Система управления процессом изомеризации

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Система управления процессом изомеризации

Микушева А.В., Сотников В.В., Лисицын Н.В., Сибаров Д.А.

Целью предлагаемой системы является управление процессом изомеризации таким образом, чтобы при заданных расходах исходного сырья и водородсодержащего газа получить изомеризат требуемого качества. При вышеуказанных условиях качество изомеризата определяется его октановым числом, значение которого должно быть не ниже установленного.

Достижение этой цели в существующих системах управления осуществляется посредством регулирования расхода сырья и водородсодержащего газа на входе в первый реактор, контроля и управления температурой на входах каждого из трех реакторов, в которых реализуется процесс, а также контроля давления.

Предлагаемая система управления реализует все вышеперечисленные функции и кроме того позволяет оперативно контролировать значение выходных параметров третьего реактора, определяющих выход и качество изомеризата, и более эффективно управлять процессом изомеризации. Последнее достигается за счет включения в структуру системы управления математической модели [3], состоящей из уравнений материального, теплового и кинетического балансов [2].

Использование математической модели позволяет при известных входных параметрах осуществлять расчет значений выходных параметров - концентраций изомеров, температуры и давления на выходе каждого из реакторов и на их основе корректировать формирование управляющих воздействий.

Одним из существенных факторов, влияющих на качество управления процессом, является наличие в исходной смеси бензола, разложение которого в процессе изомеризации сопровождается выделением большого количества тепла, что приводит к значительному повышению температуры в первых двух реакторах и, следовательно, к изменению регламентных условий реализации процесса изомеризации [1].

В связи с этим одной из задач системы управления является расчет дополнительного количества водородсодержащего газа (по известному содержанию бензола в сырье) и осуществления его подачи в первый и второй реактор с целью приведения температуры в них к заданному значению.

Анализ существующих систем управления процессом изомеризации показал, что ни в одной из них не осуществляется контроль содержания углеводородов в продукте, что исключает возможность оперативного влияния на качество изомеризата, так как октановое число измеряется, как правило, один раз в смену. Использование же в структуре системы управления математической модели [3] позволяет рассчитывать количество изомеров на выходе из третьего реактора и, следовательно, оперативно определять ОЧ и при необходимости, осуществлять коррекцию режимных параметров процесса для достижения заданного качества целевого продукта.

Предлагаемая структура системы управления процессом изомеризации представлена на рисунке 1.

изомеризация бензол октановый

Рисунок 1 - Структура управления процессом изомеризации

ИМ - исполнительный механизм, дi - датчики (i = ), n=18, Gвх - расход сырья на входе, Tвх - температура на входе, Pвх - давление на входе, GВСГвх - расход циркулирующего водородсодержащего газа на входе, Tрас - температура рассчитанная, Pрас - давление рассчитанное, GВСГрас - расход циркулирующего водородсодержащего газа рассчитанный, Gизм - расход измеренный, Tизм - температура измеренная, Pизм - давление измеренное, GВСГизм - расход циркулирующего водородсодержащего газа измеренный, N - октановое число (OЧ) изомеризата, F - целевой продукт (отбор изомеризата), CВСГ - концентрация водорода в циркулирующем водородсодержащем газе, МС - молекулярная масса сырья, dВСГ - плотность циркулирующего водородсодержащего газа, Tвых1, Tвых2 - температуры на выходе из первого и второго реакторов, GВСГквенч - расход холодного циркулирующего водородсодержащего газа (квенча)

На рисунке 2 приведен алгоритм работы системы управления процессом изомеризации.

В системе также ведется контроль давления в третьем реакторе, которое отражает процесс старения катализатора. Если оно постоянно увеличивается, то выдается сообщение оператору о принятии необходимых мер для устранения причины. Процесс старения катализатора происходит длительное время, около полутора лет, что дает основания считать, что исследуемый процесс в течение длительного времени является стационарным.

После выработки управляющих воздействий они поступают через ИМ и регулирующие органы на объект управления, а также идет вывод на экран оператора значений параметров в реакторе и рассчитанных значений управляющих параметров.

Ниже приведена сводная таблица 1 результатов моделирования и оценки качества функционирования процесса изомеризации.

Как следует из анализа таблицы, погрешность расчетов по математической модели не превышает 3 %, что дает основание считать ее адекватной управляемому объекту и приемлемой для использования в структуре системы управления процессом изомеризации.

Рисунок 2 - Алгоритм работы системы управления процессом изомеризации

Твх - входная температура, Gвх - расход сырья на входе, Рвх - давление на входе, САвх, СBвх, CCвх, CDвх, CEвх, CFвх, CGвх - концентрации веществ на входе (A - н-пентан, B - изо-пентан, C - н-гексан, D - 2-метилпентан, E - 3-метилпентан, F - 2,3-диметилпентан, G - 2,2-диметилбутан), G1, G2, G3 - подача ВСГ по реакторам, Твых1 - температура на выходе из первого реактора, СА1вых, СB1вых, CC1вых, CD1вых, CE1вых, CF1вых, CG1вых - концентрации веществ на выходе из первого ректора, - температура на выходе из первого реактора измеренная, - температура на выходе из первого реактора, рассчитанная по математической модели, Твх2 - температура на входе во второй реактор, СА2вх, СB2вх, CC2вх, CD2вх, CE2вх, CF2вх, CG2вх - концентрации веществ на входе во второй реактор, Твых2 - температура на выходе из второго реактора, СА2вых, СB2вых, CC2вых, CD2вых, CE2вых, CF2вых, CG2вых - концентрации веществ на выходе из второго ректора, - температура на выходе из второго реактора измеренная, - температура на выходе из второго реактора, рассчитанная по математической модели, Твх3 - температура на входе в третий реактор, СА3вх, СB3вх, CC3вх, CD3вх, CE3вх, CF3вх, CG3вх - концентрации веществ на входе в третий реактор, Твых3 - температура на выходе из третьего реактора, Gвых - выход целевого продукта, Рвых - давление на выходе из третьего реактора, СА3вых, СB3вых, CC3вых, CD3вых, CE3вых, CF3вых, CG3вых - концентрации веществ на выходе из третьего ректора, - температура на выходе из третьего реактора измеренная, - температура на выходе из третьего реактора, рассчитанная по математической модели, t - время протекания процесса, t - время измерения октанового числа лабораторным путем, N - октановое число (ОЧ) изомеризата.

Таблица 1 - Сводная таблица результатов моделирования и оценки качества функционирования процесса изомеризации

Предлагаемая система управления на основе математической модели позволяет в процессе изомеризации (а не периодически, один раз в смену) при нарушении процентного содержания углеводородов на выходах из реакторов изменять режим работы установки для получения целевого продукта с заданным октановым числом.

Кроме того, приведенная структура системы управления процессом изомеризации позволяет более экономно использовать энергоресурсы за счет выбора режимов работы и их коррекции в процессе функционирования установки.

Литература

1. Бурсиан, Н.Р. Изомеризация парафиновых углеводородов [Текст]/ Н.Р. Бурсиан и др. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979. - 71 с.

2. Жоров, Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии [Текст]/Ю.М. Жоров - М.: Химия, 1978. - 376 с.

3. Микушева, А.В. Статья «Математическое описание процесса изомеризации»: - «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (ИТНОП) [Текст]/ В.В. Сотников, Д.А. Сибарова, Н.В. Лисицын, А.В. Распопина: материалы международной научно-технической конференции: 25-26 мая 2006 г. - ОрелГТУ, 2006, Т2. - 260 с.

Размещено на Allbest.ru