Способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования

 

Способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования. Использование: область нефтепереработки. Сущность изобретения; измеряют температуру сырья на выходе и входе каждой секции печи, определяют разность температур сырья между выходом и входом каждой секции, сравнивают эти значения с расчетными и в зависимости от величи ны рассогласования изменяют температуру на выходе каждой секции печи изменением расхода топлива соответствующей секции. 2 ил., 2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906739/26 (22) 30.01.91, (46) 30.11,92. Бюл. ¹ 44 (71) Башкирский научно-исследовательский институт по переработке нефти (72) Г.Г.Валявин, Н.И,Ветошкин, Е,В.Артамонова, В.Е.Федотов, В,П.Сухарев и

M.Ï.Плотко (56) Смидович Е,В. Технология переработки нефти и газа. Часть 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов, M.; Химия, 1980, с, 94.

Фрязинов В,В, и др. О тепловом эффекте процесса замедленного коксования и факторах, влияющих на тепловой режим реакционных камер. В кн.: Проблемы развития производства электродного кокса. Труды

БашНИИНП, вып. 13, Уфа, 1975, с, 133-139.

Изобретение относится к регулированию процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где применяются адиабатические реакторы.

Известен способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования по температуре нагрева сырья на выходе из печи.

Однако эта температура ограничена возможностью эакоксовывания труб и соответственно уменьшения межремонтного пробега установки коксования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ регулирсьания процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования, включающий регулирование

Ы3 1778134 Al

s C 10 В 55/00, G 05 D 27/00 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА В РЕАКТОРЕ УСТАНОВКИ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ (57) Способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования. Использование: область нефтепереработки. Сущность изобретения; измеряют температуру сырья на выходе и входе каждой секции печи, определяют разность температур сырья между выходом и входом каждой секции, сравнивают эти значения с расчетными и в зависимости от величи ны рассогласования изменяют температуру на выходе каждой секции печи изменением расхода топлива соответствующей секции. 2 ил., 2 табл, теплового режима реактора путем изменения количества рециркулята, подаваемого в печь для нагрева сырья, в зависимости от разницы температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него, Однако увеличение количества рециркулята приводит к снижению производительности установки по свежему сырью и увеличению энергозатрат на нагрев и перекачку рециркулята.

Цель изобретения — уменьшение энергозатрат и увеличение производительности процесса за счет улучшения качества регулирования и исключения рециркулята.

Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования процесса г:олучения кокса в реакторе установки замедленного коксования, включающем регулирование теплового режима реактора в зависимости

1778134

20 от разницы температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него, дополнительно измеряют температуру на выходе и входе каждой секции печи и определяют разность, сравнивают измеренную разницу температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него с заданной и определяют их среднеарифметическое значение, по которому вычисляют необходимую разность температур сырья на выходе и входе каждой секции печи,, которую сравнивают с измеренной, и в зависимости от величины рассогласования изменяют температуру сырья на выходе каждой секции печи изменением расхода топлива соответствующей секции.

При этом температуру сырья на выходе каждой секции вычисляют по следующей математической зависимости: д

Т =А1 (а +А4, где Т вЂ” температура в i-той точке змеевика печи, С;

А1 — коэффициент, зависящий от разницы температур сырья на выходе и входе в печь;

А2, Аз — коэффициенты, зависящие от природы сырья (А2=3,255 10, Аз=4,058— для гудрона западно-сибирской нефти);

А4 — коэффициент, учитывающий температуру сырья на входе в печь;

Ь вЂ” текущее изменение приведенной длины змеевика (изменяется от 0 до 1);

A t — разница температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него, С.

На фиг,1 представлена принципиальная схема предлагаемого способа регулирования процесса получения кокса; на фиг.2 приведены графики изменения температуры в змеевике печи согласно предлагаемому способу и прототипу. Кривые 1-5— изменение теплового режима реактора путем изменения температуры сырья в секциях печи при A t= 60, 40, 30, 50. 70 С соответственно (по предлагаемому способу). Кривая 5 также иллюстрирует изменение теплового режима реактора по прототипу.

Установка для осуществления способа содержит многосекционную печь для нагрева сырья, имеющую автономно регулируемые четыре секции 1, 2, 3, 4, регулирующие клапаны 5-8, реактор коксования 9, ректификационную колонну 10.

Реактор 9 снабжен датчиками температуры t2 и 13, связанными с сумматором 11, соединенным с одним из входов вычислительного устройства 14. Другой вход вычислительного устройства соединен с блоком задания разницы температур сырья на вхо25

55 де в реактор и паров на выходе из него, а выход — с сумматорами 15-18, соединенными в свою очередь с сумматорами 19-21, входы которых связаны с датчиками температур 23-27, а выходы — с регулирующими клапанами 5-8.

Сырье нагревают в многосекционной печи с автономно регулируемым теплоподводом секций 1-4 путем изменения расхода топлива с помощью регулирующих клапанов 5-8 и направляют в реактор 9. Газообразные и дистиллятные продукты коксования выводятся сверху реактора в ректификационную колонну 10, а кокс накапливается в реакторе, За счет протекания реакций термодеструкции температура паров на выходе иэ реактора снижается. При этом фактическую разницу температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него определяет сумматор 11, на вход которого поступает сигнал с датчиков температуры 12 и 13, установленных на входе и выходе реактора. Сигнал рассогласования (A t<>) сумматора 11 поступает в вычислительное устройство 14. В вычислительное устройство вводится также требуемое значение разницы между температурами входа сырья в реактор и выхода паров из него (Л таад).

Исходя из значений фактической и заданной разниц температур Ates и Лтзад рассчитывают величину

Л (из + A 1зад

2 численное значение которой подставляется в уравнение дз

L" +А

1 и рассчитывается значение температуры в точках змеевика, соответствующих входу и выходу сырья для каждой секции печи, Численные значения расчетной разницы между температурами сырья на выходе из секций печи и на входе в них преобразуются в стандартные сигналы, которые поступают на вход сумматоров 15-18 соответственно для каждой секции печи. Сюда же поступают сигналы рассогласования из сумматоров 1922, соответствующие фактической разнице между температурами сырья на выходе из секций печи и входе в них, на вход которых поступают сигналы с датчиков температур

23-27, установленных на входе и выходе секций печи. Сигнал рассогласования с сумматоров 15-18 поступают на вход регуляторов

28-31 расхода, которые, воздействуя на клапаны 5-8, управляют расходом топлива в каждую секцию печи и минимизируют зто рассогласование.

1778134

30

40 разница между температурами сырья. на входе в реактор и паров на выходе из реактора уменьшить с 60 С до 40 С (кривая 2).

Тогда, изменяя задание получим з + Л л 60 + 40 0 45

2 2

Используя вышеуказанную зависи- . мость получают следующие температуры на концах каждой секции: вход в секцию 1—

Пример 1, Приведенная длина змеевика печи равна 1, Расстояние от входа до выхода йз первой секции равной 0,1 приведенной длины, до выхода из 2-й секции — 0,4, до выхода из третьей секции — 0,7 и до выхода из четвертой секции — 1. Пусть при

Лтзад=60 С регулирование профиля нагрева сырья в змеевике печи осуществляется по кривой 1 на фиг.1. Измеренная температура (Л t >) на концах каждой секции печи составит соответственно: на входе в секцию 1 — 350 С, на входе в секцию 2 — 391 С, в секци;о 3 — 436 С, и секцию 4 — 466 С на выходе из печи -490 С, т.е. изменение температуры по секциям равно 41, 46, 30. 24 С соответственно. При этом фактическая разница между температурами сырья на входе в реактор и паров на выходе из реактора (t<>) также равна 60 С.

Тогда рассчитанная вычислительным устройством величина Лt—

Л из + Л |зад

"также равна 60 С, Рассчитанные по вышеуказанной зависимости значения температуры на входе в секции 1-4 и на выходе из печи составляют соответственно 350, 391. 436, 466, 490 С, т.е, расчетная разница между температурами сырья на входе и выходе для каждой секции (41, 46, 30, 24 С) равна соответствующей разнице, полученной при измерении датчиками 23-27 в сумматорах 19-22. Таким образом, сигналы, поступающие в сумматоры 15-18 из преобразователя вычислительного устройства и сумматоров 19-22 соответственно, равны и результирующие сигналы, выходящие из сумматоров 15-19 на регулятор 28-31, равны

О. Поэтому расход топлива к форсункам не меняется, Пример 2. Допустим, требуется

350 С, выход из секции 1 — 428 С, из секции

2 — 461 С, из секции 3 — 478 С и на выходе из печи 490 С, изменение температуры в каждой секции соответственно составляет:

78, 33, 17, 12 С, Происходит рассогласование сигналов. поступающих в сумматоры

15-18 от преобразователя вычислительного устройства 14 и сумматоров 19-22. Сигналы рассогласования с сумматоров 15-18 поступают на регуляторы 28-31. В результате про5

20 исходит автоматическое увеличение расхода топлива в секцию 1 печи, т,к, разность температур расчетная (33, 17, 12 С) меньше фактической (46, 30, 24 С соответственно).

T.å, в секции 1 печи сырье на ревают до более высокой температуры и раньше, чем в примере 1, начинаются реакции разложения сырья. При этом увеличивается глубина превращения сырья, требуется меньше топлива на превращение сырья в реакторе и разница между температурами сырья на входе в реактор и паров на выходе из реактора снижается. Регулирование будет осуществляться автоматически до тех пор, пока сигналы, поступающие в вычислительное устройство 1 от сумматора 11 (ЛЬз). и заданная разница температур (Л t»g не будут равны.

Кроме того, были проведены эксперименты по предлагаемому способу(примеры

3-5) и прототипу (примеры 6-9).

Качество сырья — гудрона западно-сибирской нефти приведено в табл,1, Пример ы 3-5 (кривые 3-5) осуществлялись аналогично примеру 2, заменяя заданную разницу температур сырья на входе в реактор и выхода паров из него.

Пример ы 6-9 (кривая 5) — по прототипу, Сырье, смешанное с рециркулятом в соотношении 1:1 (коэффициент рециркуляции Кг,=2), нагревают в печи от 350 С до

490 С и подают в реактор на коксование.

Для поддержания разницы между температурами сырья на входе в реактор и паров на выходе из него(Лt) равным 40 С необходимо поддерживать Kp= 2. Для увеличения t до

60 необходимо К поддерживать равным

1,5; при At=70O, Kp=1,2; при At=75O. Кя=1,0.

Результаты осуществления примеров

1-9 и режимные параметры приведены в табл,2, Как видно из таблицы, получаемый по примерам 1-5 кокс имеет низкое содержание летучих (6-7%), высокую механическую прочность (80-90 кг/см ), При этом расход топлива в 1,5-2 раза меньше по сравнению с прототипом (примеры 6-8), ниже расход электроэнергии на перекачку и выше производительность в 1,3-2 раза. Достижение же в прототипе производительности аналогичной предлагаемому способу (2000 т/сут1 как в примере 9 за счет снижения Кр до 1 приводит к ухудшению качества кокса.

Таким образом, предлагаемый способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования позволит по сравнению с прототипом уменьшить энергозатраты на процесс получения кокса за счет исключения затрат на

1778134

Таблица 1

Качество сырья (гудрона западно-сибирской нефти) Значения показателей

1,0198

15,78

816

+25

361

106,3

29,8

2,85

85,95

10,42

0,06

0,022

0,0072

525

11.2

6.3

6.5

32,2

35.1

8,7 нагрев и перекачку рециркулята и увеличить производительность процесса эа счет увеличения загрузки сырья, что становится возможны м из-за искл ючения подачи рециркулята, 5

Формула изобретения

1, Способ регулирования процесса получения кокса в реакторе установки замедленного коксования, включающий регулирование теплового режима реактора 10 в зависимости от разности температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и увеличения производительности процесса эа счет 15 улучшения качества регулирования и исключения рециркуляции, дополнительно измеряютт температуру на выходе и входе каждой секции печи и определяют их разность, сравнивают найденную разность темпера- 20 тур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него с заданной и определяют их среднеарифметическое значение, по которому вычисляют необходимую разность температур сырья на выходе и входе каждой 25

Показатели качества сы ья

ПЛОТНОСТЬ Р4

Коксуемость, мас .

Молекулярная масса

Температура застывания, С

Температура вспышки, ОС

Вязкость, сСт v 150 С 200 С

KNUJ ОC

Содержание, мас. : серы углерода водорода золы ванадия никеля

Начало кипения, С (по Богданову)

Групповой углеводородный состав, Фас., парафино-нафтеновые углеводороды моноциклические бициклические полициклические

Смолы ас альтены секции печи, которую сравнивают с изме-. ренной, и в зависимости от величины рассогласования изменяют температуру сырья на выходе каждой секции печи изменением расхода топлива соответствующей секции.

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что температуру сырья на выходе каждой секции печи вычисляют по следующей математической зависимости: д. А3

Ti= А1 . + А4, где Т вЂ” температура в 1-й точке змеевика печи, ОС;

A> — коэффициент, зависящий от разницы температур сырья на выходе и входе в печь;

Аг, Аз — коэффициенты, зависящие от природы сырья (A2=3,255; W 4,058— для гудрона западно-сибирской нефти);

А4 — коэффициент, учитывающий температуру сырья на входе в печь;

Li — текущее значение приведенной длины змеевика (изменяется от 0 до 1);

ht — разность температур сырья на входе в реактор и паров на выходе из него. С.

1778134

Таблица 2

Режимные параметры и результаты экспериментов по регулированию теплового режима реактора УЭК

Температура сырья Температура — — паров на на входе на вход выходе нз в печь, C в реак- реактора,зС тор, С

W пп

Коэффициен рецнркуляцни (К ) Качество кокса

Производительность

ПО СЫРЬЮ, т/сут

Выход ле тучих ма териалов масД

Мех.проч ность, кг/снз

Эл.энерIHA KBT

Толли кг

t, Ñ

500

400

0,2 0 приведенная ДЛиыа в3дааВи а

ФИГе I °

1 350

2 350

3 35о

4 350

5 350

6 350

7 350

8 350

9 350

490

415

1,О

1,О

1 ° О

1,О

1,О

2,0

1,5

1 ° 2

1,0

9-10

6-7

5-6

7-8

10-12

7-8

8-9

9-10

11-12

35-45

80-90

90-100

70-80

20-35

79-80

50-60

35-45

20-30

36

39

38

79

53

42

40,0

37,5

36,0

35,0

2ООО

1333

1667

2000

1778134

Составитель Г,Валявин

Техред М.Маргентал Ко рректор А. М от ыл ь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 4163 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5