топлива в форсунку нагревателя 4, и механизм управления 19 клапаном 18. Регулятор температуры . нагревателя 6 содержит схему сравнения 20, один вход которой подключен к выходу датчика 11 концентрации водорода, а на другой вход которой подается сигнал, пропорциональный заданной концентрации водорода в .водородсодержащем газе на выходе сепаратора 9, пропорционально-интегральный регулятор 21, вход которого подключен к выходу схемы сравнения 20, и исполнительный механизм, управляемый сигналом с выхода пропорционально-интегрального регулятора 21 и включающий управляемый клапан 22, регулирующий подачу топлива в форсунку нагревателя 6, и механизм 23 управления клапаном 22. Регулятор температуры нагревателя 8 содержит схему сравнения 24, один вход которой подключен к выходу датчика 12 октанового числа, а на другой вход которой подается сигнал, пропорциональный заданному октановому числу катализата на выходе сепаратора 9, пропор783335 ционально-интегральный регулятор25, вход которого подключен к выходу схемы сравнения 24, и исполнительный механизм, управляемый сигналом с выхода пропорционально-интегрального регулятора 25 и включающий управляемый клапан 26, регулирующий подачу топлива в форсунку нагревателя 8, и механизм управления 27 клапаном 26.

При работе подвергнутое гидроочистке нефтяное сырье поступает с устройства I подачи нефтяного сырья в смеситель 2, где смешивается с

Ыодородсодержащим газом, поступающим иэ сепаратора 9. Газосырьевая смесь, получаемая в смесителе 2, поступает в нагреватель 4 и проходит через реактор 3, где в присутствии катализатора происходит риформийг газосырьевой смеси. Газопродуктовая смесь, получающаяся на выходе реактора 3, 20 постуйает в нагреватель 6 и проходит через реактор 5, где в присутствии катализатора происходит дальнейший риформинг смеси.,Газопродуктовая смесь, получающаяся на выходе реакто- 2 pa 5, поступает в нагреватель 8, про- . ходит через реактор 7, где в присутствии катализатора процесс риформинга продолжается.. Гаэопродуктовая смесь, получающаяся на выходе реактора 7, охлаждается в конденсаторе 10 и разделяется в сепараторе 9 на жидкий каталиэат, поступающий через трубопровод, отходящий от нижней части сепаратора 9, в колонну стабиЛиэации, и на водородсодержащий газ, поступающий через трубопровод, отходящий от верхней части сепаратора 9, в колонну стабилизации, и на нодородсодержащий газ, поступающий через трубопровод, отходящий от верхней части се- 40 паратора 9 частично в смеситель 2, а частично — в другие заводские- системы, использующие водород.

В процессе работы устройства на выходе сумматора 15 формируется сигнал, пропорциональный разности пока-заний термопар 13 и 14, т. е." раз ности температур на входе и выходе реактора 3.-Сигнал с выхода сумматора 15 поступает на вход экстремального регулятора 16. Экстремальный регуЛятор 16 автоматически изменяет выходной сигна до тех пор, пока его изменение в любую сторону нв будет приводить к снижению сигнала на входе экстремального регулятора 16.

В соответствии с сигналом, поступающим с выхода экстремального регулятора 16 через пропорционально-интегральный регулятор 17, механизм управления 19 воздействует на заслон- Щ ку клапана 18, пока она не установится н положение; при котором сигнал на входе экстремального регулятора 16; максимален. Таким образом, обеспечивается такое положение заслонки кла- 65 пана 18, при котором температура нагрева газосырьевой смеси н нагревателе 4 обеспечивает максимальный перепад температур в реакторе 3. Сигнал на механизм управления 19 через пропорционально-интегральный регуля- тор 17 обеспечивает компенсацию статической ошибки упранления.

Сформированный на выходе схемы сравнения 20 сигнал, пропорциональный отклонению концентрации водорода в водородсодержащем газе от заданного значения, измеряется датчиком 11.

В соответствии с сигналом, поступающим с выхода схемы сравнейия 20 через пропорционально-интегральный регулятор 21, механизм управления 23 воздействует на заслонку клапана 22, пока она не установится в положение, при котором сигналы на обоих входах схемы сравнения 20 одинаковы.

Таким образом, обеспечивается такое положение заслонки клапана 22, при котором концентрация водорода в водородсодержащем газе на выходе сепаратора 9 равна заданному значению. Подача сигнала через регулятор 21 и механизм 23 управления обеспечивает компенсацию статической ошибки упранления.

Сформированный на выходе схемы сравнения 24 сигнал, пропорциональный отклонению октанового числа катализатора от заданного значения, измеряется датчиком 12.

В соответствии с выходным сигналом схемы сравнения 24 с помощью пропор ционально-интегрального регулятора

25 и механизма управления 27 заслонка клапана 26 устанавливается в положение, при котором октановое число катализатора на выходе сепаратора 9 равно заданному значению.

Изобретение обеспечивает установку таких температурных режимов в каждом реакторе, которые достаточно близки к условиям оптимального протекания реакций. Такай выбор температурных режимов работы трехреакторного блока установки по получению высокооктанового топлива при заданном его качестве повышает производительность работы реакторного блока в целом. формула изобретения

Способ управления реакторным блоком установки каталитического риформинга путем изменения температуры газосырьевой смеси с предварительным ее нагреванием до 450 -550 C перед каждым иэ трех реакторов с неподвижным слоем катализатора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного продукта за счет улучшения точности регулирования, температуру газосырьевой смеси, подаваемой в первой раак783335

Составитель В. Андреевский

Редактор Е. Дайч Техред E.Ãàâðèëåøêî Корректор Н. Бабинец

Заказ 9194/70 Тираж 545, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тор, изменяют в зависимости от изменения перепада температур на первом .реакторе, температуру газосырьевой смеси, подаваемой во второй реактор, изменяют в зависимости от концентрации водорода в газе, а температуру газосырьевой смеси, подаваемой в третий реактор, изменяют в эависимости QT изменения октанового числа катализатора..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США у 3458691, кл. 235-151.12 17.08.72 °

2. Патент США Р 3000812, кл. 208-138, 23.06.70 (прототип).