PL82832B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Universal Oil Products Company, Des Plaines Illinois (Stany Zjednoczone Ameryki) Uklad automatycznej regulacji procesu odwodornienia etylobenzenu i reformowania weglowodorów oraz sposób automatycznej regulacji procesu odwodornienia etylobenzenu i reformowania weglowodorów i Przedmiotem wynalazku jest uklad automatycz¬ nej regulacji procesu odwodornienia etylobenzenu i reformowania weglowodorów oraz sposób prowa¬ dzenia tych procesów.Szczególnie przedmiotem wynalazku jest uklad i sposób utrzymywania pozadanych wartosci stop¬ nia konwersji i optymalizacji wskaznika selektyw¬ nosci poprzez oddzialywania na intensywnosc prze¬ biegu reakcji. Wynalazek odnosi sie do procesów przemiany, w których surowiec przechodzi przez co najmniej dwie strefy reakcji i po przynajmniej czesciowym przeksztalceniu w produkt wyjsciowy, poddawany jest analizie skladu. Analiza ta ma na celu okreslenie wskaznika selektywnosci oraz sto¬ pnia konwersji. Wskaznik selektywnosci moze byc, na przyklad, okreslony stosunkiem produktu nie¬ pozadanego do produktu pozadanego.Regulator optymalny optymalizuje wskaznik se¬ lektywnosci a sygnal regulatora optymalnego i re¬ gulatora rejestrujacego stopien konwersji ustawia odpowiednia intensywnosc strefy reakcji. Typowym procesem przeksztalcania jest reformowanie kata¬ lityczne, w którym weglowodory naftenowe naj¬ czesciej nafta, w obecnosci wodoru przechodza przez strefe reakcji zawierajaca jako katalizator metal szlachetny. Innym procesem, w którym uklad wedlug wynalazku moze byc stosowany jest od- wodornienie etylobenzenu na styren. Pozostale pro¬ cesy, w których ma zastosowanie wynalazek, to krakowanie termiczne, krakowanie katalityczne, hy- 2 drokrakowanie termiczne, hydrbkrakowanie kata¬ lityczne, izomeryzacja, alkylowanie, polimeryzacja itp.W czasie reformowania zachodza cztery odrebne 5 reakcje chemiczne to jest odwodornienie weglo¬ wodorów naftenowych na aromatyczne, dehytirocy- klizacja parafin na weglowodory aromatyczne, hy- drokrakowanie wielkoczasteczkowych, ciezkich we¬ glowodorów na weglowodory o nizszym ciezarze io czasteczkowym, oraz izomeryzacja normalnych we¬ glowodorów parafinowych na parafiny o tym sa¬ mym ciezarze czasteczkowym.Kazda z tych reakcji powoduje zwiekszenie za¬ wartosci weglowodorów wysokooktanowych kosz- 15 tem weglowodorów niskooktanowych i jednoczes¬ nie w rózny sposób oddzialywuje na wielkosci uzy¬ sku produktu koncowego, najczesciej cieczy. Przy reformowaniu pozadane jest takie sterowanie in¬ tensywnoscia przebiegu reakcji, aby uzyskac ma- 20 ksymalna liczbe oktanowa oraz ilosc produktu kon¬ cowego, a jednoczesnie minimalna ilosc gazów pa¬ rafinowych, metanu, etanu i propanu.Odwodornienie weglowodorów naftenowych na weglowodory aromatyczne jest intensyfikowana 25 przez obnizone cisnienie. Dyhydrocyklizacja para¬ fin na weglowodory aromatyczne jest intensyfiko¬ wana przez obnizenie cisnienia i podwyzszenie tem¬ peratury. Hydrokrakowanie przebiega intensywnie przy wysokimi cisnieniu, wysokiej temperaturze 30 oraz przy dlugim okresie czasu kontaktu z kata- 8283282832 lizatorem. Izomeryzacja przebiega intensywnie w srednich temperaturach i w obecnosci katalizatora o znacznie wyzszej, od normalnej, zawartosci chlo¬ rowca. Poniewaz weglowodory aromatyczne posia¬ daja znacznie wyzsza liczbe oktanowa w porów¬ naniu z innymi weglowodorami o tym samym cie¬ zarze czasteczkowym, dazy sie* do utrzymywania, przy reformowaniu katalitycznym, wyzszej tempe¬ ratury i nizszego cisnienia dla zwiekszenia zawar¬ tosci weglowodorów aromatycznych w benzynie.Zakres stosowanych temperatur zawiera sie w gra¬ nicach 454—566°C, a cisnienia w granicach 7,8 do 28 atm.Przy reformowaniu, operator w sposób ciagly kontroluje liczbe oktanowa produktu. Jezeli liczba oktanowa produktu wykazuje odchylke od pozada¬ nej wartosci — operator kompensuje odchylke po¬ przez reczne sterowanie przebiegiem reakcji.Zwyi^^frSfbrmowa^niei prowadzone jest w tem¬ peraturze^ nieco wyzszej od optymalnej, w celu za¬ pewnienia wymaganej liczby oktanowej produktu.Ten sposób prowadzenia procesu .reformowania jest kosztowny, poniewaz zwiekszenie liczby oktanowej wiaze sie ze zmniejszeniem uzysku gotowego pro¬ duktu. Ostatnio w przemysle rafineryjnym zaczeto stosowac automatyczne sterowanie procesu oparte na regulacji temperatury przemiany odpowiednio do wymaganej liczby oktanowej.Znany jest analizator liczby oktanowej „Moni- rex", który umozliwia szybka i dokladna analize produktu. Przy pomocy tego przyrzadu mozna nie¬ co podniesc wydajnosc procesu poprzez stale utrzy¬ mywanie, jednak bez przekraczania, pozadanej licz¬ by oktanowej produktu.Poniewaz benzyna ma wieksza wartosc niz po¬ zostale koncowe skladniki procesu reformowania, korzystne jest zwiekszanie zawartosci benzyny w produkcie koncowym. Prowadzenie procesu przy niskim cisnieniu wplywa na wzrost cieczy (benzy¬ ny), lecz jednoczesnie znacznie skraca zywotnosc katalizatora.Innym sposobem zmiany uzysku cieczy jest po¬ dzial calej masy katalizatora na poszczególne re¬ aktory odpowiednio do skladu i wlasnosci aktual¬ nie przerabianego surowca. Zgodnie z ogólna za¬ sada, ze im wieksza jest zawartosc weglowodorów naftenowych w surowcu, tym wiecej katalizatora powinno byc w dalszych lub koncowych reakto¬ rach, a mniej w poczatkowych. Jednakze zmiana rozkladu katalizatora jest bardzo trudna do prze¬ prowadzenia w istniejacych juz liniach technolo¬ gicznych. Ponadto, w wielu przypadkach w jednej linii prowadzi sie reformowanie wielu rózniacych sie od siebie skladem, surowców i dlatego nie mozna ustalic optymalnego rozkladu katalizatora odpowiedniego dla wszystkich przetwarzanych su¬ rowców. Stwierdzono, ze nawet jesli cisnienie, typ katalizatora oraz jego rozklad zostaly ustalone ale nie odpowiadaja optimum dla danego procesu, to przebieg procesu mozna udoskonalic przez regulo-: wanie intensywnosci przebiegu reakcji w poszcze¬ gólnych strefach reakcji.Przykladowo, w urzadzeniu, którego pierwszy re¬ aktor zawiera zbyt duzo katalizatora aby reakcja przebiegala w sposób optymalny, niewlasciwy roz¬ klad katalizatora moze byc skompensowany przez odpowiednia korekcje temperatury pracy reaktora.Obnizenie temperatury reaktora kompensuje w pewnym stopniu nadmiar zawartego w nim kata- 5 lizatora.Jezeli istnieje potrzeba przetwarzania surowców o niejednolitych wlasnosciach, mozna zaprojekto¬ wac linie technologiczna, która umozliwi reformo¬ wanie kazdego typu surowca. Jezeli przy tym dy- »io sponuje sie urzadzeniem automatycznieokreslajacym najkorzystniejsza ze wzgledu na przetwarzany su¬ rowiec temperature w poszczególnych reaktorach, mozna optymalnie wykorzystac kazdy rodzaj prze¬ twarzanego surowca. 15 Innym szeroko stosowanym procesem przetwa¬ rzania weglowodorów jest odwodornienie etyloben¬ zenu na styren. Mieszanina etylobenzenu oraz pa¬ ry przepuszczana jest przez pierwsze zloze katali¬ zatora. Poniewaz reakcja ma charakter endoter- 20 miczny, konieczne jest ponowne dodanie goracej pary przed skierowaniem strumienia reagenta do nastepnego zloza katalizatora. Uzycie dwu lub wiecej reaktorów podyktowane jest koniecznoscia ogrzania etylobenzenu do temperatury dostatecznej 25 dla przejscia w styren, lecz nizszej od temperatury krakowania.Idealnym ukladem bylby uklad 10-ciu, 40-tu lub wiecej reaktorów w linii, przy dodawaniu niewiel¬ kich ilosci pary przegrzanej miedzy poszczególny- 30 mi reaktorami. Temperatury poszczególnych reak¬ torów w linii bylyby prawie równe sobie, co ozna¬ czaloby optymalne wytwarzanie styrenu przy mini¬ malnej zawartosci produktów ubocznych. Jednak¬ ze, tak bardzo zlozony proces nie jest mozliwy do 35 realizacji ze wzgledów ekonomicznych.Zwykle stosuje sie dwa lub trzy zloza kataliza¬ tora. Wtedy zasadniczym problemem który trzeba rozwiazac jest jak duzo pary nalezy dodac do kaz¬ dego zloza przy zastosowaniu zestawu trójstopnio¬ wo wego odwodornienia etylobenzenu. Ilosc materialu przechodzaca przez kolejne zloza wzrasta, ze wzgle¬ du na dodatek pary przegrzanej, a wiec konieczne jest dodawanie stale wiekszych dawek pary dla ogrzania strumienia reagenta o 1°C. Dodatkowa 45 masa przeplywajacego strumienia spelnia równiez role akumulatora ciepla, dzieki czemu zmniejsza sie spadek temperatury strumienia w nastepnym kolejnym zlozu. Ponadto sklad strumienia reagenta ulega stalej zmianie, zawartosc procentowa styrenu 50 wzrasta, podczas gdy zawartosc etylobenzenu ma¬ leje.Operatorzy prowadzacy operacje instynktownie odczuwaja, ze musza byc jakies optymalne ilosci pary dostarczanej do kazdego z trzech zlóz, jed- 55 nakze ilosci te sa bardzo trudne do ustalenia.Skrajny przypadek rozdzialu pary, przy którym 90% calkowitej ilosci pary doprowadzane jest do pierwszego zloza, a po 5% do kazdego z pozo¬ stalych dwu, powoduje znaczne przegrzanie etylo- 60 benzenu w pierwszym zlozu. Towarzyszy temu rów¬ niez nadmierne krakowanie. W drugim skrajnym przypadku, gdy po 5% ilosci pary dostarczane jest do dwu pierwszych zlóz, a 90% do trzeciego zloza, nastepuje przegrzanie etylobenzenu w ostatnim zlo- 65 iu, oraz wytworzenie prawie równej ilosci produk-5 82832 6 tów ubocznych i produktu zasadniczego. Stad tez operatorzy staraja sie wybrac najlepsze ich zda¬ niem rozwiazanie, to jest rozwiazanie posrednie miedzy tymi dwoma skrajnymi przypadkami opty- malnosci wytwarzania styrenu. W sposobie tym wystepuje oczywiscie jeszcze jeden dodatkowy wa¬ runek — utrzymanie wymaganej dziennej ilosci produkowanego styrenu co jest trudne do osia¬ gniecia.Celem wynalazku jest usuniecie opisanych wad i niedogodnosci w istniejacych juz liniach techno¬ logicznych.A zadaniem wynalazku jest opracowanie ukladu automatycznej optymalizacji prowadzenia procesu przetwarzania w istniejacych juz liniach technolo¬ gicznych to jest ukladu do automatycznego stero¬ wania stopnia intensywnosci reakcji w poszcze¬ gólnych strefach reakcji w celu utrzymania poza¬ danego stopnia konwersji surowca oraz optymali¬ zacji uzysku produktu koncowego.Zadaniem wynalazku jest równiez opracowanie sposobu automatycznego, prowadzenia sterowania procesem przemiany, zwlaszcza przemiany etylo- benzenu w styren w wielostopniowych reaktorach oraz reformingu benzyny z. weglowodorów równiez w reaktorach wielostopniowych.Zadanie to rozwiazano przez opracowanie ukla¬ du automatycznej regulacji procesu, w którym strumien reagenta przechodzi kolejno przez co naj¬ mniej dwa reaktory i który dzieki zastosowaniu automatycznej regulacji zapewnia utrzymanie po¬ zadanego stopnia konwersji surowca oraz optymal¬ ny uzysk produktu koncowego.Uklad automatycznej regulacji zawiera nastepu¬ jace elementy. Regulator dla kazdego z reaktorów, regulujacy przynajmniej jeden z parametrów re¬ akcji wplywajacych na jej intensyfikacje i zaopa¬ trzony w wejscie wartosci zadanej regulacji. Urza¬ dzenie do analizy strumienia wyplywajacego z o- statniego, koncowego reaktora. Urzadzenie wska¬ zujace uzysk polaczone z urzadzeniem analizuja¬ cym i wytwarzajace sygnal wskaznika uzysku. Re¬ gulator optymalny polaczony z urzadzeniem wskaz¬ nika uzysku i zawierajacy maszyne matematyczna, która analizuje wskaznik uzysku i wypracowuje sygnal optymalizacji, nazwany tu pierwszym, dla kazdej strefy reakcji. Regulator stopnia konwersji przylaczony do urzadzenia analizujacego i wypra¬ cowujacy sygnal stopnia konwersji, nazwany tu drugim sygnalem, dla kazdej strefy reakcji. Urza¬ dzenie przylaczone do regulatora optymalnego, do urzadzenia wskaznika uzysku oraz do regulatora intensyfikujacego reakcje, które przez polaczenie sygnalu pierwszego z drugim wytwarza sygnal war¬ tosci zadanej dla kazdego z regulatorów intensy¬ fikujacych reakcje.W jednym z przykladów wykonania przedmiotu wynalazku sygnal wskaznika uzysku jest funkcja ilosci pozadanego i niepozadanego produktu w stru¬ mieniu wyplywajacym, mianowicie jest stosunkiem ilosci produktu niepozadanego do produktu poza¬ danego. Regulator optymalny okresla dla kazdego z regulatorów intensyfikujacych reakcje, pierwszy sygnal powodujacy minimalizacje tego stosunku.Regulator intensyfikujacy reakcje spelnia swe za¬ danie przez wlasciwy dobór temperatury w strefie reakcji lub cisnienia, lub tez wielkosci strumienia reagenta wplywajacego do strefy reakcji.Stopien konwersji, w znaczeniu uzytym w opi¬ sie, moze oznaczac 9/o surowca przetworzonego w pozadany produkt, lub tez inna wlasnosc produktu, jak np. liczbe oktanowa.Jeden z przykladów wykonania sposobu wedlug wynalazku przewiduje prowadzenie procesu odwo- dprnienia etylobenzenu zmieszanego z para w co najmniej dwu strefach reakcji katalitycznej. W tym przykladzie sygnal wskaznika uzysku jest funkcja stosunku benzenu i toluenu do styrenu w konco¬ wym produkcie. Dla uzyskania optymalnego uzy¬ sku wartosc tego stosunku powinna byc minimal¬ na. Stopien konwersji jest to stosunek ilosci wy¬ tworzonego styrenu do zawartosci etylobenzenu w surowcu. Jesli pozadana jest konwersja etyloben¬ zenu w 80*/#-tach, to wytworzone zostanie 80 moli styrenu z kazdych 100 moli etylobenzenu w surow¬ cu. Czesc etylobenzenu moze pozostac nieprzetwo¬ rzona, czesc moze ulec krakowaniu, lecz 80 moli styrenu musi byc wytworzone, aby pozadany sto¬ pien konwersji zostal osiagniety. W celu wytwo¬ rzenia drugiego sygnalu lub sygnalu konwersji mozna zastosowac regulator proporcjonalny porów¬ nujacy aktualna rzeczywista wartosc stopnia kon¬ wersji z wartoscia pozadana równa 80f/t.Korzystnym sposobem wplywania na stopnien konwersji jest regulacja strumienia pary wplywa¬ jacego do poszczególnych zlóz reaktora. Tak wiec* w ukladzie sterowania wedlug wynalazku zasto¬ sowano regulacje strumienia pary wplywajacej do kazdego reaktora. Jest to posrednia droga regula¬ cji temperatury reakcji lub stopnia intensywnosci przebiegu reakcji. Regulator optymalny zmienia rozdzial pary do poszczególnych reaktorów. Ta zmiana rozdzialu pary w celu minimalizacji wy¬ twarzania benzenu i toluenu, to jest optymalizacji wskaznika uzysku -PI, odbywa sie pod wplywem pierwszego sygnalu. Drugi sygnal, sygnal stopnia konwersji, zapewnia, ze co najmniej 80 moli sty¬ renu powstaje ze 100 moli surowca etylobenzenu.Tak wiec, wplywajacy do reaktora strumien pary jest regulowany tak, aby utrzymac stala ilosc wy¬ twarzanego styrenu przy minimalnej ilosci benze¬ nu i toluenu. Zostanie to szczególowo opisane w przedstawionych przykladach wykonania.Inny przyklad wykonania wynalazku odnosi sie do procesu reformowania weglowodorów, w któ¬ rych surowiec przechodzi przez co najmniej dwie strefy reakcji katalitycznej.Przedmiot.wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat technologiczny ukladu z dwie¬ ma strefami reakcji, w których reguluje sie tem¬ perature wlotowa reagenta, fig. 2 — hipotetyczne krzywe przebiegu pracy zespolu 2-u reaktorów, fig. 3 — schemat reaktora stosowanego do odwodor- nienia etylobenzenu na styren z ukladem automa¬ tycznej regulacji wedlug wynalazku, fig. 4 — sche¬ mat technologiczny reformowania katalitycznego z zastosowaniem ukladu regulacji wedlug wynalazku.W typowej linii technologicznej, której schemat przedstawia fig. 1, reaktory 1 i 1' sa reaktorami 10 15 20 25 30 35 40 45 60 55 607 82832 8 stosowanymi w takich procesach jak, reformowa¬ nie, dehydrogenizacja etylobenzenu, krakowanie termiczne, krakowanie katalityczne, hydrokrako- wanie termiczne, hydrokrakowanie katalityczne, izomeryzacja, alkilowanie, polimeryzacja itp. Su¬ rowiec do nagrzewnicy 4 wprowadza sie przewo¬ dem 2. Nagrzewnica 4 moze byc zwyklym wymien¬ nikiem ciepla lub tez, jak pokazano na rysunku jest piecem z bezposrednim spalaniem paliwa do¬ starczanego przewodem 6 do palnika 5, Surowiec nagrzewa sie w wezownicy 7 i wprowadzony zo¬ staje do reaktora 1 przez przewód 2. Stad strumien surowca poprzez przewód 3' wplywa do nagrzew¬ nicy 4'. Ponownie nagrzana mieszanina wplywa do strefy reakcji w reaktorze 1 przez króciec wloto¬ wy 34. Stad strumien reagenta wyplywa przez przewód 3 do zbiorników, lub do dalszych stopni przetwarzania. Intensywnosc reakcji w kazdym z reaktorów reguluje sie poprzez regulacje tempera¬ tury w strumieniu czynnika wplywajacego do re¬ aktora.Temperatura czynnika wplywajacego do reaktora regulowana jest poprzez zmiane doplywu paliwa do palników 5 oraz 5'. Paliwo wplywa przewodami 6 i 6'. Mierniki przeplywu 9 i 9', uwidocznione na rysunku jako kryzy, przekazuja sygnaly przewo¬ dami 10 i 10' do regulatorów przeplywu 12 i 12'.Regulatory przeplywu przekazuja sygnal wyjscio¬ wy do zaworów regulacyjnych 8 i 8' przez prze¬ wody 13 i 13'. Wartosci zadane regulatorem prze¬ plywu 12 i 12' ustalane sa przez regulatory tempe¬ ratury — TC, 14, 14', które otrzymuja sygnaly od termopar lub innego rodzaju mierników tempera¬ tury 15 i 15' umieszczonych w przewodach dopro¬ wadzajacych 2 i 34.Przez analizator 18 przeplywa ciagle za posred¬ nictwem przewodu 19 czesc strumienia wylotowego opuszczajacego ostatni reaktor. Analizator 18 moze byc chromatografem, miernikiem liczby oktanowej z ciaglym pomiarem, miernikiem calkowitego nate¬ zenia wyplywu przewodem 3, lub tez moze stanowic polaczenie tych urzadzen. Analizator 18 wytwarza co najmniej dwa sygnaly, sygnal stopnia konwersji i sygnal wskaznika uzysku. Sygnal stopnia kon¬ wersji podawany jest przewodem 20 do regulatora, rejestrujacego 21, w którym wartosc zadana nasta¬ wiona jest jako okreslona wartosc stopnia konwer¬ sji.Jesli produktem wyjsciowym jest benzyna o o- kreslonej liczbie oktanowej, regulator 21 rejestruje liczbe oktanowa. Sygnal wyjsciowy z regulatora 21 podawany jest przez przewód 23 do wzmacniaczy sumujacych 24 i 24'. Sygnaly wyjsciowe ze wzma¬ cniaczy sumujacych 24 i 24' utworzone z sygna¬ lów konwersji, od regulatora 21 i sygnalu opty¬ malizacji, od regulatora optymalnego 30, podawa¬ ne sa przewodami 25, 25' jako wartosci zadane dla regulatorów temperatury 14, 14'.Analizator 18 wytwarza sygnaly konieczne do okreslenia PI — wskaznika uzysku. Wskaznik uzy¬ sku PI moze byc funkcja ilosci produktów ubocz¬ nych. Jako analizator moze byc uzyty chromato¬ graf okreslajacy ilosci pozadanego i niepozadanego produktu w strumieniu wyplywowym. Oba sygnaly konieczne do okreslenia wskaznika uzysku poda¬ wane sa przewodami 26 i 27 do urzadzenia wy¬ znaczajacego wartosc PI — wskaznika uzysku. Jesli sygnalem wyjsciowym analizatora 18 jest na przy¬ klad sygnal odpowiadajacy natezeniu przeplywu 5 strumienia, sygnal ten jest przekazany bezposred¬ nio do regulatora optymalnego 30. Jako urzadzenie wyznaczajace wartosc PI moze byc zastosowany wzmacniacz operacyjny — przystawka dzielaca przeplyw, który okresla stosunek niepozadanego do pozadanego produktu w strumieniu czynnika wy¬ plywajacego ze strefy reakcji. Sygnal ten podawa¬ ny jest przewodem 29 do regulatora optymalne¬ go 30.Regulator optymalny, podaje sygnal wyjsciowy przewodami 31 i 33 do wzmacniaczy sumujacych 24, 24'. Tak wiec, sygnaly przekazywane prze¬ wodami 31 i 33 sa sygnalami regulacji wskaznika uzysku PI po optymalizacji a sygnal podawany przewodem 23 jest sygnalem regulacji stopnia kon¬ wersji. Powyzsze sygnaly sa sumowane we wzma¬ cniaczach sumujacych 24 i 24' i przekazywane da¬ lej przewodami 25 i 25' do regulatorów tempera¬ tury TC, 14 i 14' jako zadane wartosci regulacji.Regulator optymalny wyposazony jest w maszyne matematyczna dla przetworzenia sygnalu okresla¬ jacego PI podawanego przewodem 29 oraz dla wy¬ tworzenia sygnalu wyjsciowego okreslajacego opty¬ malne warunki przebiegu reakcji w kazdym z reak¬ torów.Regulator optymalny 30 jest znanym urzadze¬ niem, które maksymalizuje lub minimalizuje mie¬ rzone wartosci charakteryzujace przebieg procesu-.Zalozywszy na przyklad, ze wskaznik uzysku PI reaktora jest stosunkiem niepozadanego do poza¬ danego produktu i ze stosunek ten zmienia sie wraz ze zmianami wielkosci dostarczanego do reaktora ciepla, lub zmianami temperatury w kazdej ze stref reakcji, stosunek ten ma wartosc minimalna, dla kazdej ze stref, jak pokazano na fig. 2, na osi odcietych przedstawiono dostarczane cieplo lub temperature, a na osi rzednych szukany stosunek: Jezeli w strefie 1 reakcji panuja warunki odpo¬ wiadajace punktowi a, a w strefie 1' panuja wa¬ runki odpowiadajace punktowi d, to regulator optymalny wytworzy sygnaly wyjsciowe zmienia¬ jace w taki sposób wartosci zadane regulatorów temperatury TC, ze stosunek zblizy sie do punktów b oraz c, to znaczy do minimów krzywych; Analogicznie, jesli w strefie 1 panuja warunki odpowiadajace punktowi c, a w strefie 1' — wa¬ runki odpowiadajace punktowi f, regulator opty¬ malny zmienia warunki pracy reaktora w kierun¬ ku zmniejszenia stosunku. Nie ma przy tym zna¬ czenia, czy optymalne warunki rzeczywiscie ist¬ nieja, lub tez w którym punkcie istnieja. Regu¬ lator zawsze wysyla sygnaly dzialajace w kierunku poprawy warunków przebiegu reakcji.Znanych jest wiele typów regulatorów opty¬ malnych, zasadniczo regulator ten jest matematycz¬ na maszyna analogowa i dziala na zasadzie wpro¬ wadzania sygnalów próbnych o malych wartosciach i obserwacji zmian wywolanych tymi sygnalami.W ten sposób regulator opracowuje wartosci sy¬ gnalu wyjsciowego konieczne do osiagniecia opty¬ malnych warunków pracy. Regulator optymalny 15 20 25 35 30 40 45 50 55 609 82832 10 moze wykorzystywac dane kazdego ze strumieni wyplywowych lub tylko strumienia. wyplywajacego z ostatniego reaktora. W przypadku, gdy wykorzy¬ stuje sie dane charakteryzujace strumien produk¬ tów wyplywajacy z ostatniego reaktora, próbne sy- 5 gnaly zmieniajace warunki w strefach reakcji wprowadza sie niejednoczesnie, lecz rozdzielnie tak, aby regulator mógl ustalic wplyw poszczególnych sygnalów próbnych na zmiany wskaznika uzysku.Jezeli stopien konwersji jest okreslony stosun- 10 kiem ilosci produktu do ilosci nieprzereagowanych skladników w strumieniu wyplywajacego czynnika, to analizator 18 podaje przewodem 20 sygnal od¬ powiadajacy tej wartosci. Regulator 21 przekazuje sygnal przez przewód 23 do wzmacniaczy sumu- 15 jacych 24 i 24'.Sygnal konwersji jest drugim skladnikiem su¬ marycznego sygnalu wartosci zadanej regulatorów temperatury TC. Sygnal ten zapewnia intensywnosc przebiegu reakcji konieczna do wytwarzania • zada- 20 nej ilosci produktu. Korzystnie sygnaly wyjsciowe regulatora 21 sa wysylane w takich odstepach cza¬ sowych, aby wywolane nimi zmiany nie nakladaly sie na zmiany wywolane przez regulator optymal¬ ny 30. Dzieki temu sposób oddzialywania tych sy- 25 gnalów na wskaznik uzysku moze byc latwo usta¬ lony.Fig. 3 przedstawia schemat trzystopniowego reak¬ tora 51 do hydrogenizacji etylobenzenu na styren z trzema strefami katalizy A, B i C. Jako katali- 30 zator korzystnie stosuje sie zelazo aktywowane al¬ kaliami (promotor). Moze byc uzyty katalizator o nastepujacym skladzie wagowym: 85% tlenku ze¬ laza, 2% dwuchromianu, 128/o wodorotlenku pota¬ su, l°/» wodorotlenku sodu. Inny z mozliwych do 35 zastosowania katalizatorów ma sklad wagowy: 90Vo tlenku zelaza, 46/» dwuchromianu i 6tyo weglanu, potasu. Mozna uzyc równiez wiele innych katali¬ zatorów.Ilosci katalizatora w poszczególnych zlozach mo- 40 ga byc bardzo rózne. Zwykle ilosc katalizatora oznacza sie glebokoscia zloza, które moze sie wa¬ hac od 15 cm do 18 m, najczesciej jednak od 0,6 do 1,8 m.Cisnienie w reaktorze moze byc zarówno nizsze 45 jak i wyzsze od atmosferycznego. Korzystne jest stosowanie pojedynczego reaktora z wieloma zlo¬ zami katalizatora, jednak mozna równiez stosowac kilka reaktorów z pojedynczymi zlozami.W czasie gdy reagent przeplywa przez pierwsze 50 zloze katalizatora w wyniku endotermicznego prze¬ biegu reakcji, jego temperatura obniza sie nawet 0 55°C. Równiez i cisnienie przy przejsciu reagen¬ ta przez zloze katalizatora, spada nawet o okolo 0,7 atm, czesto od 0,14 do 0,41atm. « Pare przegrzana o temperaturze ok. 760°C wpro¬ wadza sie do reaktora przez przewód pary 85 i kró- ciec wlotowy 52 w ilosci okolo 0,65 kg pary na 1 kg etylobenzenu. Mieszanina pary i etylobenzenu o temperaturze okolo 649°C wplywa do strefy re- 60 akcji oznaczonej jako A. Drugi przewód pary 85' wprowadza pare o temperaturze okolo 816°C do obszaru polozonego miedzy strefami reakcji A i B w ilosci okolo 1 do 1,2 kg pary na 1 kg reagenta wyplywajacego z obszaru A w celu podniesienia 65 jego temperatury. Trzecim przewodem pary 85" wprowadza sie pare o temperaturze 816°C w ilosci 0,80 kg do 1,35 kg pary na 1 kg reagenta wyply¬ wajacego z obszaru B. Przez króciec wylotowy 53 wyplywa strumien reagenta z ostatniej strefy re¬ akcji.Na regulatory temperatury TC 64, 64' i 64" po¬ przez przewody 67, 67' i 67" podawane sa sygnaly zalezne od temperatur panujacych na wejsciach 65, 65' i 65" do stref A, B i C reaktora. Regulatory 64, 64' i 64" posiadaja równiez wejscia dla regu¬ lowanej wartosci zadanej regulacji. Regulatory TC wytwarzaja sygnaly stanowiace wartosci zadane dla regulatorów przeplywu FC regulujacych ilosc pary wplywajaca przez zawory regulacyjne 53, 53' i 53".Ilosci pary wplywajace do kazdego z obszarów, mierzone sa kryzami mierniczymi 59, 59', 59"..Sklad produktu na wejsciu 53 z reaktora ozna¬ czany jest w sposób ciagly przez analizator 68 umieszczony na koncu przewodu próbowania 69.Analizator 68 jest chromatografem, który oznacza zawartosc benzenu, toluenu, styrenu oraz etyloben¬ zenu w wyplywajacym z reaktora strumieniu pro¬ duktu. Sygnaly przekazywane sa przewodami 86, 87, 88 i 89 do pamieci operacyjnych M 35, 36, 37 i 38. Korzystnie, pamieci te otrzymuja sygnaly od¬ powiadajace szczytowym zawartosciom benzenu, to¬ luenu, sterenu i etylobenzenu jednakze moga rów¬ niez otrzymywac sygnaly odpowiadajace wartos¬ ciom srednim lub sygnaly odpowiadajace innym okreslonym wartosciom.Sygnaly wyjsciowe pamieci operacyjnej 37 styren i pamieci 38 — etylobenzen, przesylane sa przewo¬ dami 43 i 44 do przystawki dzielacej 15, skad sy¬ gnal ilorazu odpowiadajacy stosunkowi styrenu do etylobenzenu przesylany jest przewodem 70 do re¬ gulatora rejestrujacego 71 regulujacego ten stosu¬ nek. Regulator 71 wytwarza sygnal konwersji na¬ zywany tu drugim sygnalem, który zapewnia, ze z kazdych 100 moli etylobenzenu wytworzonych zostanie 80 moli styrenu. Sygnal wyjsciowy regu¬ latora 71 podawany jest jednoczesnie przewodami 73 na trzy wzmacniacze sumujace 74, 74', 74". Sy¬ gnaly wyjsciowe tych wzmacniaczy sa z kolei po¬ dawane na regulatory temperatury TC przewoda¬ mi 75, 75', 75".Sygnaly wyjsciowe pamieci operacyjnych 35 i 36 przetwarzajacych sygnalu benzenu i toluenu, prze¬ sylane sa przewodami 39 i 40 do wzmacniania su¬ mujacego 46, (który je dodaje i podaje przewodem 41 do przystawki dzielacej 47. Sygnal wyjsciowy pamieci operacyjnej 37 przetwarzajacej sygnal za¬ wartosci styrenu jest równiez przekazywany do przystawki dzielacej 47 przewodem 42. Sygnal wyj¬ sciowy przystawki dzielacej 47, odpowiadajacy sto- B + T sunkowi czyli zawartosci benzenu plus to- S luen do zawartosci styrenu to znaczy wskaznikowi uzysku —PI, podawany jest przewodem 79 do re¬ gulatora optymalnego 80.Regulator optymalny 80 wprowadza niewielkie zmiany w przebiegu procesu regulacji przez regu¬ latory temperatury TC, obserwuje wplyw tych zmian na wartosci PI — wskaznika uzysku, oraz11 82832 12 okresla wartosc wlasnego sygnalu wyjsciowego dla kazdej ze stref reakcji, niezbedna do osiagniecia optymalnych warunków przebiegu reakcji, to jest B + T minimalizacji stosunku Sygnaly wyjsciowe, o sygnaly optymalizacji lub zgodnie z przyjeta po¬ wyzej terminologia pierwsze sygnaly, przesylane sa przewodami 81, 81' i 81", do wzmacniaczy sumu¬ jacych 74, 74', 74". Sygnaly wyjsciowe wzmacnia¬ czy sumujacych stanowia wartosci zadane, regu¬ lacji dla regulatorów temperatury TC 64, 64', 64" i wplywaja na ilosc pary wplywajacej do stref reakcji A, B i C.Sygnaly regulatora optymalnego podawane sa do ukladu regulacji w ten sposób, aby powodowane nimi zmiany nie sumowaly sie ze zmianami poda¬ wanymi przez nastepne kolejne sygnaly regulatora.Spelnienie powyzszego warunku umozliwia okre¬ slenie takiej wartosci sygnalu, która powoduje po¬ zadana zmiane PI — wskaznika uzysku.Sygnaly wyjsciowe regulatora rejestrujacego 71 równiez skladaja sie na wartosci zadane regulato¬ rów temperatury TC, co zapewnia utrzymanie po¬ zadanej wartosci stosunku styrenu do etylobenze- nu. Korzystnie, regulator 71 wysyla sygnaly zmian w takim czasie, ze nakladaja sie one na sygnaly regulatora optymalnego 80, dzieki czemu regulator ten moze okreslic wplyw wlasnych sygnalów wyj- B + T sciowych na wartosci stosunku S Fig. 4 przedstawia schemat technologiczny zesta¬ wu do reformowania katalitycznego z zastosowa¬ niem ukladu regulacji wedlug wynalazku. Prze¬ wodem 100 wplywaja do reformingu weglowodory naftenowe o niskiej liczbie oktanowej.Heforming jest dodatkowo zasilany przez prze¬ wód 99 recyrkulowanym strumieniem weglowodo¬ rów z zawartoscia metanu, etanu i propanu oraz sladami ciezszych weglowodorów. Otizymana mie¬ szanina przechodzi przez ogrzewacz 104, który mo¬ ze byc wymiennikiem ciepla, lub, jak pokazano na rysunku, piecem bezposredniego spalania. Miesza¬ nina ogrzewana jest w wezownicy 107 i wyplywa przewodem 102 majac temperature okolo 482 do 538°C. Goraca mieszanina wplywa do reaktora 101 pod cisnieniem okolo 21,4 atm. W reaktorze tym, zawierajacym jako katalizator korzystnie metal szlachetny, mieszanina przetwarzana jest na we¬ glowodory o wyzszej liczbie oktanowej. Przemia¬ na ma charakter endotermiczny, tak, ze miesza¬ nina opuszczajac strefe reakcji przewodem 150 ma temperature 11 do 83°C nizsza od temperatury na wejsciu. Przewodem 150 strumien wyplywa¬ jacy wchodzi do ogrzewacza 154.W wezownicy 157 strumien reagenta nagrzewa sie do temperatury okolo 482°C do 538°C i przecho¬ dzi do reaktora 151 równiez zawierajacego kata¬ lizator. Mieszanina opuszcza reaktor 151 przewo¬ dem 103 przy temperaturze nieco nizszej i trafia do wymiennika ciepla 135, gdzie ulega oziebieniu do temperatury okolo 16 do 49°C. Ciekle, w nor¬ malnej temperaturze skladniki ulegaja kondensa¬ cji. Nastepnie przewodem 137 mieszanina wchodzi do rozdzielacza 136. Cisnienie w rozdzielaczu 136 jest nieco nizsze niz w reaktorze, zwykle okolo 18 atm. Faza lotna zostaje odprowadzona prze¬ wodem 99 do niepokazanego na rysunku kompre¬ sora i nastepnie recyrkulowana do przewodu 100. 5 Nieskroplony gaz, glównie wodór doprowadza¬ ny zostaje przewodem 140 i odpowiednio wyko¬ rzystany w procesie rafinacji. Faze ciekla zawie¬ rajaca rozpuszczone skladniki gazowe odprowadza sie przewodem 141 poprzez zawór regulacyjny 142 do dalszej przeróbki.Przewodami 106 i 156 dostarcza sie paliwo do palników 105 i 155. Paliwo spala sie i ogrzewa przez promieniowanie i konwekcje strumien rea¬ genta w wezownicach 107 i 157.Temperature reaktorów reguluje sie przez zmia¬ ne zasilania palników paliwem. Kryzy miernicze 109 i 109' przewodami 110 i 110' przekazuja sygna¬ ly wielkosci przeplywu do regulatorów przeply¬ wu 112 i 112'. Regulatory przeplywu 112 i 112' przesylaja przewodami 113 i 113' sygnaly do za¬ worów regulacyjnych 108 i 108'. Wartosci zadane regulatorów przeplywu 112, 112' ustalane sa przez regulatory temperatury TC 114, 114', które otrzy¬ muja sygnaly odpowiadajace temperaturom wej¬ sciowym reaktorów, od termopar 115 i 115' umiesz¬ czonych w przewodach doprowadzajacych 102 i 152.Monitor 118 liczby oktanowej sluzy do ciaglego pomiaru liczby oktanowej w przewodzie 143 po¬ przez przewód próbkowania 119, który dostarcza do monitora próbke cieklej fazy strumienia wy¬ plywajacego z reaktora. Próbka zostaje wydzie¬ lona i doprowadzona do analizatora lub monitora liczby oktanowej bez dekompresji to jest przy za¬ chowaniu tego samego cisnienia. Korzystnie mo¬ nitor liczby oktanowej dziala w oparciu o genera¬ tor stabilizowanego „zimnego plomienia" z utrzy¬ mywanym w stalym polozeniu czolem plomienia.Sygnal wyjsciowy monitora jest sygnalem kon¬ wersji lub zgodnie z przyjeta tu terminologia, drugim sygnalem. Sygnal ten przekazany zostaje przewodem 120 do regulatora rejestrujacego 121.Przy spadku liczby oktanowej regulator 121 po¬ woduje wzrost temperatury na wejsciu reaktora.Regulator 121 przylaczony jest przewodami 131 do wzmacniaczy sumujacych 124, 124', a przewodami 125, 125' do regulatorów temperatury 114 i 114'.Wzmacniacze sumujace 124, 124' lacza sygnaly z regulatorem 121 i regulatora optymalnego 130.Regulatory temperatury 114 i 114' powoduja wzrost natezenia wplywu paliwa do nagrzewnicy 104 i 154 co zwieksza doplyw ciepla do wezownic 107 i 157 i z kolei powoduje wzrost temperatury wejsciowej reaktora w. celu utrzymania stalej licz¬ by oktanowej produktu.Jesli liczba oktanowa jest zbyt wysoka, dziala¬ nie korekcyjne ukladu regulacji ma przebieg od¬ wrotny do wyzej opisanego. Jakkolwiek dla utrzy¬ mania stalej wartosci liczby oktanowej strumie¬ nia cieklego produktu wystarczy monitor liczby oktanowej Qraz regulator rejestrujacy 121, mozli¬ we jest jeszcze dalsze usprawnienie procesu.Zastosowanie regulatora optymalnego 130 w po¬ laczeniu ze sposobem wedlug wynalazku pozwala nie tylko na utrzymanie stalej liczby oktanowej, lecz równiez wplywa na powiekszenie udzialu cie- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6082832 13 14 klej fazy w strumienia produktu. Regulator opty¬ malny 130 moze byc regulatorem typu poprzed¬ nio opisanego, który niewielkie zaklócenia wpro¬ wadza na wejscie kazdej ze stref reakcji i obser¬ wuje ich wplyw na wskaznik uzysku. W niniej- 5 szym przykladzie wykonania, wskaznik uzysku PI jest funkcja ilosci wytwarzanej fazy cieklej.Kryza miernicza 143 umieszczona w przewodzie 141 ponizej rozdzielacza 136 mierzy natezenie prze¬ plywu fazy cieklej. Sygnal z tego pomiaru przeka- io zywany jest przewodem 144 do pamieci 145, która z kolei przesyla przewodem 146 szczytowe warto¬ sci przeplywu do regulatora optymalnego 130.Równiez wartosci srednie lub przefiltrowane mo¬ ga byc podawane na wejsciu do regulatora opty- is malnego 130. Regulator optymalny wytwarza syg¬ nal optymalizacji nazwany tu pierwszym sygna¬ lem, który przewodami 147, 197 przesylany jest do wzmacniaczy sumujacych 124 i 124'. Wzmacniacze sumujace 124 i 124' sumuja sygnaly z przewo- 20 dów 131 i 147 oraz sygnaly z przewodów 131 i 197 a nastepnie przesylaja sygnaly wyjsciowe przewo¬ dami 125 i 125' na wejscia wartosci zadanych re¬ gulatorów temperatury TC 114 i 114'.Regulator optymalny odbiera sygnaly wskazni- 25 ka uzysku PI i wprowadza niewielkie zmiany temperatury wejsciowej w jednym lub w obu reaktorach. Regulator optymalny odnotowuje wzrost lub spadek wzkaznika uzysku i wytwarza sygnal powodujacy wzrost tego wskaznika. Nie- 30 zaleznie od tego czy wartosc wskaznika uzysku jest w danej chwili maksymalna, regulator opty¬ malny wytwarza zawsze sygnal powodujacy wzrost tego wskaznika. Wzrost wskaznika uzysku wywo¬ lywany przez regulator optymalny odbywa sie bez 35 szkody dla wartosci liczby oktanowej, poniewaz liczba ta jest regulowana regulatorem 121 korzyst¬ nie niezaleznie od regulatora optymalnego.Zakres zastosowania niniejszego wynalazku nie ogranicza sie tylko do ukladu, w którym inten- 40 sywnosc przebiegu reakcji regulowana jest przez regulacje temperatury wejsciowej reaktora. Wy¬ nalazek moze byc zastosowany w ukladzie, w którym intensywnosc przebiegu reakcji regulowa¬ na jest przez zmiane jednego ze skladników mie- 45 szaniny zasilajacej reaktor. Rozwaza sie równiez mozliwosc zastosowania regulatorów temperatury, których wartosci zadane regulacji odpowiadaja spadkom temperatury A T wewnatrz kazdej ze strefreakcji. 5° Wynalazek umozliwia utrzymanie stalych cech produktu koncowego to jest zawartosci styrenu lub liczby oktanowej, a ponadto optymalizuje pro¬ ces to znaczy minimalizuje zawartosc niepozada¬ nego skladnika produktu koncowego lub tez mak- w symalizuje zawartosc fazy cieklej poprzez regu¬ lacje intensywnosci przebiegu reakcji. W celu kompensacji opóznienia czasowego nieuniknione¬ go w duzych obiektach mozna zastosowac prze¬ kazniki, bramki, przekazniki czasowe itp. Sygna- 60 ly z regulatora optymalnego i regulatora rejestru¬ jacego nie musza byc sumowane jednoczesnie, przykladowo regulator rejestrujacy moze podawac sygnaly wartosci zadanej regulacji na regulatory temperatury np. co 30 minut, a regulator opty- w malny np. co 60 minut. Mozna stosowac równiez inne czasokresy.Opisany uklad regulacji wedlug wynalazku ma zastosowanie w takich procesach jak krakowanie termiczne, krakowanie katalityczne, hydrokrako- wanie termiczne, hydrokrakowanie katalityczne, izomeryzacja, alkilowanie, polimeryzacja i podob¬ ne procesy prowadzone z uzyciem reaktora wielo- komorowego. W zakresie niniejszego wynalazku miesci sie równiez jego zastosowanie do linii tech¬ nologicznych zawierajacych wiecej niz dwa lub trzy reaktory.Uklad regulacji wedlug wynalazku moze byc zastosowany do regulacji intensywnosci przebiegu reakcji poprzez zmiane innych niz temperatura wejsciowa, zmiennych parametrów reakcji. Na przyklad przy krakowaniu katalitycznym w war¬ stwie fluidalnej uklad wedlug wynalazku moze regulowac stopien cyrkulacji katalizatora. Przy alkilowaniu mozna regulowac cyrkulacje izobuta- nu. Przy polimeryzacji w obecnosci kwasu fosfo¬ rowego moze byc regulowany przeplyw strumienia olefin do strefy reakcji.W kazdym wypadku regulacja stopnia przemia¬ ny lub intensywnosci przebiegu reakcji przy po¬ mocy ukladu wedlug wynalazku, umozliwia wy¬ twarzanie maksymalnej, mozliwej do wytworze¬ nia ilosci pozadanego produktu.Uklad sterowania wedlug wynalazku moze byc równiez zmodyfikowany w celu przystosowania go do specyficznych warunków danego procesu. Po¬ nizej przedstawiono przyklad mozliwosci takiej modyfikacji.Ogólnie biorac, jakiekolwiek zmiany intensyw¬ nosci przebiegu reakcji wplywaja zarówno na sto¬ pien przemiany, jak i na PI — wskaznik uzysku.Tak wiec, przy procesie odwodornienia etyloben- zenu mozliwa jest zmiana natezenia strumienia pary wplywajacego do kazdego z reaktorów bez wplywu na wytwarzanie zarówno styrenu jak i produktów ubocznych. Podobnie w procesie refor¬ mowania, podniesienie temperatury pracy reak¬ tora spowoduje wzrost liczby oktanowej przy jed¬ noczesnym obnizeniu uzysku. Wobec powyzszego moze byc pozadanym, zastosowanie srodków kom¬ pensujacych w odniesieniu do wzajemnej zalez¬ nosci miedzy przemiana i wskaznikiem uzysku PT.W procesie reformowania moze byc stosowa¬ ny program komputera optymalizujacego, zgodnie z którym spadek liczby oktanowej o 1,0 powinien oznaczac koniecznosc obnizenia uzysku o 0/15V9 objetosciowo. Tak wiec, jesli nominalna liczba oktanowa wynosi 95,0 a regulator optymalny ob¬ nizy temperature w reaktorze zgodnie z normal¬ nym przebiegiem optymalizacji, spowoduje to zwiekszenie uzysku i zmniejszenie liczby oktano* wej. Nie zawsze prowadzi to do optymalizacji przebiegu procesu. Komputer skompensuje wza¬ jemny stosunek uzysk — liczba oktanowa poprzez wyliczenie uzysku odpowiadajacego liczbie okta¬ nowej 95,0. Jesli liczba oktanowa wynosi tylko 94 a uzysk — 75,75°/o, komputer obliczy, ze przy stalej liczbie oktanowej np. 95, uzysk bedzie wy¬ nosil tylko 75,0Vo.15 82832 16 Innym sposobem rozdzielenia stopnia konwer¬ sji od wskaznika uzysku jest zastosowanie prze¬ kaznika zwlocznego na drodze jednego z sygnalów wyjsciowych analizatora. W procesie reformowa¬ nia, gdy temperatura w reaktorze ulega obnize¬ niu, wzrasta uzysk, a zmniejsza sie liczba okta¬ nowa. Zanim wynik pomiaru uzysku zostanie przeslany do regulatora optymalnego, regulator liczby oktanowej odbiera sygnal spadku liczby oktanowej i podnosi temperature we wszystkich reaktorach w celu przywrócenia nominalnej war¬ tosci liczby oktanowej. Dopiero po ustabilizowa¬ niu liczby oktanowej na wartosci nominalnej, po¬ miar uzysku przesylany jest do regulatora opty¬ malnego.Innym rozwiazaniem jest opisana ponizej mo¬ dyfikacja ukladu regulacji, zgodnie z która regu¬ lator optymalny moze zmieniac temperature kaz¬ dego z reaktorów, jednak pod warunkiem, ze sred¬ nia temperatura wejsciowa wszystkich reaktorów pozostanie niezmieniona. Tak wiec, jesli w linii sa cztery reaktory jednakowej wielkosci i tempe¬ ratura jednego z reaktorów zostanie obnizona przykladowo o 3°C, temperatura wejsciowa kaz¬ dego z pozostalych 3-ch reaktorów powinna wzro¬ snac o 1°C. Regulator optymalny zmieni rozklad temperatury . na poszczególne reaktory lecz bedzie mial niewielki lub zaden wplyw na srednia tem¬ perature wlotowa. Warunek ten zapewnia mini¬ malizacje oddzialywania regulatora optymalnego na stopien przemiany.Innym sposobem optymalizacji procesu refor¬ mowania jest optymalizacja prowadzona jedno¬ czesnie w oparciu o dwie zmienne to jest uzysk i liczbe* oktanowa. Sygnal wskaznika uzysku PI moze byc wytworzony równiez w oparciu o inne funkcje dwu lub wiecej zmiennych. Gestosc re¬ cyrkulowanego gazu w reformerze stanowi wskaz¬ nik czystosci wodoru.Reformer pracujacy w optymalnych warunkach wytwarza zasadniczo niewielka ilosc lekkich pro¬ duktów koncowych, przez co gestosc gazu, recyr¬ kulowanego jest mniejsza. Tak wiec stopien prze¬ twarzania oraz wskaznik uzysku moga byc funk¬ cja gestosci gazu recyrkulowanego. Równiez i w tym przypadku moga byc niezbedne srodki kom¬ pensujace, poniewaz zmiana intensywnosci prze¬ biegu reakcji wplywa zarówno na gestosc gazu recyrkulowanego jak i liczbe oktanowa.Ponizej przedstawiony jest przyklad zastosowa¬ nia ukladu sterowania wedlug wynalazku w pro¬ cesie reformowania. Przyklad oparto na reforme¬ rze podobnym do przedstawionego na fig. 4, jed¬ nak z czterema reaktorami w linii. Reaktory nie sa jednakowej wielkosci i zawieraja kolejno od pierwszego do czwartego 10%, 15%, 25% i 50°/o calkowitej ilosci katalizatora.Linia technologiczna jest typowa duza jednost¬ ka przeznaczona do przeróbki 100 m3 surowca na godzine. Linia ta obliczona jest na szybkosc reak¬ cji = 1,0 przy czym, szybkosc reakcji wyrazona jest tu stosunkiem objetosci cieczy przy 15°C przeplywajacej w ciagu godziny przez zloze ka¬ talizatora — do objetosci tego katalizatora. Z po¬ wyzszego wynika, ze w calej linii reformowania katalitycznego jest 100 m3 katalizatora-metalu szlachetnego. Cisnienie na wejsciu pierwszego re¬ aktora wynosi 22 atm., a cisnienie w wysoko¬ cisnieniowym, zimnym rozdzielaczu wynosi 18 atm. 5 Normalna liczba oktanowa wynosi 95,0.W ponizszej tabeli przedstawiono temperatury wejsciowe reaktorów przed i po zastosowa¬ niu ukladu sterowania wedlug wynalazku.Nr reaktora 1 2 ' 3 4 Temperatura przed optyma¬ lizacja °C 507 504 504 500 Temperatura po optymalizacji °C 505 502 503 504 1 20 Po zastosowaniu regulatora optymalnego uzysk produktów cieklych wzrósl z 71,2% objetosciowo do 72,2%. Wiadomo, ze zmiana wielkosci uzysku o 1% jest trudna do zaobserwowania w tak duzej linii, jednak zauwazono równiez inne bardziej wy- 25 razne zmiany. Nastapil znaczny spadek gestosci gazu recyrkulowanego, mianowicie z 0,30 do 0,285 w stosunku do powietrza, co wskazuje na wzrost czystosci wodoru i zmniejszenie krakowania da¬ jacego w wyniku gazy lekkie. Wiadomo równiez, 30 ze 1,0% wzrostu objetosciowego uzysku oznacza m3/godz. dodatkowej produkcji benzyny. Jedyna strata jest mniejsza produkcja frakcji lekkich (Ci do C4) które jednak maja znacznie mniejsza wartosc w porównaniu z benzyna. 35 Jednym z mozliwych wyjasnien zjawiska zwiek¬ szenia uzysku jest nastepujace rozumowanie. Ob¬ nizenie temperatury w trzech pierwszych reakto¬ rach stwarza warunki dla lagodnego przebiegu reakcji odpowiedniego dla przemian weglowodo- 40 rów naftenowych na aromatyczne oraz dehydro- cyklizacji równiez na weglowodory aromatyczne.W ostatnim reaktorze dla wytworzenia oktanów temperatury wzrastaja. Zwiekszony uzysk moze byc wynikiem tego, ze mniejsza ilosc parafin kra- 45 kuje w pierwszym z 3-ch reaktorów, co zwieksza szanse na przemiane parafin na weglowodory aro¬ matyczne, które sa bardzo stabilne i przechodza przez ostatni reaktor w stanie nienaruszonym.Temperatura w pierwszym reaktorze jest wyzsza 50 niz w nastepnych, poniewaz prawdopodobnie w górnych kilku centymetrach pierwszego zloza ka¬ talizatora nastepuje intensywne odwodornienie.Temperatura na wejsciu do pierwszego reaktora moze byc nieco wyzsza, poniewaz spada ona na- 55 tychmiast po przejsciu surowca przez pierwsze warstwy katalizatora. Ze wzgledu na spadek tem¬ peratury wzdluz zloza, srednia temperatura w; pierwszym reaktorze jest temperatura najnizsza.Wzrost uzysku przypisuje sie równiez czes- 60 ciowo niewielkiemu wzrostowi sredniej wazonej temperatury wejsciowej. Liczba oktanowa pozo¬ stala niezmieniona, jednak srednia wazona tem¬ peratura wejsciowa wzrosla o okolo 1/2°C. Moze to wskazywac na bardziej intensywny przebieg s5 endotermicznego procesu odwodornienia.17 82832 18 Powyzsze temperatury nie sa prawdopodobnie optymalnymi temperaturami dla kazdego konkret¬ nego reformera, a nawet nie sa optymalnymi dla tego reformera zasilanego surowcem o innym skladzie. Jakakolwiek zmiana w surowcu, liczbie oktanowej lub typie katalizatora moze spowodo¬ wac zmiane w optymalnym rozkladzie tempera¬ tur na poszczególne reaktory. Jednak istotne jest to, ze uklad regulacji wedlug wynalazku zawsze „wyznaczy" optymalny rozklad temperatur dla kazdego zestawu zadanych warunków.Wszystkie te zmiany sa niewielkie i trudne do dokladnego okreslenia w przemyslowej linii tech¬ nologicznej. Ostateczny efekt tych zmian dowodzi, ze regulator optymalny istotnie poprawia prace reformera. Niklosc koniecznych do przeprowadze¬ nia zmian tlumaczy fakt, ze nikt w ciagu wielu lat pracy w linii technologicznej nie odnalazl op¬ tymalnego rozkladu temperatur dla tej linii.Wprowadzenie niewielkich zmian w parametrach pracy linii technologicznej i notowanie efektów tych zmian wymagaloby niezwyklej cierpliwosci i pracochlonnosci. Tylko mechanizm posiada do¬ stateczna zdolnosc wykrywania minimalnych zmian uzysku spowodowanych minimalnymi zmia¬ nami parametrów w celu poprawienia przebiegu calego procesu.Wynika stad niezbicie, ze uklad automatycznej regulacji wedlug wynalazku stanowi istotny po¬ step w dziedzinie reformingu katalitycznego ben¬ zyny oraz odwodornienia etylobenzenu jak rów¬ niez innych procesów z uzyciem dwu lub wiecej reaktorów. PL PL PL

Claims (15)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad automatycznej regulacji procesu od¬ wodornienia etylobenzenu i reformowania weglo¬ wodorów utrzymujacy pozadany stopien konwer¬ sji oraz optymalizujacy przebieg procesu, zna¬ mienny tym, ze zawiera dla kazdej ze stref reak¬ cji regulatory (25, 14, 64, 64', 114, 114') do regula¬ cji co najmniej jednego z parametrów procesu wplywajacego na intensywnosc przebiegu reakcji, przy czym kazdy z regulatorów ma wejscie war¬ tosci zadanej regulacji, analizator (18, 68, 118) strumienia reagenta wyplywajacego z ostatniej strefy reakcji, urzadzenie (28, 145) polaczone z analizatorem i wskazujace wielkosc uzysku oraz wytwarzajace sygnal wskaznika uzysku, regula¬ tor optymalny (30, 80, 130) polaczony z urzadze¬ niem wskaznika uzysku zawierajacy komputer analizujacy sygnal wskaznika i wytwarzajacy pierwszy sygnal, lub sygnal optymalizacji dla kazdej ze stref reakcji, regulator (21, 71, 121) przylaczony do analizatora (18, 78, 118) wytwarza¬ jacy sygnal nominalnej konwersji lub drugi syg¬ nal dla kazdej ze stref reakcji, wzmacniacze su¬ mujace (24, 24', 46, 124, 124') przylaczone do regu¬ latora optymalnego (30, 80, 130), do regulatora konwersji (21, 71, 121) oraz do regulatorów (25, 14, 64, 64', 114, 114') regulujacych intensywnosc prze¬ biegu reakcji i laczace pierwszy sygnal z drugim sygnalem dla wytworzenia sygnalu wartosci zada¬ nej dla regulatorów (25, 14, 64, 64', 114, 114').

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wskaznik uzysku jest funkcja stosunku zawartosci niepozadanego produktu do pozadanego produktu w strumieniu reagenta wyplywajacego z ostatnie- 5 go reaktora.

3. Uklad wedlug zastrz. 1—2, znamienny tym, ze wskaznik uzysku jest wartoscia uzysku cieczy to jest benzyny.

4. Uklad wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze regulatory (25, 14, 64, 64', 114, 114') reguluja tem¬ peratury w strefach reakcji.

5. Uklad wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze stopien konwersji jest funkcja stosunku pozada¬ nego produktu do nieprzereagowanych skladników reagenta w strumieniu wyplywajacym z ostatnie¬ go reaktora.

6. Uklad wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze stopien konwersji odpowiada liczbie oktano¬ wej.

7. Uklad wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze zawiera srodki kompensujace, gdy zmiana wa¬ runków przebiegu procesu wplywa zarówno na wskaznik uzysku jak i na stopien konwersji.

8. Sposób automatycznej regulacji procesu od¬ wodornienia etylobenzenu, w którym etylobenzen zmieszany z para przechodzi przez co najmniej dwie strefy reakcji, w wyniku czego strumien wyplywajacy zawiera styren, nieprzereagowany etylobenzen, oraz benzen i toulen, znamienny tym, ze reguluje sie intensywnosc przebiegu reakcji w kazdej ze stref reakcji zgodnie z sygnalem war¬ tosci zadanej dla kazdej strefy, analizuje sie stru¬ mien produktu wyplywajacy z ostatniej strefy reakcji dla uzyskania sygnalów odpowiadajacych ilosci benzenu, toluenu, styrenu, etylobenzenu, okresla sie sygnal wskaznika uzysku jako funk- . (B + T)' . . cje , optymalizuje sie przebieg procesu S przez analize sygnalu wskaznika uzysku i wy¬ znaczenie wartosci sygnalu optymalizacji, lub pierwszego sygnalu, dla kazdej ze stref reakcji, wyznacza sie sygnal konwersji, lub drugi sygnal, jako funkcje biezacego stosunku styrenu do ety¬ lobenzenu porównywanego z nominalnym stosun¬ kiem styrenu do etylobenzenu, a ponadto' laczy sie pierwszy sygnal, z drugim sygnalem dla wytwo¬ rzenia sygnalu wartosci zadanej dla kazdej ze stref reakcji.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze intensywnosc przebiegu reakcji reguluje sie przez dodanie pary przegrzanej do poszczególnych stref reakcji.

10. Sposób automatycznej regulacji procesu re¬ formowania weglowodorów, w którym surowiec przechodzac przez co najmniej dwie strefy reak¬ cji katalitycznej przetwarzany zostaje na produkt koncowy, znamienny tym, ze reguluje sie inten¬ sywnosc przebiegu reakcji w kazdej ze stref re¬ akcji zgodnie z sygnalem wartosci zadanej dla kazdej strefy, analizuje sie strumien produktu wyplywajacy z ostatniej strefy reakcji dla uzy¬ skania sygnalów odpowiadajacych uzyskowi ben¬ zyny oraz liczbie oktanowej benzyny, optymali¬ zuje sie przebieg reakcji w strefach reakcji przez analize sygnalu odpowiadajacego uzyskom benzy- 15 20 26 30 35 40 45 50 55 6082832 19 ny i okreslenie pierwszego sygnalu dla kazdej ze stref reakcji optymalizujacego przebiegu reakcji w kazdej z tych stref, wyznacza sie drugi sygnal przez porównanie biezacej liczby oktanowej z no¬ minalna liczba oktanowa, a ponadto laczy sie 5 sygnaly pierwszy oraz drugi i wytwarza sie syg¬ nal wartosci zadanej dla kazdej ze stref reakcji.

11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze intensywnosc przebiegu reakcji reguluje sie przez zmiany temperatury w kazdej ze stref reakcji.

12. Sposób wedlug zastrz. 10 i 11, znamienny tym, ze podaje sie sygnal uzysku benzyny odpo¬ wiadajacy sygnalowi uzysku benzyny wlasciwemu dla nominalnej liczby oktanowej. 10 20

13. Sposób wedlug zastrz. 10—12, znamienny tym, ze na regulator optymalny naklada sie wa¬ runek utrzymania stalej sredniej wazonej tem¬ peratury wejsciowej.

14. Sposób wedlug zastrz. 10—13, znamienny tym, ze nie podaje sie sygnalu uzysku do regula¬ tora optymalnego, zanim sklad produktu nie od¬ powiada skladowi nominalnemu.

15. Sposób wedlug zastrz. 10—14, znamienny tym, ze pierwszy sygnal odpowiadajacy uzyskom benzyny kazdej ze stref reakcji jest funkcja za¬ równo wskaznika uzysku jak i liczby oktanowej.82832 FIG. 3 85 -U- 0 -*-^ 59 7l^^m^ «$$= 41 , * 38 wtga 85' J< ® eres'—-^82832 T ' /i! L._.L/£]/ /// //,? /J Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 609/76 Cena 10 zl PL PL PL