способ автоматического регулирования мольного соотношения "углеводород : окислитель" при конверсии углеводородов
Классы МПК: | C10G35/04 каталитический реформинг G05D27/00 Одновременное управление или регулирование переменных величин, относящихся к двум или более основным группам 1/00 |
Автор(ы): | Фроловский Ю.Д. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-12-30 публикация патента:
10.09.2001 |
Использование: в нефтеперерабатывающей промышленности в процессе конверсии углеводородов. Способ включает подачу сырьевой смеси в смеситель, затем в конвертор, где происходит преобразование углеводорода и окислителя в водородосодержащую смесь конечных продуктов конверсии. Регулирование расходов компонентов исходной сырьевой смеси ведут в автоматическом режиме на основе сигнала отклонения текущего расхода компонентов конечного продукта от заданного. Формирование сигнала отклонения осуществляется в блоке сравнения, а регистрация измеренных сигналов и их преобразование в управляющий сигнал - в блоке преобразования, содержащем приборы, регистрирующие концентрацию компонентов конечного продукта и приборы, преобразующие сигналы, соответствующие текущим значениям компонентов в сигналы, соответствующие содержанию атомов углерода, кислорода и водорода. Данный способ позволяет повысить точность, надежность и эффективность регулирования подачи сырья и расширить информативность. 2 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ автоматического регулирования мольного соотношения "углеводород : окислитель" при конверсии углеводородов, включающий раздельную подачу углеводорода и окислителя в качестве реагентов сырьевой смеси в смеситель, смешение реагентов в смесителе, подачу полученной смеси в установку конвертирования, содержащую реактор, приборы, регистрирующие текущие содержания реагентов на входе в смеситель, приборы, регулирующие подачу реагентов в смеситель с коррекцией по отклонению текущих расходов реагентов от заданного значения, отличающийся тем, что подачу каждого из реагентов сырьевой смеси регулируют с коррекцией по отклонению текущих показателей выходного продукта от заданных, для чего используют дополнительно систему приборов, сначала преобразующих выходные сигналы, пропорциональные текущим концентрациям каждого из компонентов выходного продукта, в сигналы, пропорциональные содержанию атомов углерода и кислорода, или кислорода и водорода, или углерода и водорода, в продукте, в соответствии со следующими зависимостями:


где

АС, АО, АН - соответственно процентные содержания атомов углерода, кислорода, водорода в выходном продукте, об.%,
затем передающих преобразованные сигналы в устройство, выдающее сигнал ошибки, соответствующий разнице между преобразованным сигналом и эталонным сигналом, который пропорционален заданному содержанию атомов углерода и кислорода, или кислорода и водорода, или углерода и водорода в выходном продукте, после чего сформированный сигнал ошибки передают в прибор, регулирующий подачу исходных реагентов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в процессе конверсионного получения водорода из углеводородного сырья. Известен способ автоматического регулирования параметров процесса при конверсии углеводородов [а. с. СССР N 694080, МКИ C 10 G 35/04, приоритет 30.07.76, публ. 25.10.79, бюл. N 39], включающий раздельную подачу и смешение углеводородного сырья и реагента, подачу смеси в реакторы установки конвертирования и регистрацию текущих значений содержаний реагентов. При этом регулирование расхода реагента осуществляют в зависимости от величины соотношения реагента и углеводорода в сырьевой смеси, поступающей на вход реактора. К недостаткам известного способа относится отсутствие возможности точного регулирования соотношения компонентов исходной смеси, влияющей на качество и состав получаемого продукта. Кроме того, в процессе реализации известного способа проблематично оперативно корректировать расход сырья в случае создания критической ситуации, приводящей к появлению твердых продуктов (углерода) взаимодействия исходных компонентов, что приводит к отказу работы установки, ввиду отсутствия контроля полного состава компонентов выходного продукта. Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому способ автоматического регулирования мольного соотношения "углеводород : окислитель" при конверсии углеводородов [кн. P.P. Хабибулин "Эксплуатация установок по производству водорода и синтез газа", М.: изд. "Химия", 1990, с. 148-155]. В известном способе углеводородное сырье и окислитель смешивают в смесителе, затем полученную смесь реагентов подают в реактор установки конвертирования, которая содержит приборы, регистрирующие текущие расходы реагентов на входе в смеситель, приборы, регулирующие подачу этих реагентов в смеситель. Регулирование расхода исходных реагентов осуществляется на основе учета отклонения действительного (текущего) значения их расхода от заданного значения (
Однако в известном способе не предусмотрен контроль полного состава компонентов выходного продукта на выходе из реактора, вследствие чего становится проблематичным достижение нужного состава и качества последнего, что снижает эффективность регулирования. В известном способе также возможно неконтролируемое изменение соотношения "углеводород: окислитель" в случае появления негерметичностей трубопроводов и соединительных элементов на входе в смеситель, что снижает точность регулирования расходов компонентов сырья. Техническая задача автора изобретения заключается в разработке способа эффективного регулирования мольного соотношения "углеводород: окислитель", обеспечивающего требуемую точность дозирования компонентов сырья и получение заданного состава выходного продукта. Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, по сравнению с прототипом заключается в повышении качества выходного продукта за счет повышения точности регулирования расхода компонентов исходного сырья и в повышении эффективности и надежности регулирования за счет расширения информативности при регистрации отклонений текущих содержаний компонентов выходного продукта от заданного значения. Указанная техническая задача и новый технический результат обеспечены тем, что в известном способе, включающем раздельную подачу углеводорода и окислителя в качестве реагентов сырьевой смеси в смеситель, смешение реагентов в смесителе, подачу полученной смеси в установку конвертирования, содержащую реактор, приборы, регистрирующие текущие содержания реагентов на входе в смеситель, приборы, регулирующие подачу реагентов в смеситель с коррекцией по отклонению текущих расходов реагентов от заданного значения, причем подачу каждого из реагентов сырьевой смеси регулируют с коррекцией по отклонению текущих показателей выходного продукта от заданных, для чего используют дополнительно систему приборов, сначала преобразующих выходные сигналы, пропорциональные текущим концентрациям каждого из компонентов выходного продукта, в сигналы, пропорциональные содержанию атомов углерода и кислорода, или кислорода и водорода, или углерода и водорода, в продукте, в соответствии со следующими зависимостями:



где









0,203 CH4 + 0,403 H2O = 0,639 H2+0,158 H2O +0,149 CO+ + 0,048 CO2 + 0,006 CH4 (4). Условия осуществления конверсии следующие: мольное соотношение "углеводород : окислитель" - 1 : 2; температура в зоне реакции 750oC; давление в зоне реакции 101325 Па; катализатор реакции - никель на пористом носителе. Связь между количеством молей (n), парциальным давлением (Р, атм.) каждого компонента и концентрацией (С, об.%) следующая:
n



0,168 CH4 + 0,503 H2О = 0,561 H2 + 0,271 H2O + 0,102 CO + 0,065 CO2 + 0,001 CH4 (6). Статистический набор данных процесса по примерам 1, 2 заявляемого способа-прототипа представлен в таблице. В графах 8,9, 10 таблицы приведены данные для разности между заданными и текущими содержаниями атомов в газовой смеси выходного продукта (соответственно углерода, кислорода, водорода). В графах 15, 16 приведены данные для разности между заданными и текущим расходами исходных компонентов для соответственно углеводорода и окислителя. Помехоустойчивость системы регулирования в прототипе при возникновении неисправностей низка, а следовательно, низки и надежность и точность регулирования, так как регулирующими факторами в этом случае являются сигналы, пропорциональные расходам только исходных реагентов. В предлагаемом способе помехоустойчивость выше, так как введение в систему регулирования линии обратной связи обеспечивает оперативную и точную коррекцию расхода реагентов с учетом полной информации о составе выходного продукта. На этом основаны более высокие надежность и эффективность регулирования. Из таблицы видно, что реализация заявляемого способа в отличие от способа-прототипа с использованием регулирования расхода сырья по отклонениям содержания компонентов выходного продукта с учетом заявляемых зависимостей (1), (2), (3) позволяет повысить эффективность, точность способа на базе более полной информативности о состоянии выходного продукта, надежность, что в конечном итоге повышает качество выходного продукта.
Класс C10G35/04 каталитический реформинг
Класс G05D27/00 Одновременное управление или регулирование переменных величин, относящихся к двум или более основным группам 1/00