Способ управления реакторным блоком установки каталитического риформинга

асс 9 ффэ аемЦее яф,.т,.ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ п 1783335 Союз Советских Социалистических Республик(51 М. Кл. С 10 С 35/00 О 05 О 27/00 с присоединением заявки Йо ГОсударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт имени Ленсовета(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРНЫМ БЛОКОМ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА2Изобретение относится к спосо "- максимизирующего прибыль от полученбам чправления процессом каталити- ного пр дуго п о кта. Поиск оптимальногоческого р Ф ри о мннга и может быть ис- состояния осуществляется путем изметемпе ат ы гаэосырьевой смепользовано в нефтеперерабатывающей нения темпера ур3 си на входе реактора 1 промышленности.Полччение углеводородного топли- Воэможность перене сения такого ва например бензинЙ, ароматических способа на управление реакторным углеводородных соединений, производит- блоком рифор ва, например ензини о минга п иводит к постарм прямогонных бензино"=-; - новке задачи о том, как определять вых ф ак ий сырой неФти в присутствии 10 желаемые состояния вс рсех т ех реактоводородсодержащего газа и катализа- "ров, "т "тттобы состояние процесса в це.тора. В процессе риформинга происоо-лоУе-=" ом было оптимальным, Эта задача дит ароматизация неФтяного сырья.я1 э-" в-в известном изобретении не решается. результате чего в получаемом р дукте повышается содержание ароматиЧес В другом известном спосо е тре увышение октанового числа. . в . - живается путем иоле реактораВ процессе может использоваться"гаэосырьесы ьевой смеси на входеолее ст пеней но чаше всего однореакторного блока риформинга. одна более ступене , но ж. процесс осуществляется в 3 ступени 20 Для улу. е межд регулятором темпераП и управлении процессом каталИ- в схему между рРтического риформинга основные управ" ""туры посл досле овательно вводятся ещева каскада: управления концентраляющие воздействия осуществляются дадомнаг ева газосыюьевой смеси на иней водорода и у рп авления перепадо путем нагрева25 температур гаэосырьевой смеси на вховходах в реактора до температур,температГ 3 обеспечивающих оптимальное протек - да- е и выхопе реактора 2о кого егулируюНаличие только одного регул нне технологического р ц сса,Известен способ управления однО= " "ще"о"возле ствия, пдну еакто ным блоком риформинга с по= "позволяет дд рпо е живать только од уне 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 выходах каждого иэ трех реакторов.Целью 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 реакторовставится с учетом основных технологических функций, которые выполняетреактор в процессе получения топли-.ва требуемого качества, а также сучетом влияния работы реакторов напроизводительность блока в целом.В предлагаемом способе управленияпроцессом риформинга температуру нагрева газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, изменяют в соответствии с изменением разности междутемпературой смеси, подаваемой в первый реактор, и температурой смесина выходе первого реактора таким образом, чтобы указанная разность температур была максимальной; температуру нагрева газосырьевой смеси, подаваемой во второй реактор, изменяютв соответствии с изменением концентрщии вбдорода в водородосодержащемгазе таким образом, чтобы указаннаяконцентрация водорода была не нижезаданного значения, а температурунагрева газосырьевой смеси, подаваемой в третий реактор, изменяют всоответствии с изменением октанового числа катализатора таким образом,чтобы указанное октановое число былоравно заданному значению.Поддержание температуры нагревагазосырьевой смеси, обеспечивающеймаксимальную разность между температурами на входе и выходе первого. реак" тора; гарантирует максимальную степень ароматиэации сырья в первомреакторе, так как максимальная разность температур свидетельствует опреобладании реакции дегидрирования,текущей в прямом направлении с поглощением тепла, над реакцией, идущейв обратном направлении с выделениемтепла, Максимальная степень ароматизации гаэосырьевой смеси позволяетэйачительно повысить. октановое числопродукта, получаемого в первом реакторе, Температура нагрева гаэосырьевой смеси, подаваемой во второй реактор, наиболее эффективным образомобеспечйвает поддержание концентрации ":вбдорода 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 срокслужбы катализатора без регенерации. Поддержание температуры нагреваЬазосырьевой смеси, подаваемой втретий реактор, исходя из заданного октанового числа, позволяет устанавливать интенсивность реакции циклизации, крекинга, а также изомеризации на уровне, обеспечивающих повышение октанового числа до заданногозначения, Такое регулирование тем пературы нагрева смеси, поступающейв третий реактор, обеспечивает макси. мальный выход топлива при заданном октановом числе.Предложенный способ осуществля ется следующим образом. Сырая нефть,предварительно подвергнутая гидроочистке, смешивается в заданной пропорции. с водородсодержащим газом, имеющим заданную концентрацию водоро- Я да. Получающаяся гаэосырьевая смесьнагревается до температуры 450550 С и пропускается через первый реактор с неподвижным слоем алюмоплатинового катализатора, В результате З возникающих при этом реакций, иэкоторых преобладающими являются реакции дегидрирования шестичленных нафтеновых углеводородов, а также циклизации парафиновых углеводородов собразованием нафтеновых углеводородов, температура получающейся смесипонижается на 30 - 70 оС. Полученная смесь, имеющая повышенное содержание ароматических углеводородови водорода, снова подвергается на греву до температуры 450 - 550 ОС ипропускается через второй реактор,в котором она проходит через слбйалюмоплатинового катализатора. В результате проходящих реакций дегидри рования шестичленных нафтеновыхуглеводородов и дегидроциклизациипарафиновых углеводородов температура получающейся смеси падает, од"нако начинает развиваться реакциягидрокрекинга, идущая с выделениемтепла. Полученная во втором реакторе смесь имеющая более высокого содержание ароматических углеводородови содержание водорода не ниже 70,нагревается до температуры 450550 цС и пропускается через третийреактор, в котором она проходитчерез слой алюмоплатинового катализатора. В результате происходящих приэтом реакций, основными иэ которых 0 являются реакции дегидрирования идегидроциклиэации,. идущих с поглощением тепла, а также реакции гидрокрекинга и иэомеризации парафиновых углеводородов, идущих с выде лением тепла, температура .получающейся газопродуктовой смеси изменяется незначительно, Полученнаягаэопродуктовая смесь имеет повышенное содержание изопарафинов, обеспечивающих заметное повышение октанового числа. Она подвергается охлаждению и разделению на жидкийкатализат, имеющий заданное октановоечисло (70-100) и водородсодеркащийаз, имеющий заданную концентрациюодорода (70-90), который полностьюили частично используется для сме- Ошивания с нефтяным сырьем,В процессе осуществления способапроизводится измерение температурынагрева газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, температуры нагрева газопродуктовой смеси на выходе первого реактора, а также измере-"ние октанового числа полученного катализата и процентного содержания водорода в водородсодержащем газе. Тем- Щпература газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, подДерживаетсятакой, чтобы величина разности междутемпературой газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, и температу-рой газопродуктовой смеси на выходепервого реактора, была максимальной,т. е. такой, при которой изменениетемпературы газосырьевой смеси, подаваемой 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 З 5водорода в водородсодержащем газебыла не ниже заданного значения.Для этого при снижении концентрацииводорода в водородсодержащем газедо заданного значения регулировка Щтемпературы газопродуктовой смеси,подаваемой во второй реактор, прекращается, так как дальнейшее ре- "гулирование температуры приводит кснижению октанового числа выходногопродукта. Температуру газопродукто-"вой смеси, подаваемой в третий реактор, поддерживают такой, чтобы октановое число получаемого каталиэатабыло 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 " 55значения температуру газопродуктовойсмеси, подаваемой в третий реактор,увеличивают до тех пор, пока октановое число катализата не достигнетзаданного значения. 60На чертеже изображена структурнаясхема устройства для автоматическогоосуществления способа.Устройство для получения углеводородного топлива содержит устройст во для подачи газосырьевой смеси, включанщее 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 б 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 1 б, 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 пропорционально- интегрального регулятора 17 и включающий управляемый клапан 18, регулирующий подачу топлива в форсунку нагревателя 4, и механизм управления 19 клапаном 18. Регулятор температуры нагревателя б 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 б, 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 входкоторой подаетсясигнал, пропорциональный заданному октановому числу катализата на выходе сепаратора 9, пропорционально-интегральный регулятор 25, 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 гидро- очистке нефтяное сырье поступает с устройства 1 подачи нефтяного сырья в смеситель 2, где смешивается с Ыодородсодержащим газом, поступающим иэ сепаратора 9. Газосырьеная смесь, получаемая в смесителе 2, поступает в нагреватель 4 и проходит через реактор 3, где в присутствии катализатора происходит риформийг газо- сырьевой 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 ра 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 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 показаний термопар 13 и 14, т, е."Раз"- ности температур на входе и выходе реактора З.-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 навходе экстремального регулятора 16. В соответствии с сигналом,поступающим"с выхода экстремального регулятора 16 через пропорционально-интегральный регулятор 17, механизм управления 19 воздействует на заслон куклапана 18, пока она не установится и положение; при котором сигнал на входе экстремального регулятора 16; максимален. Таким образом, обеспечивается такое положение заслонки кла пана 18, при котором температуранагрева газосырьевой смеси н нагревателе 4 обеспечивает максимальный перепад температур в реакторе 3. Сигнал на механизм управления 19 черезпропорционально-интегральный регуля-тор 17 обеспечивает компенсацию статической ошибки упранления,Сформированный на выходе схемысравнения 20 сигнал, пропорциональныйотклонению концентрации водорода вводородсодержащем газе от заданногозначения, измеряется датчиком 11.В соответствии с сигналом, поступающим с выхода схемы сравнейия 20 черезпропорционально-интегральный регулятор 21, механизм управления 23 воздействует на заслонку клапана 22,пока она не установится в положение, при котором сигналы на обоихвходах схемы сравнения 20 одинаковы.Таким образом, обеспечивается такоеположение заслонки клапана 22, прикотором концентрация водорода вводородсодержащем газе на выходесепаратора 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 пропорционально-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 изобретенияСпособ управления реакторным блоком установки каталитического риформинга путем изменения температуры газосырьевой смеси с предварительным ее нагреванием до 450 -550 С перед каждым иэ трех реакторов с неподвижным слоем катализатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного продукта за счет улучшения точности регулирования, температуру газосырьеной смеси, подаваемой н первой реак9194/70 Тираж 545 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеомитета СССРоткрытийая,наб., д. 4/5 Зака лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна 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 от изменения октанового числа катализатора1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3458691,кл. 235-151.12, 17,08,72.2. Патент США Р 3000812,кл. 208-138, 23.06,70 (прототип).