Способ регулирования процесса перегонки смеси нефтяного сырья

)5 С 10 С 7/06,Р 27 0 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГННТ СССР МИТЕТ1 НРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Г. абатываю евенко,оноговова,анефте- ьзова(57) Изобретение относитс переработке, может быть и но при подготовке сырья н а установУстройство содачи компонент ит лини сырья, датчики 3регулирования сорасходаблок 5 ошения расходов исполнитель а линиях по ч 8 механизмы 6 и 7 компонентов сырь искозиметры строиство 1 О ификационную ительное и 12, рек и 9, вычислнасос 11, печколонну 3,Способ осущесобразом.Соотношение п яется след ырья 1 и 2полнительных ок регулируют с механизмов 6 мощью 7, на торые постуегулировани щим расходо пает сигнал от расходов. Конт лока 5ль за А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Московский нефтеперерщий завод(56) Авторское свидетельство СССВ 1049522;кл. С 10 С 7/06, 1982.Авторское свидетельство СССР9 1253985, кл. С 1 О С 7/06, 1984(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕСПЕРЕГОНКИ СМЕСИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано при подготовке сырья на установках прямой перегонки нефти и вторичной перегонки тяжелых нефтепродуктов,Цель изобретения - повышение эффективности процесса фракционирования нефтесодержащего сырья.На фиг,1 приведена принципиальная схема. устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ; на фиг.2 - корреляция знергии активации вязкого течения нефтяного сырья и выхода целевых дистиллятов в зависимости от концентрации в смеси сырья одного из компонентов. 2ках прямой перегонки нефти и вторичной перегонки тяжелых нефтепродуктови позволяет повысить эффективностьпроцесса перегонки многокомпонентного нефтяного сырья на фракции. Способ заключается в регулировании соотношения компонентов сырья в зависимости от величины энергии активации вязкого течения смеси сырья восновном потоке, определяемой по знчениям динамической вязкостии2смеси сырья, измеряемым вискозиметрами при заданных температурах Т,и Т. Температуры Т и Т выбираюттакими, чтобы течение жидкой смесисырья находилось в переходной области течения от неньютоновских кньютоновским жидкостям, те. подчинялось степенному закону теченияжидкостей в капиллярах. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 3 табл, 1588746где л - время запаздывания измене"Заания вязкости смеси от момента изменения концентрации компонентов в ней;Ч - общий объем трубопроводовтри полостей от точки смешения видов сырья до точки сырья и расходом по току сырья 2 про-, изводится " помощью датчиков 3 и 4 расхода, сигнал от которых поступает на блок 5 регулирования соотно 5 щения расходов, который поддерживает общий расход сырья на заданном уровне. Далее смесь сырья поступает нз часосный агрегат 11 и подается через подогреватель 12 сырья в рек р тификационную колонну 13 для разделения на фракции, Отбор сырья для определения его динамической вязкости при заданных температурах Т и Т на вискоэиметрах 8 и 9 соответственно производится перед печью 12.Общий расход сырья задается исходя из технологической необходимости ус" тановки разделения нефтесодержащего сырья. Соотношение компонентов и 20 сырья изменяется блоком 5 при неизменной заданной общей производительности установки и поддержания постоянным при изменении общей производительностиИзмерение динамической вязкости смеси сырья ведется непрерывно с постоянной скоростью движения нефте" продукта в капилляре выхода и при заданных температурах Т и Т виско зиметрами 8 и 9. Температуры для определения динамической вязкости 1 и1выбирают такими, чтобы течение жидкой смеси сырья находилось в переходной области течения от неньютоновских к ньютоновским жидкостям, т.е. подчинялось степенному с незначительной аномалией закону течения в капиллярах. Значения динамической вязкости сырья 1 и 1 (при Т и Т 40 соответственно) фиксируются вычислительным устройством 10, которое производит опрос электронных сигналов от вискозиметров 8 и 9 с интервалами 5 с. Одновременно вычислительное уст ройство определяет запаздывание изменения вязкости смеси от момента изменения концентрации, которое определяет как50 отбора сырья иэ потока. кприборам 6 и 7;,Ч - объем линий от основногопотока сырья к вискоэиметрам 6 и 7;Ы - объемная скгрость сырья влинии от основного потокак вискозиметрам 6 и 7.Сос- объемная скорость сырья впотоке,Скорость изменения концентрациикомпонентов в сырье И выбираетсядля каждого конкретного случая изависит от , и характера измененияэббЕ смеси сырья от концентрации компонентов.На начальной стадии регулированиядля фракционирования подается компонент 1 сырья (концентрация комдонента сырья: 1 - 11007., концентрациякомпонента сырья 2 - 10). Затемподают компонент сырья 2 и увеличивают его концентрацию в смеси сырья от07. с выбранной скоростью измененияконцентрации М . При этом вычислительное устройство по сигналам вискозиметров 8 и 9 по заданной программеопределяет Е смеси сырья, котораянаходится решением системы уравнений:1 п 1 = 1 п + Ещ /КТ1 п 1 = 1 пЧ+ Е /КТгде 1 п 1 - константа уравнения;В - универсальная газовая постоянная.Увеличение концентрации сырья 2 в смеси прекращается при получении стабильного роста значений Есмеси сырья, при этом граничные условия устанавливаются для каждого конкретного вира сырья (смеси нефтей, мазута и т,д.) по: изменению Еот 1 , определенному исследовательским путем, По найденной совокупности значений Е с учетом С вычислительное уетройЗаоство определяет коэффициенты полиномаЕ = А+ В 1+ С 1 + 01+ Р 1 ф++ К 1где А,В,С,Р,Р, К - определяемые постоявные.Условиями для оптимальной концентрации видов сырья в сырьевой смеси будут5ЦЕ,кт = 0; Еат (О 158 Решая систему уравнений, вычислительное устройство определяет дляуказанных условий оптимальную концентрацию сырья 2 1после чегопередает сигнал для устанавливанияоптимальной концентрации сырья 2(1 Оп") на блок 5 регулирования рас 2ходов компонентов сырья, который устанавливает и поддерживает оптимальнуюконцентрацию сырья 2 в смеси сырья.После определения оптимальнойконцентрации компонентов в смесисырья система регулирования следитэа ее стабильным поддержанием с помощью блока 5 управления расходамикомпонентов сырья и эа значениемэнергии активации вязкого течениясмеси сырья - с помощью вискоэиметров 8 и 9 на потоке и вычислительного устройства 10. При длительных отклонениях Е при неизменном 1 ,оптактсоставляющих по времени не менее60 мин, и по,величине превышающихсреднестатистические отклонения д Расистема автоматического регулированияповторяет поиск оптимальной концентрации сырья 2, изменяя установленную1 п в сторону увеличения или в сторону уменьшения, При этом уточняютсяконстанты полинома Е а = Й(1 ), Поиск проводится по описанному выше алгоритму, с тем отличием, что началь=ной стадией служит не 1= О, а концентрация сырья 2, равная предыдущей1 оптВ качестве компонентов нефтесодержащего сырья используют сырье с физико-химическими характеристиками,приведенными в табл,1,П р и м е р 1. Вакуумной перегонке подвергается мазут с активирующейдобавкой (см.табл,1),Сырье 1 - мазут товарной смесиЗападно-Сибирских нефтей.Сырье 2 - экстракт селективнойочистки фракции 350-420 С.Скорость подачи смеси сырья115 т/ч (31,94 кг/с). Температуранагрева сырья в трубчатой печио400 С. Вакуум в зоне ввода сырья вректификационню колонну 650 мм рт.ст,Число теоретических тарелок в ректификационной колонне 10, Фракционныйсостав целевой широкой масляной фракции, отбираемой в колонне, 270-495 С.Температуры для определения энергии 8746 6активации вязкого течения смесисырья выбраны Т " 30 С, Т 50 С.По характеру влияния концентрации сырья 2 в смеси на Е смесисырья, определенному исследовательским путем, принимают скорость изменения концентрации У, равной0,5 мас,г,/ч.Допустимое отклонение Е,сырьядля повторного поиска иэ статистических данных отклонения Е при мноактгократном определении исследовательским путем на эталонной смеси принима-,ют равным 0,5 кДж/моль.Выход целевого дистиллята насырье рассчитан из материальногобаланса ректификационной колонны,Данные поиска с шагом изменения20 концентрации компонента 2 в компоненте 1 даны в табл.2,Оптимальное соотношение компонента 1 (сырья 1) и компонента 2 (сырья 25 2) в смеси, полученное в результатекомпьютерной обработки информации вычислительным устройством 10, равно 97,8:2,2. При этом Е смеси сырья составила 37,0 кДж/моль. Блок 5 регули рования Расходов устанавливает по заданному соотношению расходы сырья 1 112,47 т/ч, сырья 2 - 2,53 т/ч.Увеличение выхода целевой широкой масляной фракции при этом составляет 6,5 мас.Х на сырье.В случае, если изменяются физикохимические параметры сырья 1 илисырья 2, что влечет за собой измене ние зависимости и Еакт= (1 й), появляется отклонение значения Еа смесисектсырья - АЕат,Если ДЕ апри 1 == сопзй превышает 0,5 кДж/моль, тосистема проводит повторный поископт1с помощью уточнения зависимостиЕ акт(1 1)Изменив фракционный состав мазутаЗападно-Сибирских нефтей в сторонуего облегчения на 10 С при неизмен 6ном соотношении сырья 1 и сырья 2в смеси, равном 97,8:2,2, получаютотклонение Д Е = 1,2кДжактмольПо указанному выше граничномуусловию система автоматического регулирования включается в поиск иоптуточнение 1По заданию от вычислительногоустройства 10 блок 5 регулированиярасходов через исполнительныемеханизмы б и 7 со скоростью .0,5 мас.7/чувеличивает концентрацию сырья 2 всмеси,Увеличение концентрации сырья 25в смеси на 1 мас.7 дает стабильныйрост Е т смеси от 38,2 до39,8 кДж/моль. Поиск в сторону увеличения прекращается, после чего позаданию от вычислительного устройства 10 с помощью блока 5 регулирования расходов и исполнительных механизмов 6 и 7 со скоростью 0,5 мас.Е/чуменьшают концентрацию сырья 2 в 15смеси сырья. По граничному условиюуменьшение 1 прекращается после получения стабильного роста Есмесипри 1= 0,8 мас.Х. По уточненнойзависимости Ео, = Й(1) вычислительное устройство 1 О определяет оптимальную концентрацию сырья 2 дляизменившихся условий, равную 1,87.Сигнал, устанавливающий уточненнуюоптимальную концентрацию сырья 2 в 25смеси сырья, передается на блок 5регулирования расходов, который с помощью исполнительных механизмов 6и 7 устанавливает расход сырья 1и сырья 2 в заданном соотношении, 30т,е. 98,2:1,8. Выход целевого дистиллята при этом составляет 66,2 мас.7.,П р и м е р 2, Перегонка смесинефтей товарной смеси Западно-Сибирских нефтей и Узеньской нефти. 35Сырье 1 - товарная смесь ЗападноСибирских нефтей.Сырье 2 - Узеньская нефть,Физико-химические свойства нефтей даны в табл,1. 40Общая. производительность установки. фракционирования нефти 360 т/ч.Температура нагрева сырья в трубчатой печи перед вводом в ректификационную колонну 375 С. Давление в 45зоне ввода сырья в колонну 1,4 кг/см .Число теоретических тарелок в колонне30.Из ректификационной колонны выво дится три целевых дистиллятных фракции: НК 180 С, 170-240 С и 230-360 С.Снизу колонны выводится остаток перегонки мазут. Качество дистиллятныхфракций задано в жестких пределахи поддерживается изменением материального баланса колонны. В низ колонны вводится водяной пар с температурой400 Си расходом 4,5 т/ч (1,25 кг/с).Температуры для определения энергии активации вязкого течения смеси нефтей выбраны: Т = 20 С; Т = 50 С.Скорость изменения концентрации компонентов в смеси сырья выбирают равной 5 мас.Е/ч,Границу повышения концентрациисырья 2 в смеси после начала стабильного увеличения Е дктпринимают дляпервичного поиска 1 г = 1007.,При первичном поиске выбирается из полиэкстремальных значений Е акт значения, удовлетворяющие условию оптПри нахождении 1добавляют условиеоптЕюкт Еактоптгде Е- оптимальное значение Еактдля смеси нефтей;Е - значения энергии активаМкт Эции вязкого течения смесей нефтей, удовлетворяющих условию Е " (О;Повторные поиски корректируют 1опт вокруг положения выбранного в первичном поиске,Табличные данные первичного поопгиска 1 приведены в табл.ЗОптимальная концентрация сырья 2 в смеси, определенной вычислительным устройством 10, равна 30 мас.7.Объемы сырьевых потоков при этом соотношении составляют 252 т/ч по сырью 1 и 108 т/ч по сырью 2.Суммарный выход дистиллятных фракций составляет 51,9 мас.Х, что на 3,07 мас,Е выше значений отбора, рассчитанных по правилу аддитивности.Допустимое отклонение Едля возобновления повторного поиска оптимальной концентрации сырья 2 принимают равным 0,3 кДж/моль.Алгоритмы первичного и повторного поиска оптимального соотношениявидов сырья те же, что и приведенныев примере 1Внедрение изобретения позволяетповысить выход дистиллятных фракцийпри перегонке нефти, сэкономитьэнергоресурсы и повысить четкостьразделения сырья на фракции.9158 Формула и э обретения О 8746 1. Способ регулирования процесса перегонки смеси нефтяного сырья путем изменения его подачи в печь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса и увеличения выхода дистиллятных фракций, при подаче смеси нефтяного сырья, состоящей из исходных компонентов различного структурно-. группового состава, дополнительно измеряют динамическую вязкость смеси сырья при таких температурах, при которых течение жидкой смеси сырья в О 1Таблица 1 Зап-Сиб.нефтьтоварнаясмесь ИаэутЗапСиб,Характеристика сырья+2 1,87 0,47 2,43 2,1 7,26 0,3 2,4 1,8 4,82 4,30 0,005 54127324 78140349 276 308360445 360395443 308 499 535 274 292 341 372 411 2,9 13,6 27, 1 16,5 6, 1 55,6 52,7 15,3 72,710,9 59,9 24,3 51,92,5 9,3 6,4 Осталь, 7ное 2,3 0,9 4,9 Остальное Вязкость динамическаяпри 50 ф С 128,0 52,4 6,2 8,1 6 182,0Содержание парафина с Т.пл. 50 С Плотность,кг/мЭТемпература.застывания, СоСодержание Б,мас.ЕКоксуемость;мас.ЕФракционныйсостав, СНК10 Ж503.903ККСтруктурно-групповой составПарафино-нефтеновые мас.ЕАроматические,суммаСмолы, мас.ХАсфальтены,мас.Ж капиллярах подчиняется степенномузакону, по измеренным значениям ди,намическойвязкости определяют величину энергии активации вязкого течения сырьевого потока и в .зависимости от нее регулируют соотношениерасходов компонентов в сырьевом потоке. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с ятем, что соотношение исходных компонентов поддерживают оптимальным по минимальному значению энергии активации вязкого течения сырьевого потока.1588746 Т а б л и ц а 2 Характеристикасмеси сырья Концентрация компонента 2, мас.7. 61,2 59,7 5956,1 59,0 62,615 Та блица 3 Концентрация сырья 2, мас.7.40 50 60 67 85 100 Характеристика смеси 34,5 11,8 28,2 406 488 14,7 16,1 26,7 29,1 34,2 2 ф 5 26,4 34,1 13,1 25,1 29,7 11,0 26,1 22,1 10,3 20,0 21,9 9,0 23,3+2,5 47,06 -0,14 49,71 +0,29 47,65 -1,25 зев 1 сире яй. оставитель Г. Кроткоехред Л.Олийнык ректор М, Максимишинец Редактор Н, Киштулине 47 оизобретениям и3 5, Раушская наб Заказ 2515 ВНИИНИ Госуд Тираж 4 твенного комитета и 113035, Москва, Ж дписное ГКНТ С ткрытня оизводствено-иэдитеьский комбииат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 30 С, мПа с11, 50 С, мПа сЕ, кДж/мольВыход целевыхдистиллятовмас.7 на сырье 20 С, мПа. с ф 1, 50 С, и 1 а с Е , ко/моль Выход дистнллятон до 360 С мас,2 на сырьеВыход дистиллятов, рассчитанный нз . услония аддитинности, мас.Х Отклонения (рбс.) О,О1,02,1 1 З,О . А,О ) 5,0 345 314 289 298 317 331 128 119 116 . 118 122 125 40 э 3 39 ъ 5 37 ь 2 37 э 738 э 9 39 э 6 4813 4614 47 э 2 488 45 э 8 44 а 7