SU1693025A1 - Способ управлени процессом каталитического риформинга - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности на установках риформинга. Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода целевого продукта за счет повышени  точности управлени . При управлении используетс  текуща  информаци  о значени х приращений концентрации ароматических углеводородов на выходе каждого из реакторов , учитываетс  характер распределени  температуры по слою катализатора при управлении работой первого реактора, осуще- ствл етс раздельна подача галогенсодержащего соединени  в реактор с оптимальным его распределением по ступен м . ил. / Ё

Description

Изобретение относитс  к способам управлени  процессом каталитического риформинга и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности .

Известен способ управлени  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 гидрогенизата и циркулирующего газа. Подачу воды осуществл ют дифференцированно в каждый из реакторов . На смешение с сырьем перед реакторным блоком подаетс  хлорорганическое соединение .

Этот способ не позвол ет обеспечить высокий выход целевого продукта в течение всего времени эксплуатации катализатора. Это объ сн етс  тем, что оптимальное мол рное соотношение вода:галоген в зоне катализа всех реакторов не обеспечиваетс , так как-при таком способе управлени  это соотношение увеличиваетс  от реактора к реактору при любых количествах подаваемой воды в каждый из реакторов, что приводит к понижению содержани  галогена на катализаторе и к снижению селективности процесса.

Известно, что в первом реакторе блоков каталитического риформинга протекают в

ON Ю

СО

О

ю ел

основном реакции дегидрировани  нафтеновых углеводородов, катализируемые металлической функцией катализатора. Во втором и третьем реакторах получают развитие изомеризаци  олефинов, их циклизаци  и гидрокрекинг, а также превращение п тичленных циклоолефинов в шестичлен- ные. Роль кислотной функции катализатора в том случае определ юща , а поскольку она в значительной степени зависит от наличи  галогена на поверхности катализатора и возрастает от первого к третьему реактору, то предположенна  в известном crtoco6e схема ввода воды и галогенсодер- жащего соединени  приводит к падению активности катализатора во втором и третьем реакторах.

Известен способ управлени  процес- сфм каталитического риформинга путем ре- Ылировани  температуры в зависимости от отношени  прироста концентрации водоро- д в водородсодержащем газе к приросту концентрации ароматических углеводородов в жидкой фазе.

Недостатком этого способа  вл етс  невозможность управлени  процессом с помощью соотношени  л н- из-за случайAU ар

него характера изменени  его во времени. Так при старении или закоксовывании катализатора оно увеличиваетс  из-за более интенсивного снижени  концентрации На при убеличении жесткости процесса, а при де- галогенировании катализатора -увеличиваетс  даже при фиксированной жесткости Причем в последнем случае управление процессом должно выразитьс  в усилении промотировани  катализатора галогеном, так как изменение температуры процесса не приводит к положительным результатам, Того же типа  влени  происход т и при изменении качества сырь .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  способ управлени , в котором регулирование температур газосырьевой смеси, подаваемой в реакторы, производитс  путем изменени  подачи топлива в нагреватели Изменение температуры смеси перед поступлением в первый реактор производитс  в зависимости от изменени  разности температур на входе и Е&ыходе реактора, во второй реактор - от изменени  концентрации водорода в циркулирующем газе, в третий реактор - от изменени  октанового числа катализата, регулирование количества воды и галоген- содержащего соединени , подаваемых в га- Зосырьевую смесь перед подогревателем.

производитс  в зависимости от их концентрации в циркулирующем газе.

Однако известный способ не обеспечивает высокий выход продукта во все врем 

эксплуатации катализатора. Это объ сн етс  тем, что регулирование температуры потока газосырьевой смеси на входе в первый реактор производитс  в зависимости от перепада температур на входе и выходе реак0 тора, который предопредел етс  содержанием нафтеновых углеводородов в сырье и не отражает полной картины протекани  процесса в слое катализатора; регулирование температуры потока на входе во

5 второй реактор в зависимости от концентрации водорода в циркулирующем газе  вл етс  неэффективным, поскольку концентраци  водорода в циркулирующем газе мало зависит от работы второго реакто0 ра, так как основными поставщиками водорода в процессе  вл ютс  реакции дегидрировани  нафтеновых углеводородов , протекающие в первом реакторе и гид- рокрекинга в третьем реакторе;

5 регулирование температуры смеси на входе в третий реактор в зависимости от октанового числа катализата малоэффективно, поскольку октановое число катализата определ етс  суммарным количеством аро0 матических углеводородов, образовавшихс  во всех трех реакторах, причем в основном в первых двух и лишь малой части в третьем практически трудно выделить зависимость октанового числа общего потока

5 катализата от режимного параметра именно третьего реактора; подача воды и гало- генсодержащего соединени  на смешение с сырьем перед первым реактором не обеспечивает оптимального мол рного соотноше0 ни  вода галоген в зоне катализа каждого реактора, поскольку это соотношение при таком способе ввода воды и галогена  вл етс  фиксированным и одинаковым дл  всех реакторов, тогда как дл  оптимальной рабо5 ты реакторного блока необходимо повышение содержани  галогена на поверхности катализатора по ходу процесса от первого к третьему реактору в св зи с повышением роли кислотной функции катализатора.

0 Цель изобретени  - увеличение выхода целевого продукта за счет увеличени  точности управлени  процессом.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что регулирование температуры газосырьевой

5 смеси на входе в первый реактор производитс  в зависимости от текущих значений приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и изменени  характера распределени  температуры по высоте сло 

катализатора, изменение температур на входах во второй и третий реакторы производ т в зависимости от приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из этих реакторов , количество воды, подаваемой в газосырьевую смесь, регулируют в зависимости от содержани  влаги в циркулирующем газе и сырье, а регулирование подачи галогенсо- держащего соединени  производ т раздельно дл  каждого реактора в соответствии с заданными мол рными соотношени ми вода:галоген.

Отличительными признаками предлагаемого способа  вл ютс  изменение температуры газосырьевой смеси, подаваемой в первый реактор, в зависимости от текущих значений приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и изменени  характера распределени  температуры по высоте сло  катализатора; изменение температуры смеси на входах во второй и третий реакторы в зависимости от текущих значений приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из этих реакторов; дополнительное регулирование подачи воды в газосырьевую смесь перед реакторным блоком в зависимости от изменени  содержани  влаги в сырье и регулирование подачи галогенсодержащего соединени  раздельно дл  каждого реактора в зависимости от заданных мол рных соотношений вода; галоген.

Изменение температуры газосырьевой смеси на входе в реакторы в зависимости от текущих значений приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реакторов, причем дл  первого реактора с учетом характера изменени  температуры по слою катализатора, т.е. в зависимости от пр мых параметров, наиболее полно отражающих процессы в реакторах, позвол ет поддерживать оптимальную температуру на входе в реакторы.

Раздельна  подача галогенсодержащего соединени  на вход в реакторы в соответствии с его расчетным оптимальным количеством дл  каждого реактора в отдельности позвол ет поддерживать оптимальное мол рное соотношение водаталоген в каждом реакторе в соответствии со спецификой его работы и тем самым повышать активность, селективность, стабильность работы катализатора и выход целевого продукта .

Сделана попытка дифференцировать по реакторам соотношение-ьода:галоген путем

раздельной подачи воды в каждый из реакторов . Однако предлагаемый способ приводит к повышению соотношени  вода;галоген от первого к третьему реактору

при любом количестве подаваемой во второй и третий реакторы воды, что обусловливает относительное понижение содержани  галогена на катализаторе и как результат - снижение селективности и активности ката0 лизатора в этих реакторах, дл  которых наличие галогена на катализаторе особенно важно.

Подача воды в газосырьевую смесь перед первым реактором в предлагаемом спо5 собе производитс  в зависимости не только от содержани  влаги в циркулирующем газе , но и от ее наличи  в сырье, что позвол ет повысить точность поддержани  соотноше- . ни  вода:галоген на катализаторе.

0 На фиг.1 приведена система управлени  дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг.2 - крива  распределени  температуры по высоте сло  катализатора. Система управлени  содержит насос 1,

5 подогреватель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 реакторы, насосы-дозаторы 6-9, сепаратор 10, компрессор 11, датчики состава сырь  12 и катализата 13, и водородсодер- жащего газа 14, датчики расхода сырь  15,

0 циркулирующего газа 16. катализатэ 17 и избыточного газа 18, уровн  19, температуры 20-23 и давлени  24, регул торы расходов сырь  25, циркулирующего газа 26, температуры 27-29 на входе в реакторы 3-5

5 соответственно, уровн  30 в сепараторе 10 и давлени  31. Кроме того, система содержит исполнительные механизмы на лини х подачи сырь  32, циркулирующего газа 33, топлива 34-36 в секции подогревател  2,

0 вывода катализата 37 и избыточного газа 38 и управл ющий вычислительный комплекс (УВК)39.

Способ осуществл етс  следующим образом .

5 Сырье блока риформинга (I) - бензин нефт ного происхождени  - с насоса 1 после смешени  с циркулирующим водородсо- держащим газом (II) поступает в первую секцию подогревател  2, куда подаетс  топ0 ливный газ (III). Газосырьева  смесь нагреваетс , до 450-520°С и после смешени  с водой (IV) и галогенсодержащим соединением (V), поступающими от насосов-дозаторов 6 и 7 соответственно, подаетс  в первый ре5 актор 3. В реакторе в основном протекают реакции дегидрировани  нафтеновых углеводородов ,  вл ющиес  зндотермичными, что приводит к падению температуры по слою катал/затсрз на 20-70°С. Парогазова  смесь из с-е ;ктора 3 через втор/ю секцию

подогревател  2, где вновь нагреваетс  до 450-520°С, и после смешени  с необходимым количеством галогенсодержащего соединени  (V), поступающего от насоса-дозатора 8, направл етс  во второй реактор 4. В последнем происход т реакции изомеризации и дегидроциклизации парафиновых углеводородов и дегидроизмери- зации нафтеновых углеводородов, Температура по слою катализатора в реакторе 4 понижаетс  на 10-30°С. Парогазова  смесь из реактора 4 через третью секцию подогревател  2, где вновь нагреваетс  до 450-520°С, и после смешени  с галогенсо- держащим соединением (V), поступающим от насоса-дозатора 9, направл етс  в третий реактор 5. В последнем 5 заканчиваютс  реакции дегидроциклизации парафиновых углеводородов и значительное развитие получают реакции гидрокрекинга . Температура по слою катализатора снижаетс  на 5-10°С или увеличиваетс  на 1- 410°С. Газопродуктова  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 (VI) и водородсодержащий газ, Аппараты очистки и охлаждени - газопродуктовой смеси на схеме не показаны. Часть выделенного газа (II) с помощью компрессора 11 подаетс  после очистки и осушки (не показано) на смешение с сырьем, а избыток (VII) выводитс  с установки. Жидкий катализат направл етс  далее на разделение.

Дл  аналитического контрол  за количеством сырь  и продуктов на соответствующих лини х установлены датчики 12-14 составов,

Информаци  с датчиков 12-24 и насосов-дозаторов 6-9 преобразуетс  и поступает в УВК 39. В последнем на основе предварительных исследований взаимосв зей параметров процесса и свойств катализатора вводитс  условно-посто нна  информаци , о математических модел х 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 сырь  и содержани  фракции, выкипающий в пределах 62-85°С, в сырье), об интенсивности процесса в реакторе 3: аналитические выражени  кривых распределени  температуры по высоте сло 

катализатора (фиг.2) в реакторе 3 в зависимости от срока службы катализатора , об изменении активности катализатора в зависимости от

срока его службы: аналитические выражени  кривых изменени  температуры входа в реакторы во времени. Кроме того, критерии оптимизации работы каждого реактора и уравнени  дл  расчета количеств галоген0 содержащего соединени , подаваемого на вход в каждый реактор, в соответствии с заданным мол рным соотношением во- да:галоген, определ емым текущей активностью катализатора.

5 На основе показаний датчиков расхода 15 и состава 12 входного потока и выходных 13,14,17 и 18 в УВК производитс  проверка соблюдени  материального баланса по контуру процесса. При наличии разбаланса в

0 системе производитс  проверка показаний указанных датчиков и их корректировка.

На основе информации с датчиков 12, 14-16 и с использованием введенной в УВК условно-посто нной информации о задан5 ном мол рном соотношении вода:галоген производитс  расчет количеств воды и раствора галогенсодержащего соединени  и выдаютс  задани  насосом-дозатором. Расходом сырь  управл ют с помощью

0 датчика 15, регул тора 25 и исполнительного механизма 32. Расходом циркулирующего газа управл ют с помощью датчика 16, регул тора 26 и исполнительного механизма 33. Давлением в системе управл ют с

5 помощью датчика 24, регул тора 31 и исполнительного механизма 38, установленного на линии вывода избыточного газа. Уровень в сепараторе 10 регулируют с помощью датчика 19, регул тора 30 и исполнительного

0 механизма 37, установленного на выводе нестабильного катализата.

Температурой газосырьевой смеси на входе в реактор 3 управл ют с помощью датчика 20, регул тора 27 и исполнительно5 го механизма 24, установленного на линии подачи топливного газа в первую секцию подогревател  2, в реактор 4 - с помощью датчика 21, регул тора 28 и исполнительно- го механизма 35, установленного на линии

0 подачи топливного газа во вторую секцию подогревател  2, в реактор 5 - с помощью датчика 22, регул тора 29 и исполнительного механизма 36, установленного на линии подачи топливного газа в третью секцию

5 подогревател  .. В вычислительном блоке 39 на основе показаний датчиков входных параметров, введенной условно-посто нной информации о математических модел х реакторов, об особенност х работы катализатора в зависимости от срока его службы

проводитс  расчет оптимальных значений температуры на входе в каждый реактор и выдаютс  задани  регул тором 2.

Периодически с заданным интервалом времени производитс  проверка адекватно- сти моделей реапьному процессу путем сравнени  фактических текущих концентраций ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реакторов, полученных анализом проб потоков на вы- ходе реакторов (отборные устройства на схеме не показаны), и расчетных значений по модел м и корректировка последних.

Способ осуществлен расчетным путем на различных видах сырь . В таблице при- ведены результаты осуществлени  способа по трем вариантам, соответствующим реальным услови м работы блока каталитического риформинга на промышленной установке, получающей ароматические уг- леводороды. Следовательно, управление по предлагаемому способу позвол ет увеличить выход ароматических углеводородов на 1,9-4%.

, Использование предлагаемого способа управлени  процессом каталитического риформинга обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: использование при управлении текущей информации о значени х приращений концент- рации ароматических углеводородов в потоках на выходе каждого из реакторов, т.е. не косвенных параметров, а пр мых, значительно повышает эффективность управлени  процессом. Учет характера распределени  температуры по слою катализатора при управлении работой первого реактора, в котором происходит интенсивное образование ароматических углеводородов, позвол ет более точно учитывать особенности протекани  процесса в реакторе и проводить соответствующую корректировку режимных параметров, повыша  точность управлени , а значит, и выход целевого продукта.

Раздельна  подача галогенсодержаще- го соединени  в реакторы с оптимальным

его распределением по ступен м способствует оптимизации условий работы катализатора , так как позвол ет обеспечивать в каждом реакторе оптимальное соотноше ние вода:галоген, требуемое равновесное содержание галогена на катализаторе и в результате высокую селективность, чктив- ность и стабильность работы катализатора а значит, высокий выход целевого продукта и длительность межрегенерационного периода

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  процессом каталитического риформинга путем регулировани  температуры газосырьевой смеси на входах в реакторы изменением подачи топлива в нагреватели, регулировани  расхода воды, подаваемой в газосырьевую смесь в зависимости от содержани  влаги в циркулирующем газе, регулировани  расхода галогенсодержащих соединений, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода целевого продукта за счет увеличени  точности управлени  процессом, регулирование температуры газосырьевой смеси на входе в первый реактор производ т в зависимости от текущих значений приращени  концентрации, ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе из реактора и характера распределени  температуры по высоте сло  катализатора, регулирование температуры смеси на входах во второй и третий реакторы производ т в зависимости от текущих значений приращени  концентрации ароматических углеводородов в парогазовой смеси на выходе реакторов, изменение количества воды, подаваемой в газосырьевую смесь, дополнительно регулируют в зависимости от содержани  влаги в сырье, а регулирование расхода галогенсодержащего соединени  производ т раздельно дл  каждого реактора в соответствии с заданным мол рным соотношением вода - галоген

   риг1

   Л

   V

   4ЬО

   1681 itOS МЯ ЯМ Уа fgtS SU7S

   Фиг. 2

   Ц