Способ управления процессом каталитического риформинга

, 6 05 Р 27/О 5) ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Иэобр равления форминга нефтепере м реакторе блинга протекаю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРЬВ 1044627, кл, С 10 6 35/00, 1982,Авторское свидетельство СССРЬ 1154313, кл, С 10 6 35/00, 1985.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМКАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА ение относится к способам упоцессом каталитического риможет быть использовано в абатывающей промышленности.Известен способ управления реакторным блоком установки каталитического рифОрминга, в котором подачу воды в реакторы регулируют в зависимости от концентрации влагосодержащих соединений в циркулирующем газе, температуры верха и низа колонны предварительной гидроочистки и расходов гидрогениэата и циркулирующего газа. Подачу воды осуществляют дифференцированно в каждый из реакторов. На смешение с сырьем перед реактор(57) Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности на установках риформинга. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повышения точности управления. При управлении используется текущая информация о значениях приращений концентрации ароматических углеводородов на выходе каждого иэ реакторов, учитывается характер распределения температуры по слою катализатора при управлении работой первого реактора, осуществляется раздельная подача галогенсодержащего соединения в реактор с оптимальным его распределением по ступеням. 2 ил. ным блоком подается хлорорганическое соединение,- мЭтот способ не позволяет обеспечить, Ывысокий выход целевого продукта в течение Овсего времени эксплуатации катализатора, ЯЭто объясняется тем, что оптимальное мо- (Ллярное соотношение вода;галоген в зоне катализа всех реакторов не обеспечивается,так как при таком способе управления этосоотношение увеличивается от реактора креактору при любых количествах подавае- .мой воды в каждый из реакторов, что приводит к понижению содержания галогена накатализаторе и к снижению селективностипроцесса.Известно,что в перво оковкаталитического риформ т восновном реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов, катализируемые металлической функцией катализатора, Во втором и третьем реакторах получают развитие изомеризация олефинов, их циклизация и гидрокрекинг, а также превращение пятичленных циклоолефинов в шестичленные. Роль кислотной функции катализатора в том случае определяющая, а поскольку она в значительной степени зависит от наличия галогена на поверхности катализатора и возрастает от первого к третьему рЕактору, то предположенная в известном способе схема ввода воды и галогенсодержащего соединения приводит к падению активности катализатора во втором и третьем реакторах,Известен способ, управления процессфм каталитического риформинга путем регулирования температуры в зависимости от оТношения прироста концентрации водорода в водородсодержащем газе к приросту концентрации ароматических углеводородов в жидкой фазе.Недостатком этого способа являетсяневозможность управления процессом с поЛС н 2мощью соотношения иэ-за случайСарного характера изменения его во времени, Так при старении или закоксовывании катализатора оно увеличивается из-за более интЕнсивного снижения концентрации Н 2 при увеличении "жесткости" процесса, а при дегдлогенировании катализатора - увеличивается даже при фиксированной "жесткости".Причем в последнем случае управление процессом должно выразиться в усилении промотирования катализатора галогеном, так как изменение температуры процесса не приводит к положительным результатам, Того же типа явления происходят и при изМенении качества сырья.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ управления, в котором регулирование температур газо- сырьевой смеси, подаваемой в реакторы, производится путем изменения подачи топлива в нагреватели. Изменение температуры смеси перед поступлением в первый реактор производится в зависимости от изМенения разности температур на входе и выходе реактора, во второй реактор - от изменения концентрации водорода в циркуЛирующем газе, в третий реактор - от изменения октанового числа катализата, регулирование количества воды и галогенСодержащего соединения. подаваемых в гаЗосырьевую смесь перед подогревателем, 10 20 25 30 35 40 45 50 55 производится в зависимости от их концентрации в циркулирующем газе.Однако известный способ не обеспечивает высокий выход продукта во все время эксплуатации катализатора, Это объясняется тем, что регулирование температуры потока гаэосырьевой смеси на входе в первыйреактор производится в зависимости от перепада температур на входе и выходе реактора, который предопределяетсясодержанием нафтеновых углеводородов в сырье и не отражает полной картины протекания процесса в слое катализатора; регулирование температуры потока на входе во второй реактор в зависимости от концентрации водорода в циркулирующем газе является неэффективным, посколькуконцентрация водорода в циркулирующем газе мало зависит от работы второго реактора, так как основными "поставщиками" водорода в процессе являются реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов, протекающие в первом реакторе и гидрокрекинга в третьем реакторе; регулирование температуры смеси на входе в третий реактор в зависимости от октанового числа каталиэата малоэффективно, поскольку октановое число катализата определяется суммарным количеством ароматических углеводородов, образовавшихся во всех трех реакторах, причем в основном в первых двух и лишь малой части в третьем практически трудно выделить зависимость октанового числа общего потока катализата от режимного параметра именно третьего реактора; подача воды и галогенсодержащего соединения на смешение с сырьем перед первым реактором не обеспечивает оптимального молярного соотношения вода;галоген в зоне катализа каждого реактора, поскольку зто соотношение при таком способе ввода воды и галогена является фиксированным и одинаковым для всех реакторов, тогда как для оптимальной работы реакторного блока необходимо повышение содержания галогена на поверхности катализатора по ходу процесса от первого к третьему реактору в связи с повышением роли кислотной функции катализатора,Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта за счет увеличения точности управления процессом,Поставленная цель достигается тем, что регулирование температуры газосырьевой смеси на входе в первый реактор производится в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и изменения характера распределения температуры по высоте слоякатализатора, изменение температур на входах во второй и третий реакторы производят в зависимости от приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ этих реакторов, количество воды, подаваемой в газо- сырьевую смесь, регулируют в зависимости от содержания влаги в циркулирующем газе и сырье,.а регулирование подачи галогенсодержащего соединения производят раздельно для каждого реактора в соответствии с заданными малярными соотношениями вода:галоген.Отличительными признаками предлагаемого способа являются изменение температуры гаэосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ реактора и изменения характера распределения температуры по высоте слоя катализатора; изменение температуры смеси на входах во второй и третий реакторы в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из этих реакторов; дополнительное регулирование подачи воды в гаэосырьевую смесь перед реакторным блоком в зависимости от изменения содержания влаги в сырье и регулирование подачи галогенсодержащего соединения раздельно для каждого реактора в зависимости от заданных малярных соотношений вода;галоген.Изменение температуры газосырьевой смеси на входе в реакторы в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси нэ выходе из реакторов, причем для первого реактора с учетом характера изменения температуры по слою катализатора, т.е. в зависимости от прямых параметров, наиболее полно отражающих процессы в реакторах, позволяет поддерживать оптимальную температуру на входе в реакторы,Раздельная подача галогенсодержащего соединения на вход в реакторы в соответствии с его расчетным оптимальным количеством для каждого реактора в отдельности позволяет поддерживать оптимальное малярное соотношение вада;галоген в каждом реакторе в соответствии са спецификой его работы и тем самым повышать активность, селективнасть, стабильность работы катализатора и выход целевого продукта.Сделана попытка дифференцировать по реакторам соотношение зада;галаген путем5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 раздельной подачи воды в каждый из реакторов. Однако предлагаемый способ приводит к повышению соотношения вода:галоген от первого к третьему реактору при любом количестве подаваемой во второй и третий реакторы воды, что обусловливает относительное понижение содержания галогена на катализаторе и как результат - снижение селективности и активности катализатора в этих реакторах, для которых наличие галогена на катализаторе особенно важно.Подача воды в газосырьевую смесь перед первым реактором в предлагаемом способе производится в зависимости не только от содержания влаги в циркулирующем газе, но и от ее наличия в сырье, что позволяет повысить точность поддержания соотношения вода:галоген нэ катализаторе.На фиг,1 приведена система управления для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 в кривая распределения температуры по высоте слоя катализатора.Система управления содержит насос 1, подогреватель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 реакторы, насосы-дозаторы 6-9, сепаратор 10, компрессор 11, датчики состава сырья 12 и каталиэата 13, и водородсадержащего газа 14, датчики расхода сырья 15, циркулирующего газа 16, катализатэ 17 и избыточного газа 18, уровня 19, температуры 20 - 23 и давления 24, регуляторы расходов сырья 25, циркулирующего газа 26, температуры 27 - 29 на входе в реакторы 3 - 5 соответственно, уровня 30 в сепараторе 10 и давления 31, Кроме того, система содержит исполнительные механизмы на линиях подачи сырья 32, циркулирующего газа 33, топлива 34 - 36 в секции подогревателя 2, вывода катализата 37 и избытачнога газа 38 и управляющий вычислительный комплекс (УВК) 39.Способ осуществляется следующим образом,Сырье блока риформинга- бензин нефтяного происхождения - с насоса 1 после смешения с циркулирующим вадородсадержащим газомпоступает в первую секцию подогревателя 2, кура подается топливный газ (1 И), Гээасырьевая смесь нагревается.до 450 - 520 С и после смешения с водой (И) и гэлогенсадержэщим соединением (Ч), поступающими от насасав-дазэторов б и 7 соответственна, подается в первый реактор 3. В реакторе в основном протекают реакции дегидриравания нэфтенавых углеводородов, являющиеся зндатермичными, что привар;1 т к падению температуры по слою катал,;затора на 30 - 70 С, Парагазовэя смесь:1 з реактора 3 через вторую секциюподогрезателя 2, где вновь нагревается до 450-520 С, и после смешения с необходимым количеством галогенсодержащего соединения (Ч), поступающего от насоса-дозатора 8, направляется во второй реактор 4, В последнем происходят реакции изомеризации и дегидроциклиэации парафиновых углеводородов и дегидроизмеризации нафтеновых углеводородов.Температура по слою катализатора в реакторе 4 понижается на 10 - ЗОС. Парогазовая смесь из реактора 4 через третью секцию подогревателя 2, где вновь нагревается до 450 - 520 С, и после смешения с галогенсодержащим соединением Я, поступающим от насоса-дозатора 9, направляется в третий реактор 5, В последнем 5 заканчиваются реакции дегидроциклизации парафиновых углеводородов и значительное развитие получают реакции гидрокрекинга. Температура по слою катализатора снижается на 5-10 С или увеличивается на 1-410 С. Газопродуктовая смесь из реактора 5 поступает либо на очистку от непредельных соединений и на охлаждение (в случае работы установки на получение ароматических углеводородов), либо сразу на охлаждение (в случае работы установки на получение высокооктанового бензина) и далее в сепаратор 10, где происходит ее разделение на жидкий катализат (Ч 1) и водородсодержащий газ, Аппараты очистки и охлаждению газопродуктовой смеси на схеме не показаны, Часть выделенного газа (11) с помощью компрессора 11 подается после очистки и осушки (не показано) на смешение с сырьем, а избыток (И) выводится с установки, Жидкий каталиэат направляется далее на разделение,Для аналитического контроля за количеством сырья и продуктов на соответствующих линиях установлены датчики 12-14 составов,Информация с датчиков 12-24 и насосов-дозаторов 6 - 9 преобразуется и поступает в УВК 39. В последнем на основе предварительных исследований взаимосвязей параметров процесса и свойств катализатора вводится условно-постоянная информация, о математических моделях. каждого из реакторов: зависимости выходных параметров (приращений концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реакторов) от входных(температуры на входе в каждый из реакторов, расхода сырья и содержания фракции, выкипающий в пределах 62-85 С, в сырье), об интенсивности процесса в реакторе 3: аналитические выражения кривых распределения температуры по высоте слоя5 10 15На основе показаний датчиков расхода 15 и состава 12 входного потока и выходных 20 25 35 помощью датчика 24, регулятора 31 и исполнительного механизма 38, установленного. на линии вывода избыточного газа. Уровень 40 45 50 55 катализатора (фиг,2) в реакторе 3 в зависимости от срока службы катализатора, об изменении активности катализатора в зависимости от срока его службы: аналитические выражения кривых изменения температуры входа в реакторы во времени. Кроме того, критерии оптимизации работы каждого реактора и уравнения для расчета количеств галогенсодержащего соединения, подаваемого на вход в каждый реактор, в соответствии с заданным молярным соотношением вода:галоген, определяемым текущей активностью катализатора. 13, 14, 17 и 18 в УВК производится проверка соблюдения материального баланса по контуру процесса, При наличии раэбаланса в системе производится проверка показаний указанных датчиков и их корректировка,На основе информации с датчиков 12, 14-16 и с использованием введенной в УВК условно-постоянной информации о заданном молярном соотношении вода;галоген производится расчет количеств воды и раствора галогенсодержащего соединения ивыдаются задания насосом-дозатором.Расходом сырья управляют с помощью датчика 15, регулятора 25 и исполнительного механизма 32. Расходом циркулирующего газа управляют с помощью датчика 16, регулятора 26 и исполнительного механизма 33. Давлением в системе управляют с в сепараторе 10 регулируют с помощью датчика 19, регулятора 30 и исполнительного механизма 37, установленного на выводенестабильного каталиэата.Температурой газосырьевой смеси навходе в реактор 3 управляют с помощью датчика 20, регулятора 27 и исполнительного механизма 24, установленного на линии подачи топливного газа в первую секцию подогревателя 2, в реактор 4 - с помощью датчика 21, регулятора 28 и исполнительного механизма 35, установленного на линии подачи топливного газа во вторую секцию подогревателя 2, в реактор 5 - с помощью датчика 22, регулятора 29 и исполнительного механизма 36, установленного на линии подачи топливного газа в третью секцию подогревателя 2. В вычислительном блоке 39 на основе показаний датчиков входных параметров, введенной. условно-постоянной информации о математических моделях реакторов, об особенностях работы катализатора в зависимости от срока его службыпроводится расчет оптимальных значенийтемпературы на входе в каждый реактор ивыдаются задания регулятором 2,Периодически с заданным интерваломвремени производится проверка адекватности моделей реальному процессу путемсравнения фактических текущих концентраций ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе иэ реакторов,полученных анализом проб потоков на выходе реакторов (отборные устройства насхеме не показаны), и расчетных значенийпо моделям и корректировка последних.Способ осуществлен расчетным путемна различных видах сырья. В таблице приведены результаты осуществления способапо трем вариантам, соответствующим реальным условиям работы блока каталитического риформинга на промышленнойустановке, получающей ароматические углеводороды. Следовательно, управление попредлагаемому способу позволяет увеличить выход ароматических углеводородовна 1,9-4 фИспользование предлагаемого способа .25управления процессом каталитического риформинга обеспечивает по сравнению.с известными способами следующие преимущества:использование при управлении текущей информации о значениях приращений концентрации ароматических углеводородов в потокахна выходе каждого из реакторов, т.е. не косвенных параметров, а прямых, значительно повышает эффективность управления процессом.Учет характера распределения температуры 35по слою катализатора при управлении рабо- .той первого реактора, в котором происходитинтенсивное образование ароматическихуглеводородов, позволяет более точно учитывать особенности протекания процесса в 40реакторе и проводить соответствующуюкорректировку режимных параметров, повышая точность управления, а значит, и выход целевого продукта,Раздельная подача галогенсодержащего соединения в реакторы с оптимальным его распределением по ступеням способствует оптимизации условий работы катализатора, так как позволяет обеспечивать в каждом реакторе оптимальное соотношение вода:галоген, требуемое равновесное содержание галогена на катализаторе и в результате высокую селективность, активность и стабильность работы катализатора, а значит, высокий выход целевого продукта и длительность межрегенерационного периода. Формула изобретения Способ управления процессом каталитического риформинга путем регулирования температуры газосырьевой смеси на входах в реакторы изменением подачи топлива в нагреватели, регулирования расхода воды, подаваемой в газосырьевую смесь в зависимости от содержания влаги в циркулирующем газе, регулирования расхода галогенсодержащих соединений, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет увеличения точности управления процессом, регулирование температуры газосырьевой смеси на входе в первый реактор производят в зависимости от текущих значений приращения концентрации, ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и характера распределения температуры по высоте слоя катализатора, регулирование температуры смеси на входах во второй и третий реакторы производят в зависимости от текущих значений приращения концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе реакторов, изменение количества воды, подаваемой в газосы рьевую смесь, до пол н ител ьно регулируют в зависимости от содержания влаги в сырье, а регулирование расхода галогенсодержащего соединения производят раздельно для каждого реактора в соответствии с заданным молярным соотношением вода - галоген.1693025 Иесяц,1989 г,Входные условия по сырью Содержаниефракции впределах62-69 С всырье,мас. Расходсырья,и /ч Март 27 Апрель 27 Май 27 31,44 32,76 30,85 28,2 27,3 30,1 29,5 28,1 28,7 г 111-473 1 1Д ру д1 121,у11 гг 1Суммарная концентрация бензола и толуола в какализаторе, мас.ь Расчетная Фактическипо предла- на установкелагаемому по известномуспособу способу .1693025 УМ РШ ЛИ Иб 50 М 7 Х рректор С, Шевку ор Н. Бобкова оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 4050 ВНИИПСоставитель С. МазиТехред М,Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5