СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ

Устройство относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для управления процессом ректификации на установках атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ), а именно в информационно-измерительной технике, применяемой при атмосферно-вакуумной перегонке нефти.
Предпосылки для создания полезной модели. Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
В настоящее время на практике управление колоннами ректификации осуществляется с помощью оператора-технолога, который поддерживает в заданных пределах режимные параметры, обеспечивая необходимые значения показателей качества нефтепродуктов. Чтобы избежать выпуска некондиционной продукции при частом действии возмущающих факторов (например, нестабильность расхода и состава сырья) и свести влияние человеческого фактора до минимума, необходимо применять современную контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру. Средства управления необходимы для дополнительной стабилизации работы устройств регулирования параметров.
Известна система автоматического управления процессом ректификации, содержащая датчики расхода и состава сырья, датчик расхода кубового продукта, блок материального баланса, динамический блок, сумматоры, регулятор расхода кубового продукта, датчик расхода флегмы, анализатор состава флегмы, регулятор расхода флегмы, анализатор состава на нижней контрольной тарелке или в кубе колонны, блок коррекции флегмового числа. В ней реализуется компенсация возмущений по расходу и составу сырья, компенсация внутренних перекрестных влияний расхода флегмы и расхода теплоносителя в кипятильник на составы кубового
продукта и дистиллята соответственно (патент RU 2176149, 27.11.2001, В01D 3/42, «Система автоматического управления процессом ректификации»).
Недостатком данной системы является низкое быстродействие, а присутствующие в нефти соединения серы и хлора приводят к коррозии аппаратуры, что ведет к нарушению стабильной работы установки. Следствием этого являются ухудшение качества получаемых продуктов, а также уменьшение межремонтного периода.
В качестве прототипа принят способ автоматического управления процессом ректификации, осуществляемый путем изменения расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от значения температуры верхней части колонны, рассчитанной по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с зависимостью температуры кипения от давления для дистиллята с заданной температурой конца кипения и скорректированной в зависимости от отношения текущих значений расходов паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения (патент RU 2092222, 10.10.97, В01D 3/42, «Способ автоматического управления процессом ректификации»).
Недостаток известного способа заключается в отсутствии компенсации возмущающих воздействий на линии подачи сырья. Кроме того, не предусмотрена защита от коррозии оборудования, в результате из-за коррозионной активности компонентов сырья возможны отложения на тарелках, например, сульфида железа, а также «залипание» клапанов, что ведет к ухудшению качества регулирования.
Целью полезной модели является:
1) повышение точности стабилизации показателей качества нефтепродуктов за счет более эффективной компенсации действующих на колонну возмущений (в частности, возмущений по расходу сырья);
2) повышение оперативности управления за счет применения новых технических средств;
3) применение мер по борьбе с коррозией оборудования.
Заявляемая система содержит колонну разгонки нефти, отпарную колонну, аппарат воздушного охлаждения, подогреватель, сепаратор, конденсатор-холодильник, насосы, датчики и регуляторы температуры и давления верха колонны, датчики и регуляторы уровня и температуры в кубе колонны, датчик орошения, регулятор температуры подогревателе.
Новым является то, что в систему для обеспечения постоянства загрузки колонны по сырью и стабильной ее работы включены датчик и регулятор расхода сырья, а также применяются емкости и дозировочные насосы для добавления щелочных реагентов в линию подачи сырья и ингибитора коррозии в шлемовую трубу колонны.
Новым является и то, что система автоматического управления процессом ректификации снабжена аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и микроконтроллером с устройствами отображения, записи и печати информации.
На фиг.1 представлена технологическая схема, поясняющая работу предлагаемой системы.
В состав системы входят колонна разгонки нефти 1, отпарная колонна 2, конденсатор-холодильник 3, сепаратор 4, подогреватель 5, аппарат воздушного охлаждения 6, емкость для подачи реагента 7, емкость для подачи ингибитора коррозии 8, датчик температуры верха колонны 9, датчик расхода орошения 10, датчик уровня в кубе колонны 11, регулятор температуры верха колонны 12, датчик давления верха колонны 13, датчик расхода сырья 14, насос 15, дозировочные насосы 16-17, регулятор давления верха колонны 18, датчик температуры в кубе колонны 19, регулятор расхода сырья 20, микроконтроллер 21, устройство отображения информации 22, устройство печати 23, записывающее устройство 24, трубопровод с обессоленной нефтью из установки ЭЛОУ 25, трубопровод с отбензиненной нефтью 26, линия орошения 27, линия с бензиновой фракцией 28, АЦП 29-34, линия подачи ингибитора коррозии 35, регулятор уровня в кубе колонны
36, регулятор температуры в подогревателе 37, линия подачи щелочного реагента 38, линия углеводородного газа 39, трубопроводно-запорная арматура с устройствами регулирования и контроля параметров.
2
Система автоматического управления процессом ректификации работает следующим образом. Подогретая до 239°С обессоленная нефть с установки ЭЛОУ (на чертеже не показано) под давлением 8,0 кгс/см поступает на 8-ю тарелку колонны разгонки нефти 1.
2
2
Паровая фаза колонны разгонки нефти 1 с температурой 65-75°С и давлением 6,0-6,5 кгс/см поступает в конденсатор-холодильник 3, а затем с температурой 50-60°С и давлением 6,0-6,5 кгс/см поступает в сепаратор 4. Температура паров верха колонны разгонки нефти 1 измеряется датчиком температуры верха колонны 9.
Несконденсировавшиеся углеводородные газы из сепаратора 4 направляются на секцию аминовой очистки газов или на факел.
Давление верха колонны разгонки нефти 1 поддерживается регулятором давления верха колонны 18, который установлен на линии отвода газов из сепаратора 4.
Жидкая фаза углеводородов с сепаратора 4 насосом 17 направляется на 22-ю тарелку колонны разгонки нефти 1 в качестве орошения. Расход фракции НК-35°С на орошение колонны разгонки нефти 1 измеряется датчиком расхода орошения 10. Уровень в кубе колонны поддерживается регулятором уровня в кубе колонны 36.
2
С 15-ой тарелки колонны разгонки нефти 1 при температуре 109°С и давлении 6,0-6,5 кгс/см выводится боковой погон в отпарную колонну 2. Обогрев низа отпарной колонны 2 до 119°С осуществляется в подогревателе 5 отбензиненной нефтью 26 с температурой 271°С. Температура в подогревателе 5 регулируется регулятором температуры в подогревателе 37, установленным на линии подачи отбензиненной нефти в подогреватель 5. Паровая фаза из отпарной колонны 2 возвращается на 16-ю тарелку колонны разгонки нефти 1.
С низа подогревателя 5 выводится компонент бензина 28 (фр. НК - 85°С), который, охладившись в аппарате воздушного охлаждения 6 от 119°С до 45°С, направляется на смешивание с товарным бензином. При необходимости часть компонента бензина может подаваться в линию прямогонного бензина, поступающего на гидроочистку.
Кубовый остаток - отбензиненная нефть из колонны разгонки нефти 1 с температурой 271°С подается по существующей схеме на атмосферно-вакуумную разгонку (на схеме не показано) для получения нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, гудрона, котельного топлива). Для обеспечения стабильной работы колонны расход поступающего сырья регулируется регулятором расхода сырья 20. Температура паров верха колонны регулируется путем изменения орошения регулятором температуры верха колонны 12.
Для увеличения срока службы и защиты от коррозии оборудования установки применяется ввод щелочных реагентов в сырье. Содо-щелочной раствор из емкости для подачи реагента 7 подается дозировочным насосом 15 на узел смешивания перед подачей нефти из ЭЛОУ в колонну разгонки нефти 1.
Для защиты от коррозии оборудования конденсатно-холодильного узла одновременно с процессом защелачивания нефти в шлемовую трубу колонны 1 подается ингибитор коррозии из емкости для подачи ингибитора коррозии 8 дозировочным насосом 16.
Показания датчиков расхода, уровня, давления, температуры через устройства АЦП 29-34 после преобразования в цифровой код поступают в блок памяти микроконтроллера 21, где проходят обработку. Рассчитываются режимные параметры колонны, поддержание которых должно обеспечить требуемое качество продуктов. По определенным зависимостям качества и количества продуктов от технологических параметров определяются расчетные значения оптимального режима в колонне.
Через порты ввода-вывода микроконтроллер 21 подключается к внешним устройствам, выдавая управляющие сигналы на регуляторы уровня, температуры, давления, расхода. В результате чего обеспечивается стабилизация параметров колонны ректификации. Применение данного средства обработки информации и управления способствует повышению качества регулирования технологических параметров, а также обеспечению персонала более полной, достоверной и объективной информацией о работе установки. Через порты ввода-вывода микроконтроллера 21 выдается и архивируется информация об основных параметрах процесса. Графическое отображение и архивирование данных позволяет контролировать качество технологического режима в течение длительного времени и разрабатывать мероприятия, направленные на улучшение стабильности ведения технологического процесса.
В результате использования современной микропроцессорной техники повышается точность и надежность работы всей ректификационной установки. Расчет режимных параметров колонны позволяет повысить качество целевого продукта, а также сократить энергетические затраты.
Благодаря применению современных средств контроля, обработки, управления и отображения информации оператор имеет возможность определить, какой режим необходимо поддерживать, чтобы качество получаемого бензина было неизменным.
Кроме того, на ректификационной установке получают углеводородный газ с параметрами, позволяющими проводить его очистку и использовать в качестве технологического топлива, что уменьшает выбросы в окружающую среду.