Разработка и исследование системы автоматизации процесса висбрекинга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Бахри Абдеррахим

• Бахри Абдеррахим
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Бахри Абдеррахим

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ПРОЦЕСС ВИСБРЕКИНГА. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1. 1 Технология процесса висбрекинга

1.2 Описание технологической схемы установки висбрекинга

1. 2.1 Основные типы процессов висбрекинга

1.2.2 Основные отличия процессов печного висбрекинга и висбрекинга с выносной сокинг-камерой

1.3 Описание технологической схемы установки висбрекинга с выносной реакционной камерой

1.4 Описание процессов фракционирующей колонны висбрекинга

1.4.1 Описание технологической схемы печи

1.4.1.1 Конвективная камера

1.4.1.2 Радиационная камера

1.4.1.3 Дымоход

1.4.1.4 Тепловой баланс трубчатой печи

1.4.2 Механизм ректификации

1.4.2.1 Материальный баланс ректификационной колонны

1.4.3 Теплообменник

1.4.3.1 Тепловой баланс теплообменника

1.5 Химические и кинетические реакции процесса висбрекинга

1.5.1 Химические реакции

5.2 Кинетические реакции

Выводы по главе 1

Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ КОЛОННЫ ПРОЦЕССА ВИСБРЕКИНГА С СОКИНГ-КАМЕРОЙ

2.1 Построение модели на основе МНК

2.2 Результаты определения статической модели МНК

2.2.1 Температура продукта верхней части колонны К-1

2.2.2 Температура продукта в нижней части колонны

2.2.3 Уровень кубового остатка в нижней части колонны

2.2.4 Расход тяжелого газойля

2.2.5 Моделирование температуры продукта на выходе тепообменника

2.2.6 Минимизация ошибки моделирования величин F2lF5,L2

2.2.7 Анализы графиков статической модели МНК

2.3 Построение алгоритма РМНК

2.4 Результаты симуляции статичесткой модели РМНК

Выводы по главе 2

Глава 3 ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ КОЛОННОЙ ПРОЦЕССА ВИСБРЕКИНГА

3. 1 Система усовершенствованного управления процессом

3.1.1 Примеры APC - систем

3.1.2 Принцип работы APC

3.1.3 Этапы создания APC-системы

3.2 Моделирование процесса

3.3 Построение имитационной модели

3.4 Решение задачи оперативного управления

3.5 Имитационный эксперимент

3.5.1 Увеличение производства тяжелого газойля и минимизация энергетических затрат

3.5.2 Увеличение температуры продукта верхней части колонны

Выводы по главе 3

Глава 4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

4.1 Алгоритм последовательного компенсатора

4.2 Выбор проекта исследований

4.3 Построение последовательного компенсатора

4.4 Анализ графиков работы насосной системы

Выводы по главе 4

Заключение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование системы автоматизации процесса висбрекинга»

ВВЕДЕНИЕ

В современных экономических условиях нефтегазовый комплекс продолжает непрерывно развиваться. Вводятся в эксплуатацию новые технологические установки на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ), осваиваются новые месторождения нефти и газа.

Добыча нефти, упавшая к 1991 году примерно до 300 млн. т, повысилась и в 2016 г. составила 534 млн. т. По объему добычи нефти Россия занимает первое месту в мире, опережая Саудовскую Аравию (503 млн.т) и США (468 млн. т). Доказанные запасы нефти на 2016 г. составляют 232 млрд. т. В 2015 г. открыто 58 новых месторождений. Начато освоение Арктических месторождений.

Продолжает расти спрос на сырую нефть. В настоящее время в РФ действует 80 НПЗ общей мощностью 290 млн. т /сут., что составляет 6,6% от мирового уровня.

Крупные компании РФ увеличивают производство нефтепродуктов, в том числе «Роснефть» (264 млн. тн.э), «Лукойл» (100 млн. тн.э), «Газпромнефть» (80 млн. тн.э), «Сургутнефтегаз» (60 млн. тн.э), «Татнефть», «Башнефть» и др.

Одним из основных целевых продуктов переработки нефти на НПЗ являются моторные топлива, из которых 64% отводится бензину и дизельному топливу.

В последние годы спрос на моторное топливо в РФ и за рубежом снижается, что объясняется экономическими причинами, приведшими к уменьшению автомобильного парка. Поэтому для повышения конкурентоспособности отечественных НПЗ необходима их глубокая модернизация с целью снижения энергетических издержек производства.

Одной из основных целей является увеличение глубокой переработки сырья и улучшение качественных показателей моторных топлив.

Известно, что повышение энергоэффективности производства может привести к снижению себестоимости продукции и сроков окупаемости инвестиций. Методы повышения энергоэффективности заключаются в минимизации энергопотребления, использовании ресурсосберегающих технологий, совершенствовании систем автоматизации технологических процессов.

При проектировании систем автоматизации технологических процессов должны быть решены следующие задачи: обеспечение заданных параметров технологических процессов; возможность корректировки работы установок при изменениях состава исходного сырья; выполнение требований по охране труда и технике безопасности; минимизация капитальных затрат на осуществление проекта; минимальные затраты на сопровождение производства в течение всего жизненного цикла и ряд др.

Использование при проектировании программного обеспечения (ПО) Aspen Plus и Aspen HYSYS может быть использовано при модернизации производства и снижении энергозатрат. Моделирование и оптимизация технологических процессов, сравнение модельных (расчетных) данных с данными, полученными от РСУ в режиме реального времени, также способствует уменьшению энергопотребления, снижению числа отказов и повышению выхода готовой продукции. Новое поколение ПО Aspen DMC Plus позволяет вести непрерывное математическое моделирование технологического процесса с использованием данных, получаемых в режиме РВ, и корректировать работу установок, используя режим «Советчик оператора».

Для наиболее полного представления проекта автоматизации технологического процесса в данной диссертационной работе приведен

5

полный комплект необходимой документации системы автоматизации начальной стадии процесса гидроочистки моторных топлив. Отдельные разделы диссертационной работы сопровождаются ссылками на руководящие материалы (в основном ГОСТ), а также необходимыми пояснениями к тексту.

Процесс висбрекинга относится к термическим процессам переработки тяжелых остатков нефти. Сырьем для висбрекинга является мазут, гудрон и другие тяжелые остатки. Схема процесса висбрекинга реализуется по двум основным вариантам,- «печной» висбрекинг и висбрекинг с выносной реакционной камерой (сокинг-камерой). Конечным продуктом процесса висбрекинга с выносной сокинг-камерой является стабильная нафта. Показателем эффективности процесса является получение котельного топлива заданного состава.

В связи с увеличением доли используемого в промышленности природного газа спрос на мазут в качестве топлива постоянно снижается. Поэтому вторичная переработка мазута в процессе висбрекинга является актуальной задачей.

Автоматизация процесса висбрекинга включает анализ и сравнительную оценку процессов висбрекинга («печного» и процесса с сокинг-камерой), разработку «виртуальных» анализаторов основных технологических параметров процесса (температуры верха и низа фракционирующей колонны, расхода уровня и др.), а также моделирование фракционирующей колонны, разработку системы оперативного управления процессом и его оптимизацию.

Результаты исследования процесса висбрекинга позволяют синтезировать систему усовершенствованного управления процессом (АРС-систему), повысить удельный расход бензина, снизить вязкость остатка висбрекинга и понизить энергетические издержки производства, что также является актуальной задачей.

Фундаментальные исследования процесса висбрекинга представлены в трудах русских и иностранных ученных С.А. Ахметова, Т.П. Серикова, И.Р. Кузеева, М.И. Баязитова, Seif Mohaddecy, Sepehr Sadighi, Di Carlo, I. Fernandez, J.L Miranda и др.

Вопросы моделирования фракционирующей колонны, трубчатых печей, а также установок висбрекинга представлены в трудах Lorenzo Orlietti, S.M., Zanoli, D. Barchiesi, G. Astolfi, D.I.I, Christian Albaret, Multistage Gath-Geva Clustering, M.M. Somayeh. Hekmati.

Цель диссертационной работы заключается в создании системы управления процессом висбрекинга, позволяющей поддерживать основные характеристики целевого продукта на оптимальном уровне при ограничениях на решение поставленной задачи

Критерием управления является max выхода продукта при минимальных энергетических затратах, а также min СКО регулируемых параметров. Показателем эффективности процесса является получение котельного топлива заданного состава.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Разработка математических моделей виртуальных анализаторов температуры верхней части колонны, температуры тяжелого газойля, температуры на выходе теплообменника, расхода тяжелого газойля, квенча и уровня кубового остатка;

2. Обработка массива данных, полученных с производства, c целью определения влияния переменных на основные показатели процесса.

3.Моделирование схемы циркуляционного орошения с определением температуры нефтепродукта на выходе теплообменника.

4. Разработка системы оперативного управления с использованием имитационной модели.

5. Разработка системы управления насосами на базе алгоритма последовательного компенсатора

Объектом исследования в работе является процесс висбрекинга,-процесс переработки тяжелых остатков нефти (гудрона, мазута, нефтешлама)

Предмет исследования диссертационной работы составляет разработка системы управления процессом висбрекинга, анализ технологических параметров, моделирование и оптимизация процесса на основе статических моделей.

В настоящее время управление процессом висбрекинга осуществляется с помощью локальных контуров регулирования и не гарантирует достижение оптимальных показателей качества процесса (максимальный выход бензина, дизельного топлива, снижение энергетических затрат и др.).

Методы исследования. В диссертации использованы методы математического моделирования, теории управления, рекурсивного МНК, статистической обработки данных программой Proficy Troubleshutter и Proficy Cause+, MatLab/Simulink, Aspen Plus и др., методы синтеза систем управления и методы оптимизации

Обоснованность научных положений и достоверность результатов

Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций определяется корректным применением методов математического моделирования, обработки экспериментальных данных с применением современных программных пакетов и компьютерных технологий.

Обоснованность полученных результатов и рекомендаций основывается на сопоставлении результатов моделирования и данных, полученных на действующем промышленном предприятии, сходимость которых подтверждается малой погрешностью.

Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработаны математические модели виртуальных анализаторов температуры верхней части колонны, температуры тяжелого газойля, температуры на выходе теплообменника, расхода тяжелого газойля и др.

2. Обработан массив данных, полученных с производства, с целью определения влияния переменных на основные показатели процесса.

3. Разработана модель схемы циркуляционного орошения ФК с определением расхода продукта и температуры нефтепродукта на входе и выходе теплообменника.

4. Разработана система оперативного управления процесса висбрекинга с определением оптимальных параметров процесса,- температуры верхней части ФК, расхода тяжелого газойля, температуры сырья на выходе сокинг-камеры.

5. Разработана система управления насосной станции на базе алгоритма последовательного компенсатора с целью стабильности её работы

Степень новизны научных результатов:

1.Математическая модель фракционирующей колонны начальной стадии процесса висбрекинга, полученная с помощью МНК с ортогональной декомпозицией информационной матрицы, отличающаяся тем, что она ограничивает значения матрицы коэффициентов.

2.Алгоритм оперативного управления процессом висбрекинга, основанный на базе статической модели и линейного программирования и отличающийся формированием значений сигналов управления с целью получения оптимальных параметров процесса.

3. Алгоритм последовательного компенсатора управления насосными станциями, который отличается тем, что формирует значения коэффициентов на каждом шаге и гарантирует стабильность работы системы с неизвестными коэффициентами.

Положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Моделирование процесса висбрекинга основано на разработке виртуальных анализаторов температуры верха и низа фракционирующей колонны, температуры циркуляционного орошения, расходов тяжелого газойля, продукта, квенча, а также уровня кубового остатка с целью разработки прогнозирующей модели системы усовершенствованного управления.

2. С целью увеличения производства бензина и минимизации энергетических затрат следует использовать оперативное управление процессом висбрекинга, основанное на методе линейного программирования и имитационной модели процесса.

3. Стабильность работы насосных систем установки висбрекинга обеспечивается системой управления, использующей алгоритм последовательного компенсатора.

Практическая значимость.

Основные результаты диссертационного исследования, определяющие практическую значимость работы, следующие:

Разработаны алгоритмы и программы для проверки полученных моделей и показана их адекватность реальному процессу.

Выполненные исследования процессов теплообмена в установке висбрекинга позволили снизить экономические затраты на оборудование системы циркуляционного орошения фракционирующей колонны.

Использование алгоритма последовательного компенсатора позволило синтезировать систему управления насосными станциями с неизвестными коэффициентами модели, что гарантирует стабильность работы насосных станций.

Реализация результатов.

Результаты работы предложены проектным организациям для улучшения качества работы систем автоматизации начальной стадии процесса висбрекинга.

Полученные результаты опубликованы в научных журналах и могут быть использованы нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ) для повышения качества управления процессом висбрекинга.

Отдельные положения диссертации использованы в учебном процессе в дисциплинах «Интегрированные системы проектирования и управления», «Информационные технологии в системах управления» и «Системы управления химико-технологическими процессами».

Апробация работы.

Содержание и основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на научных конференциях: ММТТ-29, Саратов. гос. технический университет, 2016; ХУШ международной научно-технической конференции "Приоритетные направления развития науки и технологий", "Инновационные технологии", г. Тула, 2015; Научной конференции «Традиции и инновации», посвященной 187-й годовщине образования СПбГТИ(ТУ), 2015; У-й Научно-технической конференции «Неделя науки-2015», СПб, 2015; VI Научно-технической конференции студ., аспир. и молодых ученых «Неделя науки-2016», СПбГТИ(ТУ), 2016, а также на научных семинарах кафедры АПХП СПбГТИ(ТУ), 2012-2016 года

Публикации. По теме диссертация опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах из списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы. Работа изложена на 139 страницах основного текста, содержит 60 рисунков. Библиографический список включает 89 наименований,! приложение.

Глава 1 ПРОЦЕСС ВИСБРЕКИНГА. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Технология процесса висбрекинга

Процесс висбрекинга используется для переработки тяжелых остатков нефти (гудрона, мазута и др. тяжелых остатков) с целью снижения их вязкости и относится к термическим процессам, протекающим при температурах 450...500°С и давлении 1,4...3,5 МПа. Процесс висбрекинга протекает при более мягких условиях, чем термический крекинг, что ограничивает процессы коксообразования в трубчатых печах.

Для снижения процесса коксообразования следует избегать долгого времени пребывания продукта в трубной печи. Чтобы уменьшить коксование, используется процесс висбрекинга с выносной реакционной камерой (реактором или сокинг-камерой). При этом сокинг-камера играет роль части фракционирующей колонны, где продолжаются реакции с меньшей аккумуляцией кокса в трубах печи.

1.2 Описание технологической схемы установки висбрекинга

Получающийся при вакуумной перегонке мазута гудрон из-за высокой вязкости не может использоваться в качестве котельного топлива. Для получения товарного топлива для разбавления гудронов требуется значительное количество дистиллятных разбавителей, в результате чего сводится на нет эффект углубления переработки нефти за счет процесса вакуумной перегонки. Наиболее простым способом снижения вязкости, а, следовательно, и экономии расхода разбавителей является процесс висбрекинга. Процесс висбрекинга вакуумного остатка (гудрона) относится к разновидности термических процессов переработки тяжелых остатков нефти. Его применение обычно уменьшает на 20-25 % масс. использование разбавителей [1].

Обычно сырьем висбрекинга является гудрон, но возможна переработка тяжелых нефтей, мазутов и других тяжелых остатков. Отличиями процесса висбрекинга от термокрекинга являются более мягкие условия проведения процесса вследствие того, что перерабатывается более тяжелое, легче крекируемое сырье и низкая глубина крекинга, ограниченная началом коксообразования. Обычно висбрекинг проводят при температура в интервале 450-500 °С и давлении 1.4 - 3.5 МПа.

1.2.1 Основные типы процессов висбрекинга

Схема процесса реализуется по двум основным вариантам: «печной» висбрекинг, в котором высокая температура (480 - 500°С) сочетается с коротким временем пребывания (1.5 - 2 мин); висбрекинг с выносной реакционной камерой (реактором или сокинг-камерой), где процесс идет при температурах 430 - 450°С и времени пребывания 10 - 30 мин. Висбрекинг с выносной реакционной камерой снижает затраты энергии (имеет меньшую температуру реакции и меньшее коксование ), но время пребывания больше, чем в процессе печного висбрекинга. На рисунках 1.1 и 1.2 показаны схемы процесса печного висбрекинга и висбрекинга с выносной реакционной камерой.

Сырья

Теши

1

Рисунок 1.1- Схема печного висбрекинга

Рисунок 1.2- Схема висбрекинга с выносной реакционной камерой

1.2.2 Основные отличия процессов печного висбрекинга и висбрекинга с выносной сокинг-камерой

-Разница между процессами печного висбрекинга и висбрекинга с выносной реакционной камерой (с сокинг-камерой) состоит в следующем:

-Расход топлива в печном висбрекинге на 70% больше, чем при висбрекинге с выносной реакционной камерой (с сокинг-камерой )

-Печной висбрекинг использует две зоны для нагрева (конвективная и радиационная камера), что обеспечивает высокую степень гибкости и лучшего контроля сырья.

-Коксоудаление в трубах печного висбрекинга легче, чем в висбрекинге с сокинг-камерой.

-Висбрекинге с сокинг-камерой требует меньшего потребления энергии, чем печной висбрекинг.

-Процесс, осуществляемый при более высокой температуре в печном висбрекинга, гарантирует большее восстановление тяжелого газойля, который не может быть получен в сокинг-камере.

-В печном висбрекинге кокс аккумулируется в трубах печи, что уменьшает теплопередачу от стенок труб к сырью и снижает эффективность и

производительность процесса. Для компенсации снижения эффективности требуется либо увеличение расхода топлива или снижения расхода сырья, поступающего в печь. Оба эти решения увеличивают затраты энергии.

-В висбрекинге с сокинг-камерой из-за более низкой температуры, чем в печном висбрекинге, наблюдается и более низкая скорость осаждения.

-Время функционирования процесса в нормальном режиме (без ремонта) составляет 3 - 6 месяцев для печного висбрекинга и 6 - 18 месяцев для висбрекинга с сокинг-камерой [11] .

1.3 Описание технологической схемы установки висбрекинга c выносной реакционной камерой

На рисунке 1.2. представлена типовая схема процесса висбрекинга с выносной реакционной камерой - реактором.

Вакуумный остаток из емкости Е-1 насосом Н-1 подается в межтрубное пространство теплообменника Т-1, где нагревается теплом кубового продукта фракционирующей колонны К-1, и далее направляется в печь П-1.

Для турбулентного потока жидкости на вход в радиантную секцию в каждый поток змеевика печи П-1 насосом подается питательная вода (на схеме не показано). Вода немедленно испаряется в змеевиках печи, увеличивая таким образом скорость потока в той части печи, где начинается образование кокса и где легче всего происходит отложение кокса на стенках труб. Повышение скорости потока дает снижение температуры стенки змеевика и толщины пристенной пленки, что способствует уменьшению образования кокса. Количество вводимого турбулизатора (питательной воды) составляет примерно 0,25 % масс. на расход сырья.

Из печи продукты реакции поступают в реактор (сокинг-камеру) Р-1, где в течение 10-30 минут происходит крекирование нефтепродуктов до

требуемой глубины конверсии. Оптимизация режима определяется двумя параметрами: температурой и временем пребывания нефтепродуктов в Р-1.

Крекинг и испарение сырья начинается в радиационной секции печи П-1 и продолжается в реакторе Р-1.

Продукт из реактора Р-1 направляется в колонну фракционирования К-1. В колонне фракционирования происходит разделение продуктов реакции на газ, нестабильную нафту, газойль и остаток висбрекинга. Колонна условно делится на три зоны: отпарную (низ колонны), охлаждающую (зона подачи квенча) и промывную (зона подачи циркуляционного орошения).

С верха колонны фракционирования К-1 выводятся кислый газ, водяной пар и пары нафты.

Система вывода верхнего продукта состоит из одноступенчатой конденсации с циркуляцией кислой воды из емкости Е-2. Циркуляция воды предусматривается для предотвращения коррозии в системе.

Пары, выводимые из верхней части колонны фракционирования, конденсируются и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения Хв-1, в водяном холодильнике Х-1 и направляются в емкость орошения Е-2.

Для предотвращения замерзания продукта в трубках воздушных холодильников в зимний период предусмотрено регулирование температуры охлаждающего воздуха за счет циркуляции части охлаждающего воздуха путем изменения степени открытия боковых и переточенных жалюзи рециркулятора.

Далее парожидкостная смесь охлаждается в водяном холодильнике Х-1 и далее поступает в емкость орошения Е-2. В емкости орошения Е-2 происходит разделение парожидкостной смеси на углеводородный газ, нафту и кислую воду. Углеводородный газ из емкости направляется на прием компрессора ПК-1 через газсепаратор С-1.

Нестабильная нафта из емкости орошения Е-2 насосом Н-2 подается на орошение фракционирующей колонны К-1, а балансовое количество направляется на абсорбцию с углеводородным газом и далее на стабилизацию в колонну К-3. Нестабильная нафта после насоса Н-2 смешивается с углеводородным газом после компрессора ПК-1 и образовавшаяся смесь направляется через воздушный холодильник Хв-2 и поступает в емкость Е-3.

Кислая вода, собирающаяся в отстойной зоне емкости орошения Е-2, насосом Н-7 частично возвращается в холодильник Хв-1, а балансовое количество кислой воды выводится с установки на отпарку сероводорода и аммиака.

Для снижения коррозии в трубопровод парогазовой смеси перед воздушным холодильником Хв-1 вводится ингибитор коррозии в смеси с нестабильной нафтой.

Из средней части фракционирующей колонны К-1 боковым погоном выводится газойлевая фракция, которая подается в отпарную колонну К-2.

Пары, выводимые с верха отпарной колонны, возвращаются в колонну фракционирования К-1 выше тарелки вывода бокового погона.

Газойль с куба отпарной колонны К-2 насосом Н-5 подается на смешение с остатком висбрекинга.

Избыточное тепло из колонны фракционирования К-1 отводится циркуляционным орошением. Циркуляционное орошение забирается насосом Н-4 и подается в межтрубное пространство генератора пара среднего давления Т-3, в котором циркуляционное орошение охлаждается и затем возвращается во фракционирующую колонну К-1.

Тяжелый газойль висбрекинга выводится снизу фракционирующей колонны К-1. Для очистки от частиц кокса тяжелый газойль висбрекинга поступает в фильтр Ф-1 и затем насосом Н-3 подается в фильтр Ф-2.

Далее тяжелый газойль висбрекинга поступает в теплообменник Т-1, где охлаждается вакуумным остатком - сырьем установки и далее направляется в генератор пара Т-2.

Часть тяжелого газойля висбрекинга после генератора пара Т-2 возвращается во фракционирующую колонну К-1 в качестве квенча для предотвращения дальнейшего крекирования продукта и закоксовывания куба фракционирующей колонны.

Балансовое количество тяжелого газойля висбрекинга после генератора пара Т-2 смешивается с газойлем из отпарной колонны К-2, поступающим с нагнетания насоса Н-5, и выводится с установки.

Углеводородный газ из газосепаратора С-1 с нагнетания компрессора ПК-1 газ поступает на смешение с нестабильной нафтой, подаваемой насосом Н-2. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в воздушный холодильник повторного контактирования Хв-2. После охлаждения смесь поступает в емкость повторного контактирования Е-3, где разделяется на газ, нестабильную нафту и воду.

Для предотвращения замерзания продукта в трубках воздушного холодильника Хв-2 в зимний период предусмотрено регулирование температуры охлаждающего воздуха за счет циркуляции части охлаждающего воздуха путем изменения степени открытия боковых и переточных жалюзи рециркулятора. Нестабильная нафта насосом Н-6 откачивается из емкости Е-3 через теплообменник Т-4 на стабилизацию в колонну К-3.

Нестабильная нафта нагревается в межтрубном пространстве теплообменника Т-4 теплом стабильной нафты и поступает в стабилизационную колонну К-3, оснащенную клапанными тарелками.

В стабилизационной колонне К-3 осуществляется стабилизация нафты путем отпарки легких фракций. Тепло, необходимое для отпарки, подводится

в стабилизационную колонну К-3 циркуляции нижнего продукта через рибойлер Т-6, обогреваемый водяным паром среднего давления.

Пары, выводимые сверху стабилизатора К-3, конденсируются в межтрубном пространстве водяного конденсатора ХК-1, откуда газожидкостная смесь направляется в емкость орошения стабилизационной колонны Е-4.

Жидкие углеводороды из емкости орошения стабилизационной колонны Е-4 насосом Н-8 возвращаются в стабилизационную колонну К-3 в качестве орошения.

Стабильная нафта из куба стабилизационной колонны К-3 поступает в трубное пространство теплообменника Т-4, где отдает тепло на нагрев нестабильной нафты - питания стабилизационной колонны, и направляется в воздушный холодильник Хв-3 на охлаждение.

Для предотвращения замерзания продукта в трубках воздушных холодильников в зимний период предусмотрено регулирование температуры охлаждающего воздуха за счет циркуляции части охлаждающего воздуха путем изменения степени открытия боковых и переточных жалюзи рециркулятора. После доохлаждения в водяном холодильнике Х-2 стабильная нафта выводится с установки.

Для очистки от сероводорода углеводородный газ из емкости повторного контактирования Е-3 и емкости орошения Е-4 через каплеотбойник С-2 направляется в аминовый абсорбер К-4. В каплеотбойнике С-2 «отбивается» и накапливается нафта, унесенная углеводородным газом.

В абсорбере аминовой очистки К-4, заполненном насадкой (типа колец Палля 1"), углеводородный газ проходит очистку 25 % водным раствором диэтаноламина (ДЭА) и выводится с установки в топливную сеть или подается на отопление собственной печи П-1.

Рисунок1.2. Технологическая схема установки висбрекинга с выносной сокинг-камерой

1.4 Описание процессов в фракционирующей колонне висбрекинга

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бахри Абдеррахим, 2017 год

Список литературы

1. Ермоленко А.Д., Кашин О.Н., Лисицын Н.В., Макаров А.С., Фомин

A.С., Харазов В.Г. Автоматизация процессов нефтепереработки: уч. пос. / А.Д. Ермоленко, О.Н. Кашин, Н.В. Лисицын и др.; под общ. ред. д-ра техн. наук В.Г. Харазова. - СПб.: Профессия, 2015.- 304 с.

2. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. - Уфа: Гилем, 2002. - 671 с.

3. Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. Химия и технология нефти и газа: Учебн. пособие.- 2-е изд.- М.: Форум, 2009.- 400 с.

4. Жоров Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии.- М.: Химия, 1978.- 376 с.

5. Леффлер У.Л. Переработка нефти [пер. с англ.] - М.: Олимп-Бизнес, 2007.-227 с.

6. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: Учебн. для нефт. спец. вузов / А.И.Скобло, И.А.Трегубова, Ю.К.Молоканов- 2-е изд.-М.:Химия, 1982.-584 с.

7. Рудин М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика / М.Г.Рудин,

B.Е.Сомов, А.С.Фомин; под ред. М.Г.Рудина; КИНЕФ.- 2 изд. М.: ЦНИИЭнефтехим, 2004.- 332 с.

8. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии.- М.: Химия, 2000.-677 с.

9. Справочник нефтепереработчика. Справочник/под ред. Г.А. Ласточкина, Б.Д. Радченко и М.Г. Рудина.- Л.: Химия, 1986.- 648 с.

10.Технология переработки нефти в 2-х частях. Ч. I. Первичная переработка нефти/ под ред. Глаголевой О.Ф. и Капустина В.М.- М.: Химия, Колосс, 2007.- 400 с.

11.Modeling of Processes and Reactors for upgrading of heavy petroleum, Jorge Ancheyta, CRC press,2013,(c 73:100)

12. Тeхнология и оборудование процессов переработки нефти и газа, С.А. Ахметов, Гилем , Уфа, 2002 г,-с146.

13. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов, 2006.

14.Crude oil direct fired furnace model, Ali Chaibakhsh , Ali Jamali, Ramin Kouhikamali ,Hamidreza Najafi, Science direct, 2015.

15. Responses application to monitor and predict crude oil distillation rate using pneumatic control system on a furnace, Academic journal,2013.

16.Modeling and Fuzzy Control of a Crude Oil Preheating Furnace, A. Chaibakhsh1,M. Pourbeheshtian1, M.J. Javadi Sigaroudi1 and H.R. Najafi2. Applied Mechanics and Materials, 2012.

17.Improving of Refinery Furnaces Efficiency Using Mathematical Modeling, Mir Esmaeil Masoumi and Zahra Izakmehri, International journal of modeling and optimization, 2011.

18. Aide-mémoire génie chimique, Emilian Koller, Dunod, Paris, 2009.- 439 c.

19. Process modeling, simulation and control for chemical engineering, second edition, William L. Luyben,1996.

20.Refining and petrochemicals, Vol. II, Mario Beccari, Ugo Romano, 2006, -p. 229-238.

21. Simulation and kinetic modeling of vacuum residue soaker-visbreaking, S. Reza. Seif Mohaddecy, Sepehr Sadighi, petroleum and coal, 2011.

22.AI Soufi, H. H., Savaya, Z. F., Moahmmed, H. K. and Al-Azami, I. A., "Thermal conversion (visbreaking) of heavy Iraqi residue", Fuel, 1998.- p. 67

23. S.Di Carlo, B. Janis, "Composition and visbreakability of petroleum residues". Chem. Eng. Sci.,1992.- p. 47.

24. Visbreaking of an asphaltenic coal residue, Benito, A.M., Martinez, M.T., Fernandez, I., Miranda, J.L ,Science direct, Fuel 72.1995, p. 922-927.

25. Thermal cracking of petroleum residues. Kinetic analysis of the reaction. Del Bianco, A., Panariti, N.. Beltrame, P.L., Carniti, PScience direct, Fuel 72, 1993,- p 75-80.

26. Modeling of thermal cracking process in a crude oil refinery, Petroleum and Gas Engineering, Sepehr Sadighi and S. Reza. Seif Mohaddecy, 2013.

27. Asphaltene and resid pyrolysis: Effect of reaction environment, D.M. Trauth. D.M , Yasar. M., Neurock. M., Nasigam. A., Klein. M., Kukes. S.G. Fuel Sci. Technol. Int.,1992.-p. 161-179.

28. Kinetics of low severity visbreaking. Ind. Eng. Chem. Kataria, K.L., Kulkarni, R.P., Pandit, A.B., Joshi, J.B., M.M. Kumar. Industrial and engineering chemistry research, 2004.

29. Petroleum residue upgradation via visbreaking: A review, J.B. Joshi, A.B. Pandit, , K.L. Kataria, R.P.Kulkarni, A.N. Sawarkar., D. Tandon,., Y. Ram, , M.M. Kumar. Industrial and engineering chemistry research, 2008.

30. Krishna, R., Kuchhal, Y.K., Sarna, G.S., Singh, I.D. 1988. Visbreaking studies on aghajari long residue.science direct, Fuel,1988.- p. 379-383.

31. Kinetic model predicts visbreaker yields , J.Castellanos, J.L. Cano, R. Del Rosal, V.M. Briones, R.L. Mancilla, Oil gas journal, 1991.- p. 76-82.

32. Simulation dynamique et commande non linéaire des colonnes a distiller, Pierre Ronchon, thèse, l'école national des mines, 1990.

33.Исследование моделей виртуальных анализаторов массообменного технологического процесса. Н.Б. Диго,И.С. Можаровский А.Ю., Торгашов А.Ю. Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, 2011.

34. Структурно-параметрическая идентификация промышленных технологических объектов на основе робастной регрессии, Г.Б. Диго,

Н.Б. Диго, А.Ю. Торгашов, Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток), 2015.

35. Wiener model identification and predictive of duel composition control of a distillation column, H. H. J. Bloemen , C.T. Chou, T.J.J. van den Boom, V. Verdult, Verhaegen, T.C. вackx, delft university of Wollongong. Wollongong, Australia,university of twente, Enchende. The Netherlands. Journal of process control, 2001.

36. Evaluation of Dynamic Models of Distillation Columns with Emphasis on the Initial Response, Bernd Wittgens, Sigurd Skogestad, Journal of modeling, identification and control, 1995.

37. Проблемы построения моделей виртуальных анализаторов слабо формализованных технологических объектов, А.Ю. Торгашоd, Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, ДВО РАН. Труды X Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» - Москва, 2015.- C. 438445.

38. Адаптивное управление температурным профилем ректификационной колоны тарельчатого типа (диссертация) -Национальный Исследовательский Университет, 2014.

39.Contribution a Tetude et ala commande des collonnes de distillation multiconstituants, Christian Albaret, L'École nationale superieur des mines de Paris,1992

40. Sur la dynamique et la commande des colonnes multicomposées ,Yann Greff, L'École nationale superieur des mines de Paris, 1992.

41. Dynamic rate-based and equilibrium models for a packed reactive distillation column, Jianjun Peng, Thomas F.Edgar* ,R. Bruce Eldridge, Chemical Engineering Science, 2003

42. Inferential control system of distillation compositions using dynamic partial least squares regression, Manabu Kano*, Koichi Miyazaki, Shinji

Hasebe, Iori Hashimoto, Department of Chemical Engineering, Kyoto University, Japan, Journal of process control, 2000.

43. Modeling and Control of Distillation Column in a Petroleum Process, Vu Trieu Minh and Ahmad Majdi Abdul Rani, Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering, Mechanical Engineering Department, Universiti Teknologi Petronas, Bandar Seri Iskandar, Malaysia, 2009.

44. A New Approach to the Identification of Distillation Column Based on Hammerstein Model, Ramesh Kanthasamy, HisyamAnwaruddin, , Suriya Kumar Sinnadurai, Faculty of Chemical & Natural Resources Engineering, Universiti Malaysia Pahang, Malaysia Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering, 2014.

45. Identification of a binary distillation column Leopoldo Barcenas Uribe Joaquin Alvarez Gallegos Technological Institute of Querétaro , Mexico, International Journal of Systems Science, 2007.

46. Convection-division models for distillation columns application to estimation and control of cryogenic air separation processes, Stéphane Dudret, L'École nationale superieur des mines de Paris, 2013.

47. Identification récursive des Systems a Dérivée Non entière, Abdelbaki Djouambi, Alina Voda, Abdelfatah Charef, Laboratoire d'Automatique de Grenoble LAG-ENSIEG, Journées Identification et Modélisation Expérimentale - Poitiers, France, 2006

48. Commande des systèmes par calculateur, Yves Brière Ensica. Note de cours, 2007.- C. 1270

49. Камкин О. Ю., Мусаев А. А., Ремизова О. А., Сыроквашин В. В., Фокин А. Л. Оперативное управление технологическим процессом по статистическим моделям// Изв. СПбГТИ(ТУ), 2013. №19 ,-C. 106 -111.

50. Гоголь И. В., Кадыров Э. Д., Фокин А. Л. Оперативное управление технологическими процессами по статистическим моделям в нормальном режиме// Изв. СПбГТИ(ТУ), 2015. №29,- C. 95 - 100.

51. Аносов А. А., Бородин П. Е., Дозорцев В. М., Ефитов Г. Л., Кнеллер Д. В. Высокотехнологичные решения корпорации Honeywell на базе платформы Experion PKS // Автоматизация в промышленности, 2011. №8,- С. 29-37.

52. Салфетников А. И., Хабалов В. В. Сходимость метода наименьших квадратов с декомпозицией информационной матрицы/ Актуальные проблемы современной науки. № 2(17), 2004.- С. 204-207.

53. G. Goodwin, K.Sin. Adaptive filtering, prediction and control. Pretence-Hall, INC. Englewood Cliffs. New Jersey, 1984.

54. Крамер Г. Математические методы статистики. - М.: Мир, 1975.

- 648с.

55. А. Бахри, А. Л. Фокин, В. В. Харазов Имитационная модель нормального режима функционирования процесса висбрекинга// Приоритетные направления развития науки и технологий. Тезисы докладов XVIII международной научно-технической конференции. Тула, «Инновационные технологии», 2015.- C. 53 - 55.

56. А.А. Бобцов. Робастное управление по выходу линейной системой с неопределиными коэффициентами // Автоматика и Телемеханика, 2002.

57. А.А. Бобцов, А.А. Капитонов,Н.А. Николаев. Управление по выходу нелинейными системами с неучтеноой динамиекой // Автоматика и телемеханика, 2010.

58. Alexey Bobtsov, Anton Pyrkin. Experimental research of consecutive compensator approach on basis of mechatronic system // ENOC Saint Petersburg, Russia, June, 30-July, 2008

59. Output Control of Nonlinear Systems with Unmodelled Dynamics, Alexey A. Bobtsov, Sergey A. Kolyubin, Anton A. Pyrkin,Aleksandr A. Kapitonov, Nikolay A. Nikolaev, Preprints of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control Cape Town, South Africa, 2014.

60. А.А.Бобцов А.А, А.А. Капитонов Адаптивная компенсация синусоидльного возмущающего воздействия для нелинейного объекта с входным запаздыванием //Автоматика и телемеханика, 2010.

61.И.И Фуртат, А.М Цыкунов. Робастное управление нестационарными нелинейными структурно не определиными объектами // Анализ и синтез систем управления, 2008.

62. А. А. Бобцов, Н. А. Николаев. Использование линейной версии метода последовательного копенсатора для стабилизации систем со степенными статическими нелинейностями. // Известия вузов. Приборостроение, 2009.

63. А.А. Бобцов, С.В. Шаветов. Управление по выходу линейным параметрическим неопределенным объектом в условиах возмущающих воздействии и неучтённой динамике. // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2011, № 1,-C.71.

64. А.А. Бобцов, Н.А Николаев Синтез управления нелинейными системами с функциональными и параметрическими неопределенностями на основе теоремы Фрадкова. // Автоматика и телемеханика, 2005.

65. С.М. Власов, О. И. Борисов, В. С. Громов, А. А. Пыркин, А. А. Бобцов, Робастная система динамического позиционирования макета народного судна // Известия вузов. Приборостроение, Т. 58, № 9, 2015

66.А.А Бобцов , С.А. Клюбин, А.А. Пыркин. Компенсация неизвестного мультигармонического возмущения для нелинейного объекта с запаздыванием по управлению.// Автоматика и телемеханика, 2010.

67.Фаронов М.В. Компенсатор последовательного типа в задачах управления техническими системами в условиях возмущений, запаздывания и неучтенной динамики (диссертация), Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2015. - С.21-71.

68.Мирошник И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, А.Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000.

69.Белов, С.В. Синтез прямого управления для систем с неявно заданной моделью при помощи адаптивных наблюдателей // Вопросы кибернетики. Адаптивные системы управления - М.: Науч. Совет по кибернетике АН СССР, 1979. - С. 5-18.

70.Брусин, В.А. Использование теории абсолютной устойчивости для построения некоторого класса адаптивных систем. Динамика систем (межвузовский сб.) - Горький: Изд-во Горьковск. ун-та, 1977, № 12. - С. 67-73.

71. Воронов, А.А. Современное состояние и перспективы развития адаптивных систем / А.А. Воронов, В.Ю. Рутковский // Вопросы кибернетики. Проблемы теории и практики адаптивного управления - М.: Науч. совет по кибернетике АН СССР, 1985. - С. 5-48.

72.Брусин, В.А. Синтез беспоисковой самонастраивающей системы методом теории абсолютной устойчивости // Автоматика и телемеханика, 1978. -№ 7. - С. 61-67.

73.Narendra, K. Stable adaptive observers and controllers / K. Narendra, L.S. Valavani // Ргос. IEEE, 1976. - Vol. 64, № 8. - P. 94-105.

74.Monopoli, R.V. Model reference adaptive control with an augmented signal // IEEE Trans. Automat. Control, 1974. - Vol.19, №5. - P. 474-484.

75.Monopoli, R.V. The Kalman - Yakubovich lemma in adaptive control system design // IEEE Trans. Automat, Control, 1973. - Vol. AC-18, № 5. - P. 527529.

76.Kreisselmeier, G. Stable Model Reference Adaptive Control in the Presence of Bounded Disturbances / G. Kreisselmeier, K. Narendra // IEEE Trans. Automat. Control, 1982. - Vol. AC-27, № 6. - P. 1169-1175.

77. Фрадков А.Л., Синтез адаптивной системы стабилизации линейного динамического объекта. // Автомат. и телемех., 1974, выпуск 12, с 96-103.

78.Якубович В.А. Адаптивная стабилизация непрерывных линейных объектов // Автоматика и телемеханика, 1988. №4.- С. 97-107.

79.Barnish, D. R., Corless, M., & Leitmann. A new class of stabilizing controllers for uncertain dynamical systems. SIAV. Journal on Control and optimization, 1983. 21.-С. 246-255.

80.Qian Wang, Robert F. Robust control of nonlinear systems with parametric uncertainty // Stengel.automatica, 2002.

81.Куликов В.Н. Решения и подходы компании Эмерсон к усовершенствованному управлению ТП, (Компания Эмерсон) // Автоматизация в промышленности, 2016,- C. 7-12.

82.Blewins T., McMillan G., Wojsnis W., Brown M. Advanced Control Unleashed. McGraw-Hill, 2003.

83.Advanced process control: A historical perspective // Process Control and Instrumentation, 2012.- P. 89-91

84.J. King. Why don't we properly train control engineers // Hydrocarbon Processing, 2012.- P. 47-49

85.Lodolo, M. Harmse, A. Esposito, and A. Autuori. Use adaptive modelling to revamp and maintain controllers // Hydrocarbon Processing, 2012.- P.37-45

86. S. Howes, I. Mohler, and N. Bolf, Kem. Ind // Advanced Process Control Application and Optimization in Industrial Facilities, 2014,- P. 39-48.

87.Process Control in the Chemical Industries. // Chemical Engineering Department, King Saud University, 2002.- P. 210-213.

88. S.M. Zanoli, D. Barchiesi, G. Astolfi. Head Pressure minimization of a Visbreaking column through an advanced PID controllers architecture. Universitty of Marche, Ancona, Italy. IFAC Conference on Advances in PID Control PID'12 Brescia (Italy), March, 2012.- P. 28-30

89.Lorenzo Orlietti. Model Predictive Control Solutions aimed at Energy Saving and Environmental Impact Minimization. Universita Politecnica delle Marche Scuola di Dottorato di Ricerca in Scienze dell'Ingegneria, Italia, 2015.