CN115400697A - 双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及加氢反应器 - Google Patents

双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及加氢反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及加氢反应器。其中，自动控制方法包括，获取碳三液相加氢反应器运行的参数；调整所述碳三液相加氢反应器上部运行的相关参数，使所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度保持在第一设定区间；调整所述碳三液相加氢反应器下部运行的相关参数。自动控制系统包括：存储器和控制器；存储器，存储有可执行指令；控制器运行存储器中的可执行指令，以实现双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法。本发明的自动控制方法可解决碳三液相加氢反应器出口MAPD波动大的问题，达到稳定控制反应器入出口MAPD浓度的目的。

Description

双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及 加氢反应器
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，进一步地说，是涉及双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及加氢反应器。
背景技术
乙烯技术是石油化工的龙头技术，乙烯技术水平被看作是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯裂解装置生产的三烯(乙烯、丙烯、丁二烯) 是石油化学工业的基础原料，三烯产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的主要标志。
乙烯裂解装置中石脑油等液态烃原料经蒸汽裂解和分离后，碳三馏分中含有丙烯，丙烷，及少量的甲基乙炔(MA)和丙二烯(PD)(甲基乙炔和丙二烯简称为MAPD)，MAPD的含量约为1％～5％(体积)。在丙烯聚合反应中， MAPD会降低聚丙烯催化剂的活性，影响聚合级丙烯的产品质量。为了将MAPD 从碳三馏分中脱除，当前工业上采用催化选择加氢和溶剂吸收法脱除MAPD。由于碳三液相催化加氢法工艺流程简单，没有环境污染，所以催化加氢法的应用日益普遍。
碳三液相加氢反应器装置是丙烯装置回收系统的一个重要设备,它是在催化剂的作用下，把碳三馏分中MAPD选择加氢转化为丙烯。MAPD如果过量加氢将生成丙烷、低聚物和高聚物，导致丙烯的损失；MAPD如果加氢效果不佳，反应器出口MAPD浓度未能控制在指标要求范围内，将造成产品丙烯不合格，影响下游装置的生产，所以加氢反应器运行的好坏直接影响着丙烯产品的纯度和收率。
双层结构碳三液相加氢反应器通过在反应器催化剂上下床层之间的层间空隙区加入循环碳三和氢气进料分布器和气液分配盘，将循环碳三氢气在反应器中部注入。让MAPD的高转化量阶段尽快能发生在高浓度MAPD条件下；尽量放低催化剂下部MAPD含量，以缩减出口MAPD合格时的丙烯损失，从而获得更高加氢效率和丙烯选择性。
碳三液相加氢催化剂普遍采用钯、镍等过渡金属作为活性组分，不同催化剂的反应热力学参数、表面吸脱附反应速率以及工艺敏感度不尽相同，需要通过针对性的调整优化才能保证其发挥最佳性能。
目前碳三液相加氢反应器的生产控制普遍采用手动调控，由技术人员手动调节控制相关参数。因裂解分离流程冗长，工艺复杂，人员精力有限，无法对碳三液相加氢反应器做到实时监控和专家级调整优化。当碳三加氢系统出现物料组成、压力、温度、流量、氢气波动等不稳定情况时，单靠液相加氢系统自身来恢复稳定是非常缓慢的，多次波动所产生的叠加现象，使系统长时间处于亚稳定状态，易造成反应器出口漏炔和丙烯过度加氢严重，影响产品丙烯的收率和精馏塔分离效果。
目前碳三液相加氢反应器操作采用人工经验和手动调节的方法，当上游操作不稳定容易造成碳三反应器出口产物中的MAPD浓度波动大，丙烯选择性不佳的问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的碳三液相加氢反应器出口MAPD波动大的问题，本发明提出了一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法、控制系统及加氢反应器。本发明通过稳定控制碳三液相加氢反应器进料组分中MAPD和氢气浓度变化，使出口MAPD浓度稳定在一定范围内，保持生产操作平稳性，提高丙烯的选择性。
本发明的目的之一是提供一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，
所述双层结构碳三液相加氢反应器包括上部床层和下部床层；所述上部床层和下部床层之间的层间空隙区内设有配入氢气的配氢单元；
所述自动控制方法包括：
获取碳三液相加氢反应器运行的参数；
基于获取的碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度，调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度保持在第一设定区间；所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度为甲基乙炔和丙二烯在碳三液相加氢反应器入口的摩尔浓度；
基于获取的碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度保持在第二设定区间。
优选的，所述碳三液相加氢反应器运行相关的参数，包括：
碳三液相加氢反应器入口物料温度、碳三液相加氢反应器出口物料温度、碳三液相加氢反应器各床层温度、碳三液相加氢反应器入口物料压力、碳三液相加氢反应器新鲜物料流量、碳三液相加氢反应器循环物料流量、碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器上部床层配氢流量、碳三液相加氢反应器下部床层配氢流量、上部氢炔比、下部氢炔比、上部氢流比、下部氢流比；
所述上部氢炔比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述下部氢炔比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述上部氢流比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比；
所述下部氢流比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比。
优选的，调整碳三液相加氢反应器的操作条件中的上部操作参数，包括：碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或碳三液相加氢反应器入口物料温度；
基于获取的碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度，调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度到达第一设定区间，包括：
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度处于第一设定区间时，不调整上部操作参数；
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度低于第一设定区间下限时，降低上部操作参数；
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度高于第一设定区间上限时，提高上部操作参数。
优选的，所述提高上部操作参数，包括：提高碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或提高碳三液相加氢反应器入口物料温度，优先提高碳三液相加氢反应器循环物料流量；
所述降低上部操作参数，包括：降低碳三液相加氢反应器循环物料流量和/ 或降低碳三液相加氢反应器入口物料温度，优先降低碳三液相加氢反应器循环物料流量。
优选的，所述碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整范围为25-45℃，优选为35-42℃；具体的碳三液相加氢反应器入口物料温度可以为25℃、30℃、 33℃、35℃、38℃、40℃、42℃或45℃；
和/或
所述碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整速率范围为0.1-4.0℃/小时，优选为0.5-2.0℃/小时。具体的碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整速率可以为0.1℃/小时、0.5℃/小时、1.0℃/小时、1.5℃/小时、2.0℃/小时、2.5℃/小时、 3.0℃/小时、3.5℃/小时或4.0℃/小时；
优选的，所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整范围为新鲜物料流量(设为F)的0.2-5.0倍，优选为0.5-2.0倍；碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整范围为0.2F、0.3F、0.4F、0.5F、0.6F、0.7F、0.8F、0.9F、1.0F、1.1F、 1.5F、1.8F、2.0F、2.2F、2.6F、2.7F、3.0F、3.3F、3.6F、4.0F、4.2F、4.5F、4.8F、 4.9F或5.0F等；
和/或
所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整速率范围为1.0-30.0ton/h2优选为5.0-24.0ton/h2。碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整速率范围为 1ton/h2、3ton/h2、5ton/h2、7ton/h2、9ton/h2、12ton/h2、15ton/h2、18ton/h2、20ton/h2、 22ton/h2、24ton/h2、26ton/h2、28ton/h2、30ton/h2等。
优选的，基于获取的碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整碳三液相加氢反应器的操作条件中的下部操作参数，包括：下部氢炔比；
基于获取的所述碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整所述碳三液相加氢反应器的操作条件，使所述碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度在第二设定区间，包括：
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度处于第二设定区间时，不调整所述下部氢炔比；
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度低于所述第二设定区间下限时，降低所述下部氢炔比；
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度高于所述第二设定区间上限时，提高所述下部氢炔比。
优选的，所述下部氢炔比的调整范围为0.1-2.0，优选为0.4-1.0；下部氢炔比可以为0.1、0.4、0.6、1.0、1.5或2.0；
和/或
所述下部氢炔比的调整速率范围为0.01-0.4/小时，优选为0.04-0.2/小时；下部氢炔比的调整速率可以为0.01/小时、0.04/小时、0.10/小时、0.15/小时、0.20/ 小时、0.25/小时、0.30/小时、0.35/小时或0.40/小时。
优选的，所述第一设定区间为X±0.2mol％；所述X的取值范围为 1.0-6.0mol％，优选为2.0-4.0mol％。
具体的X可以为1.0mol％、1.4mol％、1.6mol％、1.8mol％、2.0mol％、2.3 mol％、2.5mol％、2.8mol％、3.0mol％、3.2mol％、3.5mol％、4.0mol％、4.5mol％、 5.0mol％、5.5mol％、6.0mol％。
优选的，所述第二设定区间为M±50ppm；所述M的取值范围为 100-1000ppm，优选为200-500ppm。
具体M可以为100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm或1000ppm。
本发明的目的之二提供了一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制系统，所述自动控制系统包括：存储器和控制器；
所述存储器，存储有可执行指令；
所述控制器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法；
所述存储器、控制器均设置于碳三液相加氢反应器的集散控制系统或与集散控制系统相连的服务器中。
优选的，
所述控制器包括：上部床层控制器和下部床层控制器，所述上部床层控制器用于控制上部床层，所述下部床层控制器用于控制下部床层。
碳三液相加氢反应器的控制系统中引入双控制器，分为上部床层控制器和下部床层控制器。所有控制器位于碳三液相加氢反应器的集散控制系统即DCS 系统或与DCS相连的服务器中，上部床层控制器的控制逻辑程序采集反应器入口MAPD浓度，并自动采集工艺数据存储在固定内存单元内；下部床层控制器的控制逻辑程序采集在反应器出口MAPD浓度，并将自动采集分析结果数据存储在固定内存单元内。
上部床层控制器的控制逻辑程序根据所监测到的碳三液相加氢反应器的入口MAPD浓度的高低以及变化趋势，自动保持和调整碳三加氢反应器循环物料流量和入口物料温度，自动实现碳三液相加氢反应器的分层加氢平稳操作；下部床层控制器的控制逻辑程序根据所监测到的碳三液相加氢反应器出口MAPD 浓度含量的高低以及变化趋势，自动保持和调整碳三液相加氢反应器下部氢炔比，自动实现碳三液相加氢反应器的平稳控制。
所有控制器的控制逻辑程序的主要控制变量是碳三液相加氢反应器的循环物料流量、入口物料温度和下部氢炔比。
碳三液相加氢反应器自动控制共分二个步骤：程序初始化阶段和自动控制阶段。自动控制程序的执行顺序如下：
1、程序初始化阶段：
程序启动后，首先对碳三液相加氢反应器的新鲜物料流量、循环物料流量、入口物料压力、上部氢流比、下部氢流比、上部氢炔比、下部氢炔比以及入口物料温度等内部变量进行初始化，并自动识别反应器入口和出口的MAPD浓度的数据信号。
由操作人员确认所有的现场操作都已经执行完毕，现场分析数据输入正常，且已准备好进入自动控制阶段，如未被确认则程序处于等待状态，直到全部确认。由操作人员点击开始为反应器入口MAPD浓度X赋值并确认，再为反应器出口MAPD浓度M赋值并确认后，进入自动控制阶段。
2、自控阶段：
进入动控制程序后，控制逻辑程序通过根据碳三液相加氢反应器的DCS系统获取现场数据和输入的反应器入口和出口MAPD浓度数据，并依据判断原则每隔1-1800秒对入口和出口MAPD浓度数据进行判断是否需要调整加氢反应器中的各控制变量，实现碳三液相加氢反应器生产过程各参数的自动控制。调整各参数的时间间隔越短越好，但同时要考虑调整控制变量信号的反馈时间和分析数据的时间间隔。
在碳三液相加氢反应器的生产自动控制过程中，自动控制程序对循环物料流量、入口物料温度、上和下部的氢流比及氢炔比、催化剂床层温度等重要变量进行监测，一旦出现偏差过大的情况，程序将进入保持状态，同时显示报警信息，进行声音报警。
本发明将碳三液相加氢反应器分为上部床层和下部床层，并分别对碳三液相加氢反应器的操作条件进行调整，使碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度保持在第一设定区间，使所述碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度在第二设定区间，从而达到缓解现有技术中碳三液相加氢反应器出口MAPD波动大的目的，并提高丙烯选择性。
本发明的目的之三是提供一种采用所述自动控制系统的双层结构碳三液相加氢反应器，包括反应器筒体、预分配器、气液分配盘、上部床层、氢气分布器、二次气液分配盘和下部床层；
所述预分配器、气液分配盘、上部床层、氢气分布器、二次气液分配盘和下部床层由上至下依次设置在反应器筒体内；
所述上部床层和下部床层均用于装填催化剂，所述上部床层和下部床层之间形成有层间空隙区，所述氢气分布器和二次气液分配盘均设置在所述层间空隙区内，所述氢气分布器与外部配氢管线连接。
本发明的方法及控制系统通过稳定控制碳三液相加氢反应器进料组分中 MAPD和氢气浓度变化，使出口MAPD浓度稳定在一定范围内，保持生产操作平稳性，提高丙烯的选择性。
附图说明
图1为本发明的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法的流程图；
图2为本发明的双层结构碳三液相加氢反应器结构示意图；
图3为本发明的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制系统的原理框图；
图4为本发明的采用双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法的入口MAPD浓度、入口物料温度、循环物料流量、出口MAPD浓度、下部氢炔比随时间变化的示意图；
附图标记说明：
1-反应器筒体，2-预分配器，3-气液分配盘，4-上部床层，5-层间空隙区， 6-氢气分布器，7-二次气液分配盘，8-下部床层。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，双层结构碳三液相加氢反应器包括上部床层和下部床层；
自动控制方法包括：
步骤S101：获取碳三液相加氢反应器运行的参数，
步骤S102：基于获取的碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度，调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度保持在第一设定区间；所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度为甲基乙炔和丙二烯在碳三液相加氢反应器入口的摩尔浓度；
步骤S103：基于获取的碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度保持在第二设定区间。
优选的，所述碳三液相加氢反应器运行相关的参数，包括：
碳三液相加氢反应器入口物料温度、碳三液相加氢反应器出口物料温度、碳三液相加氢反应器各床层温度、碳三液相加氢反应器入口物料压力、碳三液相加氢反应器新鲜物料流量、碳三液相加氢反应器循环物料流量、碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器上部床层配氢流量、碳三液相加氢反应器下部床层配氢流量、上部氢炔比、下部氢炔比、上部氢流比、下部氢流比；
所述上部氢炔比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述下部氢炔比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述上部氢流比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比；
所述下部氢流比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比。
优选的，第一设定区间为X±0.2mol％。X的取值范围为1.0-6.0mol％，优选为2.0-4.0mol％。第一设定区间的下限为X-0.2mol％，第一设定区间的上限为 X+0.2mol％。
本实施例中，X为1.0mol％，则第一设定区间的下限为0.8mol％，第一设定区间的上限为1.2mol％，即第一设定区间为0.8-1.2mol％。
当碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度在0.8-1.2mol％时(如1mol％)，不对碳三液相加氢反应器上部运行的相关参数做调整；
碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度低于在0.8mol％时(如0.6mol％)，降低碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或碳三液相加氢反应器入口物料温度；优选的是优先降低碳三液相加氢反应器循环物料流量，直至碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度到达0.8-1.2mol％；
碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度高于1.2mol％时(如1.4mol％)，提高碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或碳三液相加氢反应器入口物料温度；优选的是优先提高碳三液相加氢反应器循环物料流量，直至碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度到达0.8-1.2mol％；
优选的，
碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整范围为25-45℃，优选为35-42℃；
优选的，碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整速率范围为0.1-4.0℃/小时，优选为0.5-2.0℃/小时。
优选的，所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整范围为新鲜物料流量(设为F)的0.2-5.0倍，优选为0.5-2.0倍。
优选的，所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整速率范围为 1.0-30.0ton/h2优选为5.0-24.0ton/h2。
优选的，所述第二设定区间为M±50ppm。所述M的取值范围为 100-1000ppm，优选为200-500ppm。第二设定区间的下限为M-50ppm，第二设定区间的上限为M+50ppm。
优选的，所述M的取值范围为100-1000ppm，优选为200-500ppm。
本实施例中，M为100ppm，第二设定区间的下限为50ppm，第二设定区间的上限为150ppm，即第二设定区间为50-150ppm。
碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度处于设定区间50-150ppm时(如 80ppm)，不对碳三液相加氢反应器下部氢炔比做调整；
碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度小于设定区间50ppm时(如40ppm)，降低下部氢炔比，直至出口MAPD浓度处于设定区间50-150ppm之间；
碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度大于设定区间150ppm时(如 160ppm)，提高下部氢炔比，直至出口MAPD浓度处于设定区间50-150ppm之间。
优选的，所述下部氢炔比的调整范围为0.1-2.0，优选为0.4-1.0。
所述下部氢炔比的调整速率范围为0.01-0.4/小时，优选为0.04-0.2/小时。
实施例2
一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制系统，所述自动控制系统包括：存储器和控制器；
所述存储器，存储有可执行指令；
所述控制器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1至10 任一所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法；
所述存储器、控制器均设置于碳三液相加氢反应器的集散控制系统或与集散控制系统相连的服务器中。
优选的，所述控制器包括：上部床层控制器和下部床层控制器，所述上部床层控制器用于控制上部床层，所述下部床层控制器用于控制下部床层。
碳三液相加氢反应器的控制系统中引入双控制器，分为上部床层控制器和下部床层控制器。所有控制器位于碳三液相加氢反应器的集散控制系统即DCS 系统或与DCS相连的服务器中，上部床层控制器的控制逻辑程序采集反应器入口MAPD浓度，并自动采集工艺数据存储在固定内存单元内；下部床层控制器的控制逻辑程序采集在反应器出口MAPD浓度，并将自动采集分析结果数据存储在固定内存单元内。
上部床层控制器的控制逻辑程序根据所监测到的碳三液相加氢反应器的入口MAPD浓度的高低以及变化趋势，自动保持和调整碳三加氢反应器循环物料流量和入口物料温度，自动实现碳三液相加氢反应器的分层加氢平稳操作；下部床层控制器的控制逻辑程序根据所监测到的碳三液相加氢反应器出口MAPD 浓度含量的高低以及变化趋势，自动保持和调整碳三液相加氢反应器下部氢炔比，自动实现碳三液相加氢反应器的平稳控制。
所有控制器的控制逻辑程序的主要控制变量是碳三液相加氢反应器的循环物料流量、入口物料温度和下部氢炔比。
碳三液相加氢反应器的控制逻辑程序中，其调节的原则：
1.入口MAPD浓度低于X-0.2mol％时，降低循环物料流量和/或入口物料温度，优先降低循环物料流量；入口MAPD浓度高于X+0.2mol％时，提高循环物料流量和/或入口物料温度，优先提高循环物料流量，其次调整入口物料温度。碳三液相加氢反应器的控制逻辑程序根据反应器入口MAPD浓度的工艺数据，自动调节碳三液相加氢反应器的循环物料流量和入口物料温度。当入口MAPD 浓度超过上下限时，可采取同时调节两个操作参数。
2.反应器出口MAPD浓度小于M-50ppm时，提高下部氢炔比；MAPD浓度大于M+50ppm时，升高下部氢炔比。碳三液相加氢反应器的控制逻辑程序根据反应器出口MAPD浓度的分析数据，自动调节碳三液相加氢反应器下部氢炔比。
碳三液相加氢反应器控制逻辑程序调节加氢各控制变量的过程中，碳三加氢反应器的入口物料温度的调整范围为25-45℃，优选为35-42℃；碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整范围为新鲜物料流量的0.2-5.0倍，优选为0.5-2.0 倍；碳三加氢反应器的下部氢炔比的调整范围为0.1-2.0，优选为0.4-1.0。如果某一操作参数到达上限，则会保持该参数不变，去调整另一操作变量。若循环物料流量、入口物料温度和下部氢炔比都达到上限还不能满足反应器入口 MAPD浓度和出口MAPD浓度的要求，则操作模式自动切换为手动模式并发出警报。
碳三液相加氢反应器自控系统的标准之一是碳三液相加氢反应器入口 MAPD浓度，按照碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度大于X-0.2mol％且低于 X+0.2mol％的标准来执行。碳三液相加氢反应器自控系统的标准之二是反应器出口MAPD浓度，按照出口MAPD浓度大于M-50ppm且低于M+50ppm的标准来执行。
在碳三液相加氢反应器的自动控制过程中，一般碳三液相加氢反应器的入口物料温度的调整速率范围为0.1-4.0℃/小时，优选为0.5-2.0℃/小时；碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整速率范围为1.0-30.0ton/h2优选为5.0-24.0ton/h2。当碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度低于X-0.2mol％且高于X+0.2mol％时，可采用同时调整两个操作参数。若碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度位于 X±0.2mol％之间，对操作不进行调整，以保持生产操作的平稳性。
碳三液相加氢反应器的自动控制过程中，一般碳三液相加氢反应器的下部氢炔比的调整速率范围为0.01-0.4/小时，优选为0.04-0.2/小时。当反应器出口 MAPD浓度低于M-50ppm或高于M+50ppm，调整速率幅度通常控制在调整速率范围内。若碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度位于M±50ppm之间，对操作不进行调整，以保持生产操作的平稳性。
碳三液相加氢反应器自动控制共分二个步骤：程序初始化阶段和自动控制阶段。自动控制程序的执行顺序如下：
1、程序初始化阶段：
程序启动后，首先对碳三液相加氢反应器的新鲜物料流量、循环物料流量、入口物料压力、上部氢流比、下部氢流比、上部氢炔比、下部氢炔比以及入口物料温度等内部变量进行初始化，并自动识别反应器入口和出口的MAPD浓度的数据信号。
由操作人员确认所有的现场操作都已经执行完毕，现场分析数据输入正常，且已准备好进入自动控制阶段，如未被确认则程序处于等待状态，直到全部确认。由操作人员点击开始为反应器入口MAPD浓度X赋值并确认，再为反应器出口MAPD浓度M赋值并确认后，进入自动控制阶段。
2、自控阶段：
进入动控制程序后，控制逻辑程序通过根据碳三液相加氢反应器的DCS系统获取现场数据和输入的反应器入口和出口MAPD浓度数据，并依据判断原则每隔1-1800秒对入口和出口MAPD浓度数据进行判断是否需要调整加氢反应器中的各控制变量，实现碳三液相加氢反应器生产过程各参数的自动控制。调整各参数的时间间隔越短越好，但同时要考虑调整控制变量信号的反馈时间和分析数据的时间间隔。
在碳三液相加氢反应器的生产自动控制过程中，自动控制程序对循环物料流量、入口物料温度、上和下部的氢流比及氢炔比、催化剂床层温度等重要变量进行监测，一旦出现偏差过大的情况，程序将进入保持状态，同时显示报警信息，进行声音报警。
实施例3
一种双床层结构的固定床反应器，采用实施例2的自动控制系统，应用实施例1的方法。
所述双层结构碳三液相加氢反应器如图2所示，包括，反应器筒体1、预分配器2、气液分配盘3、上部床层4、氢气分布器6、二次气液分配盘7、下部床层8；
所述预分配器2、气液分配盘3、上部床层4、氢气分布器6、二次气液分配盘7和下部床层8由上至下依次设置在反应器筒体1内；
所述上部床层4和下部床层8均用于装填催化剂，所述上部床层4和下部床层8之间形成有层间空隙区5，所述氢气分布器6和二次气液分配盘7均设置在所述层间空隙区5内，所述氢气分布器6与外部配氢管线连接，用于引入氢气。在DCS系统之外增加一个与原系统OPC服务器连接的控制器，如图3所示，对碳三加氢反应器的工艺条件进行调整，并将调整目标实时提供给系统DCS，以实现对碳三加氢反应器的控制。依据上下床层氢流比和/或氢炔比要求，实现精准配氢，提升催化剂加氢效率，获得最佳的丙烯选择性。
首先，赋值X＝2.2mol％，M＝150ppm，具体为：
将上部控制器将碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度赋值为2.2mol％，上部控制器能够调控碳三液相加氢反应器入口MAPD在2.0-2.4mol％的范围内波动；再为下部控制器的碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度M赋值150ppm，下部控制器能够调控碳三液相加氢反应器出口MAPD在100-200ppm的范围内波动，如图4所示，在线的控制单元自动控制加氢反应器循环物料流量、入口物料温度、加氢反应器下部氢炔比实时进行调整。该碳三加氢反应器的催化剂选择性能够提升至72％。
对比例
某年产乙烯82万吨的烯烃厂，共有裂解炉12台，可加工从乙烷到加氢尾油等各种裂解原料，年产丙烯40万吨。该厂分离工艺采用顺序分离流程，碳三液相加氢反应器位于热区脱丙烷塔与丙烯精馏塔之间，由高压脱丙烷塔塔顶得到的碳三馏分，经过冷却器(或预热器)换热至所需温度后，经进料泵升压后，经原料脱砷器进入到加氢反应器，在管路中与一定氢炔比的氢气混合，进入反应器催化床层进行选择性加氢反应，该厂碳三加氢工艺为液相加氢工艺。
该厂碳三反应器运行时，人为手工通过DCS系统控制碳三反应器前的冷热物料流量调节入口物料温度；控制配氢流量，调节入口氢气浓度。经碳三加氢反应器出口的在线色谱对物流中的炔烃浓度进行测定，确保碳三加氢反应器出口MAPD浓度达到合格(200ppm以下)，此时碳三加氢反应器催化剂的选择性维持在30％附近。
对比结果显示：通过本发明方法及系统的引入，与原工厂的手动控制相比，能够明显地提高碳三液相加氢催化剂的丙烯选择性。

Claims (13)

1.一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，
获取碳三液相加氢反应器运行的参数；
基于获取的碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度，调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度保持在第一设定区间；所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度为甲基乙炔和丙二烯在碳三液相加氢反应器入口的摩尔浓度；
基于获取的碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度保持在第二设定区间。
2.根据权利要求1所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，所述碳三液相加氢反应器运行的参数，包括：
碳三液相加氢反应器入口物料温度、碳三液相加氢反应器出口物料温度、碳三液相加氢反应器各床层温度、碳三液相加氢反应器入口物料压力、碳三液相加氢反应器新鲜物料流量、碳三液相加氢反应器循环物料流量、碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度、碳三液相加氢反应器上部床层配氢流量、碳三液相加氢反应器下部床层配氢流量、上部氢炔比、下部氢炔比、上部氢流比、下部氢流比；
所述上部氢炔比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述下部氢炔比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与碳三液相加氢反应器入口MAPD的摩尔比；
所述上部氢流比为碳三液相加氢反应器上部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比；
所述下部氢流比为碳三液相加氢反应器下部床层的配入氢气与新鲜物料的流量比。
3.根据权利要求1所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，调整碳三液相加氢反应器的操作条件中的上部操作参数，包括：碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或碳三液相加氢反应器入口物料温度；
基于获取的碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度，调整碳三液相加氢反应器的操作条件，使所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度到达第一设定区间，包括：
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度处于第一设定区间时，不调整上部操作参数；
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度低于第一设定区间下限时，降低上部操作参数；
当所述碳三液相加氢反应器入口MAPD浓度高于第一设定区间上限时，提高上部操作参数。
4.根据权利要求3所述的双层结构碳三液相加氢反应器自动控制方法，其特征在于，所述提高上部操作参数，包括：提高碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或提高碳三液相加氢反应器入口物料温度，优先提高碳三液相加氢反应器循环物料流量；
所述降低上部操作参数，包括：降低碳三液相加氢反应器循环物料流量和/或降低碳三液相加氢反应器入口物料温度，优先降低碳三液相加氢反应器循环物料流量。
5.根据权利要求3或4任一所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，
所述碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整范围为25-45℃，优选为35-42℃；
和/或
所述碳三液相加氢反应器入口物料温度的调整速率范围为0.1-4.0℃/小时，优选为0.5-2.0℃/小时。
6.根据权利要求3或4任一所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整范围为新鲜物料流量的0.2-5.0倍，优选为0.5-2.0倍；
和/或
所述碳三液相加氢反应器循环物料流量的调整速率范围为1.0-30.0ton/h2，优选为5.0-24.0ton/h2。
7.根据权利要求1所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，基于获取的碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整碳三液相加氢反应器的操作条件中的下部操作参数，包括：下部氢炔比；
基于获取的所述碳三液相加氢反应器运行相关的参数调整所述碳三液相加氢反应器的操作条件，使所述碳三液相加氢反应器出口MAPD浓度在第二设定区间，包括：
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度处于第二设定区间时，不调整所述下部氢炔比；
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度低于所述第二设定区间下限时，降低所述下部氢炔比；
当所述碳三液相加氢反应器的出口MAPD浓度高于所述第二设定区间上限时，提高所述下部氢炔比。
8.根据权利要求7所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法，其特征在于，
所述下部氢炔比的调整范围为0.1-2.0，优选为0.4-1.0；
和/或
所述下部氢炔比的调整速率范围为0.01-0.4/小时，优选为0.04-0.2/小时。
9.根据权利要求1所述的双层结构碳三液相加氢反应器自动控制方法，其特征在于，所述第一设定区间为X±0.2mol％，所述第二设定区间为M±50ppm。
10.根据权利要求9所述的双层结构碳三液相加氢反应器自动控制方法，其特征在于，所述X的取值范围为1.0-6.0mol％，优选为2.0-4.0mol％，所述M的取值范围为100-1000ppm，优选为200-500ppm。
11.一种双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制系统，其特征在于：
所述自动控制系统包括：存储器和控制器；
所述存储器，存储有可执行指令；
所述控制器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1至10任一所述的双层结构碳三液相加氢反应器的自动控制方法；
所述存储器、控制器均设置于碳三液相加氢反应器的集散控制系统或与集散控制系统相连的服务器中。
12.根据权利要求11所述的自动控制系统，其特征在于，
所述控制器包括：上部床层控制器和下部床层控制器，所述上部床层控制器用于控制上部床层，所述下部床层控制器用于控制下部床层。
13.一种采用如权利要求11或12所述的自动控制系统的双层结构碳三液相加氢反应器，其特征在于，包括反应器筒体、预分配器、气液分配盘、上部床层、氢气分布器、二次气液分配盘和下部床层；
所述预分配器、气液分配盘、上部床层、氢气分布器、二次气液分配盘和下部床层由上至下依次设置在反应器筒体内；所述氢气分布器与外部配氢管线连接。
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