RU2238780C2

RU2238780C2 - Device for automatic control over the operational mode of rectifying columns

Info

Publication number: RU2238780C2
Application number: RU2002125316/12A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Кузнецов (RU); В.Г. Кузнецов; Д.Б. Кадыров (RU); Д.Б. Кадыров; Д.А. Луканов (RU); Д.А. Луканов
Original assignee: ОАО "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке"
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2004-10-27
Also published as: RU2002125316A

Abstract

FIELD: petrochemical industry.

SUBSTANCE: the invention presents a device for automatic control of a technological mode of rectifying columns and is dealt with the field of petrochemical industry. The device may be is used for automatic control over the operational mode of rectifying columns of initial distillation. The device contains a sensor to control consumption of an internal reflux. The device additionally contains a sensor of consumption of a bottom product, a gauge and a temperature controller of the raw material heating and a controller of a ratio of consumptions of the internal reflux and the bottom products. Output of the controller of the ratio depends on the task to the controller of temperature of heating. The given design of the device allows to improve quality of control over the process of initial separation of petroleum by stabilization of the operational mode in the zone of the column feed and to increase selection of light products from the atmospheric column and the vacuum gas oil from the vacuum column.

EFFECT: the invention allows to improve quality of control over the process of initial separation of petroleum and to increase output of light oil.

3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн первичной перегонки и может быть использовано в нефтехимической промышленности.The present invention relates to devices for automatic control of the technological regime of distillation columns of primary distillation and can be used in the petrochemical industry.

Известен способ автоматического регулирования ректификационной колонны (А.с. СССР № 886924, В 01 D 3/42, БИ № 45, 1981) путем изменения подачи теплоносителя в зависимости от температуры низа колонны и орошения в зависимости от его расхода, где для улучшения четкости разделения путем поддержания постоянного потока флегмы по высоте колонны измеряют расход флегмы, поступающей с нижней части укрепляющей секции колонны, и поддерживают заданную сумму расходов орошения и флегмы путем коррекции подачи орошения по расходу флегмы.A known method of automatic control of a distillation column (AS USSR No. 886924, 01 D 3/42, BI No. 45, 1981) by changing the flow of coolant depending on the temperature of the bottom of the column and irrigation depending on its flow rate, where to improve the clarity separation by maintaining a constant flow of reflux along the height of the column measure the flow of reflux coming from the bottom of the strengthening section of the column, and maintain a given amount of irrigation and phlegm costs by adjusting the flow of irrigation according to the reflux rate.

Наиболее близко по технической сущности устройство для автоматического регулирования технологического режима ректификационной колонны (А.С. СССР № 1426609, В 01 D 3/42, БИ № 36, 1988), содержащее датчики и регуляторы температуры на контрольной тарелке, уровня в кубе, уровня в рефлюксной емкости, расходов дистиллата и орошения, и датчик расхода внутреннего орошения. Недостатком вышеуказанных способа и устройства является невозможность их применения для регулирования режима сложной атмосферной или вакуумной колонны.Closest to the technical nature of the device for automatic control of the technological regime of a distillation column (AS USSR No. 1426609, 01 D 3/42, BI No. 36, 1988), containing sensors and temperature controllers on a control plate, level in a cube, level in reflux capacity, distillate and irrigation costs, and an internal irrigation flow sensor. The disadvantage of the above method and device is the inability to use them to control the regime of a complex atmospheric or vacuum column.

Задача изобретения - повышение качества управления процессом первичного разделения нефти путем стабилизации режима в зоне питания и, как следствие, увеличение отбора светлых продуктов из атмосферной колонны и вакуумного газойля вакуумной колонны.The objective of the invention is to improve the quality of the process control of the primary separation of oil by stabilizing the regime in the feed zone and, as a result, increasing the selection of light products from the atmospheric column and vacuum gas oil of the vacuum column.

В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача создания устройства для контроля технологического режима в зоне питания атмосферной (или вакуумной) колонны и автоматического управления им путем прямого или косвенного измерения перетока из сепарационной части колонны в укрепляющую и регулирования перетока путем изменения температуры нагрева сырья или(и) выводом части жидкой фазы перетока из колонны.The basis of the invention is the technical task of creating a device for controlling the technological regime in the feed zone of an atmospheric (or vacuum) column and automatically controlling it by directly or indirectly measuring the flow from the separation part of the column to the strengthening one and regulating the flow by changing the heating temperature of the raw materials or (and) the withdrawal of part of the liquid phase flow from the column.

Сущность изобретения состоит в использовании устройства для автоматического управления технологическим режимом ректификационных колонн, содержащего датчик расхода внутреннего орошения и отличающегося от аналогов тем, что оно дополнительно содержит датчик расхода кубового продукта, датчик и регулятор температуры нагрева сырья и регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта, причем выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева. При этом для регулирования соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта используется регулятор соотношения перепадов давления выше и ниже зоны питания, а поток внутреннего орошения регулируется выводом бокового погона атмосферного газойля с нижней тарелки укрепляющей секции атмосферной колонны.The invention consists in the use of a device for automatic control of the technological mode of distillation columns containing an internal irrigation flow sensor and different from analogues in that it further comprises a bottoms product flow sensor, a sensor and a temperature controller for heating the raw materials, and a regulator for the ratio of internal irrigation to bottled product costs, moreover, the output of the ratio controller is connected to the task of the heating temperature controller. At the same time, to regulate the ratio of the costs of internal irrigation and bottoms, a regulator of the ratio of the pressure drops above and below the feed zone is used, and the flow of internal irrigation is regulated by the output of the side stream of atmospheric gas oil from the bottom plate of the reinforcing section of the atmospheric column.

В основу алгоритма решения поставленной задачи положена установленная расчетным путем зависимость соотношения расходов внутреннего орошения (перетока) в зоне питания и кубового продукта от состава сырья и доли его отгона (см. данные таблицы).The algorithm for solving the problem is based on the calculation of the dependence of the ratio of the costs of internal irrigation (overflow) in the feed zone and the bottoms product on the composition of the raw material and the proportion of its distillation (see table data).

где F1/F2 - отношение расходов перетока и кубового продукта;where F1 / F2 is the ratio of overflow costs and cubic product;

f - функция;f is the function;

Р, е - суммарный потенциал целевых продуктов и доля отгона соответственно.P, e - the total potential of the target products and the proportion of distillation, respectively.

Исходя из установленной зависимости, поставленная выше техническая задача решается тем, что в предлагаемом устройстве контролируют соотношение расходов внутреннего орошения стекающего с тарелки (F1), расположенной над тарелкой питания и вывода продукта из куба колонны (F2), причем выход регулятора соотношения соединен с заданием регулятору температуры нагрева сырья.Based on the established dependence, the technical problem posed above is solved by the fact that the proposed device controls the ratio of the costs of internal irrigation flowing down from the plate (F1) located above the power plate and the output of the product from the column cube (F2), and the output of the ratio regulator is connected to the task of the regulator raw material heating temperature.

Из таблицы видно, что соотношение расходов внутреннего орошения и кубового продукта (F1/F2) весьма чувствительно к изменениям в составе сырья. Так, при изменении потенциала сырья примерно на 1% и расхода сырья на 4% (см. таблицу) соотношение F1/F2 изменяется на 27% (при изменении плотности на 0,2%), т.е. указанное соотношение является индикатором измерений режима и поэтому его можно использовать для идентификации наиболее опасных для технологии возмущений по составу и фазовому состоянию сырья. Другими словами предлагаемый способ позволяет улучшить качество регулирования внутреннего парового и флегмового числа. Для реализации способа предлагается использовать регулятор соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта в качестве главного регулятора степени подогрева сырья.The table shows that the ratio of the costs of internal irrigation and bottoms (F1 / F2) is very sensitive to changes in the composition of raw materials. So, when the raw material potential changes by about 1% and the raw material consumption by 4% (see table), the F1 / F2 ratio changes by 27% (when the density changes by 0.2%), i.e. the indicated ratio is an indicator of mode measurements and therefore it can be used to identify disturbances most dangerous to the technology by the composition and phase state of the feedstock. In other words, the proposed method can improve the quality of regulation of the internal steam and reflux numbers. To implement the method, it is proposed to use the regulator of the ratio of the costs of internal irrigation and bottoms product as the main regulator of the degree of heating of raw materials.

На чертеже приведена блок-схема устройства для автоматического управления технологическим режимом колонны.The drawing shows a block diagram of a device for automatically controlling the technological mode of the column.

Устройство содержит колонну 1 и печь нагрева сырья 2, датчики расхода внутреннего орошения 3 и расхода кубового продукта 4, датчик 5 и регулятор температуры 6 сырья на выходе из печи, регулятор соотношения 7.The device comprises a column 1 and a heating furnace for raw materials 2, flow rate sensors of internal irrigation 3 and consumption of bottoms product 4, a sensor 5 and a temperature controller 6 of the raw material at the outlet of the furnace, a ratio controller 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При возмущениях, приводящих к нарушению заданных теплового и материального балансов, например при изменении давления в колонне, температур входа острого и циркуляционных орошений, состава сырья и т.п., изменяется соотношение расходов внутреннего орошения и кубового продукта, приводящее либо к увеличению потерь целевых продуктов, либо к ухудшению качества разделения, либо к увеличению энергозатрат на разделение. Регулятор соотношения (7), имея в качестве задания ручной ввод требуемого соотношения или выход анализатора качества продукта (например, плотности), отслеживает изменения соотношения расходов внутреннего орошения и кубового продукта. При этом изменение соотношения внутреннего орошения, стекающего с нижней тарелки укрепляющей секции (перетока) и кубового продукта, может быть измерено косвенно, а именно отслежено по изменениям перепадов давления выше и ниже тарелки питания с помощью соответствующих датчиков. При значительных и достаточно длительных изменениях (т.е. если отфильтрованные изменения превосходят зону нечувствительности регулятора) регулятор соотношения изменяет задание регулятору температуры сырья (6), приводя тепловой баланс колонны в соответствие заданному. В том случае, когда тепловой баланс колонны по каким-либо причинам менять нежелательно или невозможно, для регулирования соотношения перетока и кубового продукта можно использовать вывод части недоиспаренного внутреннего орошения с уровня нижней тарелки укрепляющей секции в качестве дополнительного бокового погона. Этот вывод в дальнейшем может направляться в качестве рецикла обратно в сырье ректификационной колонны, использоваться в качестве тяжелого газойля или затемненного продукта (слопа) и т.п.In case of disturbances leading to the violation of the set thermal and material balances, for example, when the pressure in the column changes, the inlet temperatures of the acute and circulating irrigation, the composition of the raw materials, etc., the ratio of the costs of internal irrigation and bottoms product changes, leading either to an increase in losses of the target products , or to a deterioration in the quality of separation, or to an increase in energy consumption for separation. The ratio controller (7), having as a task the manual input of the required ratio or the output of the product quality analyzer (for example, density), monitors changes in the ratio of the costs of internal irrigation and bottoms product. In this case, the change in the ratio of internal irrigation flowing from the bottom plate of the reinforcing section (overflow) and bottoms product can be measured indirectly, namely, it is monitored by changes in pressure drops above and below the power plate using appropriate sensors. With significant and sufficiently long-term changes (i.e., if the filtered changes exceed the regulator insensitivity zone), the ratio controller changes the task of the raw material temperature regulator (6), bringing the thermal balance of the column in accordance with the set one. In the case when the thermal balance of the column is undesirable or impossible to change for some reason, to regulate the ratio of flow and bottoms product, you can use the withdrawal of a part of underfunded internal irrigation from the level of the lower plate of the reinforcing section as an additional side stream. This conclusion can subsequently be sent as recycling back to the raw material of the distillation column, used as a heavy gas oil or a darkened product (slope), etc.

Claims

1. A device for automatically controlling the technological mode of distillation columns containing an internal irrigation flow sensor, characterized in that it further comprises a bottoms product flow sensor, a sensor and a heating temperature controller for the raw materials, and a regulator for the ratio of internal irrigation to bottoms consumption, the output of the ratio controller being connected with task to the regulator of temperature of heating.

2. The device according to claim 1, characterized in that to regulate the ratio of the costs of internal irrigation and still water, a regulator of the ratio of the pressure drops above and below the power zone is used.

3. The device according to claim 1, characterized in that the flow of internal irrigation is regulated by the output side stream of atmospheric gas oil from the bottom plate of the reinforcing section of the atmospheric column.