Способ управления процессом каталитического крекинга

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и в процессах каталитического крекинга при переработке тяжелого углеводородного сырья и позволяет повысить выход целевых продуктов. Способ управления процессом каталитического крекинга заключается в том, что измеряют датчиком б давление в реакторе 1 и с учетом данных от датчиков 7 температуры, датчиков 5, 8 и 9 расхода соответственно сырья, циркулирующего орошения и бензина идентифицируют параметры математической модели в идентификаторе 11, суммируют оптимальную температуру, вычисленную методом градиента в блоке 12 с величиной пробного шага от генератора 14 и полученное в результате суммирования значение считают заданием регулятору 15 температуры , а регулирование температуры осуществляютизменениемподачи регенерированного катализатора через клапан 16. 3 ил. w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755443/26 (22) 09.10.89 (46) 23.09.91. Бюл. М 35 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" и Московский химико-технологический институт им, Д.И,Менделеева (72) Т.К.Блохина, В.B,ÊàôàðîB и В,П.Мешалкин (53) 66.012-52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 11444444334444, кл. С 10 G 11/18, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1147735, кл. С 10 G 11/00, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и в процессах каталиИзобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в процессах каталитического крекинга при переработке тяжелого углеводородного сырья.

Целью изобретения является увеличение производительности процесса по целевому продукту.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа управления процессом каталитического крекинга; на фиг. 2 и 3 — диаграммы достижения максимального выхода бензина объекта, находящегося соответственно в двух последовательных режимных состояниях (1, II) при осуществлении способа.

„„SU „„1678827 (si)s С 10 G 11/00; G 05 0 27/00 тического крекинга при переработке тяжелого углеводородного сырья и позволяет повысить выход целевых продуктов. Способ управления процессом каталитического крекинга заключается в том, что измеряют датчиком 6 давление в реакторе 1 и с учетом данных от датчиков 7 температуры, датчиков 5, 8 и 9 расхода соответственно сырья, циркулирующего орошения и бензина идентифицируют параметры математической модели в идентификаторе 11, суммируют оптимальную температуру, вычисленную методом градиента в блоке 12 с величиной пробного шага от генератора 14 и полученное в результате суммирования значение считают заданием регулятору 15 температуры, а регулирование температуры осуществляют изменением подачи регенерированного катализатора через клапан I6. 3 ил.

Сырье поступает в реактор 1, где осуществляется процесс крекирования..Сюда же подается регенерированный катализатор, а дезактивированный катализатор подается в регенератор 2 для выжига кокса, Продукты сгорания из регенератора 2 выводятся в дымовую трубу. Продукты крекирования отводятся в ректификационную колонну 3, где происходит разделение продуктов реакции на газ, бензин, дизельное топливо, котельное топливо и мазут, В газосепараторе 4 жирный газ отделяется от бензина, Система управления включает датчик 5 расхода сырья, датчик 6 давления в реакторе, датчик

7 температуры в реакторе, датчик 8 расхода верхнего циркуляционного орошения и дат1678827 чик 9 расхода бензина, связанные с входящим в состав вычислительного блока 10 идентификатором 11 параметров математической модели, выход которого соединен с первым входом блока 12 расчета оптимальной температуры реактора, второй вход которого связан с датчиком 7 температуры в реакторе, а выход — с первым входом сумматора 13, второй вход которого соединен с генератором 14 пробных шагов, а выход- с первым входом регулятора 15, второй вход которого соединен с датчиком 7 температуры, а выход связан с клапаном 16 на линии подачи регенерированного катализатора в реактор 1.

Способ осуществляется следующим образом.

От датчика 5 расхода сырья, датчика 6 давления в реакторе, датчика Y температуры в реакторе, датчика 8 расхода верхнего циркуляционного орошения и датчика 9 расхода бензина осуществляется сбор информации о п.роцессе каталитического крекинга.

Вычислительный блок 10 выполняет обработку информации, поиск оптимального режима и выдачу задания регуляторутемпературы в реакторе. Для этого идентификатор 11 с помощью переменных процесса, измеренных датчиками 5 — 9, оценивает параметры математической модели, которая имеет следующий вид у1

y(n) = Co(n) + » С)(п) х)(п), (1)

i — 1 где Co(n) — свободный член модели;

С((п) — параметр математической модели при 1-ой переменной; х1(п) — расход сырья, м /ч; з х2(п) — давление в реакторе, мПа; хз(п) — температура реактора, С;

x4(n) — расход циркуляционного сырья, м /ч; у(п) — расчетный выход бензина,,;

n — дискретное время.

Оценивание параметров математической модели выполняется, например, с помощью алгоритма Качмажа по формуле

С)(п) = С)(п — 1)+

4 у (n ) .— g С) (и — 1 ) х((и )

i =1

, х((и) х х((п), (2) где y(n) — измеренный с помощью датчика 9 расхода бензина выход бензина, Далее проверяется качество аппроксимации обьекта управления с помощью математической модели (1) путем сравнения среднеквадратических ошибок выходной переменной y(n), Gy(n) и невязки математической модели е (n) е (и) = у(п) - ytn), 6 (и).

При удовлетворительном качестве аппрок5 симации, например при 0(((n) < oy(n), на выход блока 12 расчета оптимальной температуры реактора поступает вычисленный по формуле (2) параметр Сз(п), В противном случае Сз(п) = О, 10 Расчет оптимальной температуры реактора выполняется блоком 12 методом градиента по формуле

0)пт (и) = хоп) + Е Vп y(n), (3)

Гдв (тпу(П) = 4 = СЗ(П)

dy n где Š— величина шага движения по градиенту.

Генератор 14 пробных шагов выдает следующий сигнал

20 0пш(п) = (— 1)" А, (4) где А — амплитуда пробного шага.

В сумматоре 13 вычисляется температура реактора по формуле

U(n) = 0опт(п) + 0пш(п), (5)

25 которая в качестве задания поступает на вход регулятора 15. Задание U(n) поддерживается регулятором 15 изменением подачи регенерированного катализатора с помощью клапана 16 в течение всего и-го так25 та, С наступлением(п+1)-го такта описанная выше последовательность процедур, начиная с (2), повторяется. Так осуществляется непрерывное отслеживание положения экс30 тремума у (п).

Пример осуществления способа.

Пусть в исходном неоптимальном состоянии обьект функционирует при следующих средних значениях режимных переменных:

35 расход сырья х равен 310 м /ч, а температуз ра реактора U равна 490 С и достигается с помощью тепла, вносимого в реактор циркулирующим катализатором. При этом выход бензина равен 37 .

40 Выполним проверку работоспособности предлагаемого способа с помощью вычислительного эксперимента на ЭВМ, Для этого зададимся, например, следующим видом объекта

45 у(п) = С,*(п) + Cx*(A) х(п) + С„*(п) х

x U(n) + Спп*(п) U (n), (6) где х(п)- расход сырья, контролируемое возмущение;

U(n) — температура реактора, промежу50 точное управляющее воздействие.

Причем, при n = 1,80 объект находился в 1gM состоянии, Co*(n) = 5789,75; Cx*(n) = — 0,05; C4*(n) =

=22,95; С()()*(п) = -0,0225, а затем после за55 грузки в реакторно-регенераторную систе1678827

20 му свежего катализатора, перешел во fl-e состояние и при и = 81,125 находился во

II-ом состоянии:Со*(п) = — 5905,106; Сх*(п) =- — 0,05; Cu*(n)=

= 23,175; Cuu*(n) = — 0,0225, Заданным видам обьекта соответствуют следующие величины оптимальных температур реактора и выхода бензина: для I-го состояния 0опт, = 510 С, уопт! — 47,5, для

ll-го состояния 0опт.п =515 С уопт.л =47,5 .

Покажем, что предлагаемый способ переводит обьект с режима U = 490 С и у ==37,5 сначала в режим, оптимальный для

l-госостояния: 0опт =510 С и уопт.I =47,5, а с переходом объекта во II-oe состояние— в режим, оптимальный для II-го состояния:

0опт.n =- 515 С и уопт.л = 47,5/о.

Аппраксимируем объект линейной моделью вида

y(n) = Со{п) + Сх(п) x(n) + Си(п) U(n), (7)

Зададимся величиной шага движения по градиенту Е = 1,0 С и амплитудой пробного шага А = 0,5 С. . Моделирование выполнено на ЦВМ типа СМ-4.

Видно, что на 1-15 такте (см. фиг. 2 и 3), когда 0 (n) > (ту((см, кривые o (n) и (n) фиг. 3), осуществляется обучение математической модели, при этом промежуточное управляющее воздействие U(n) представляет собой поисковый сигнал (см. фиг. 2, кривая U(n))

U(n) = хз(п) + Uпп (и), (8) который в качестве задания поступает на вход регулятора 15 температуры реактора, с помощью которого заданная температура достигается изменением расхода циркулирующего катализатора через клапан 16.

На 16-ом такте, когда о (n) < (n), что является признаком того, что обьект идентифицирован, начинается оптимальное управление объектом (перевод объекта в оптимальное состояние). При этом промежуточное управляющее воздействие вычисляется по формуле

0(п) = хэ(п) + Е оп у(п) + U»(n). (9) Величина управляющего воздействия на клапан 16 увеличивает подачу в реактор регенерированного катализатора, что позволяет повысить температуру до заданной, величины 0(п). Вид кривой расхода регенерированного катализатора аналогичен ввиду кривой U(n) (см. фиг, 2).

После небольшого перерегулирования (см. фиг. 2, кривая такты 36 — 70) обьект на

71-ом такте достигает оптимального состо25

55 яния, При этом математическое ожидание M

{0(п)) =- 0опт.l = 510 С а M{y(n)) = 47

Таким образом, поставленная ранее задача перевода обьекта иэ режима U(n) =

--490 С и у(п) =- 37,5 в режим UQf1T l(n) =

=510 С и уопт,t = 47,5% выполнена. Выход бензина с помощью предлагаемого способа увеличен на 9,5 .

Объект остается в оптимальном состоянии до 81 такта, когда была осуществлена загрузка в реакторно-регенераторную систему свежего катализатора. В результате обьект переходит во il-oe состояние, которое характеризуется новыми оптимальными условиями проведения крекинга.

В течение всего периода нахождения объекта в оптимуме с 71 по 80 такты благодаря наличию сигнала пробного шага

U,,(ï) параметр Со(п) математической модели (7) идентифицируется (см. кривую Со(п), фиг. 3). Это доказывает хорошую обусловленность матрицы моментов наблюдаемых входов процесса каталитического крекинга.

Формула изобретения

Способ управления процессом каталитического крекинга, заключающийся в измерении температуры в реакторе, расхода сырья в реактор, расхода циркуляционного орошения ректификационной колонны, расход бензина, идентификация параметров математической модели процесса каталитического крекинга, связывающей температуру в реакторе, расход сырья в реактор и расход циркуляционного орошения с выходом бензина, расчете с помощью полученной математической модели оптимальной температуры крекинга, регулировании температуры крекинга и подачи регенерированного катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса по целевому продукту, дополнительно измеряют давление в реакторе, идентифицируют параметр математической модели, связывающей давление в реакторе с выходом бензина, вычисляют оптимальную температуру в реакторе, генерируют пробные шаги изменения величины температуры в реакторе, определяют заданное значение температуры в реакторе путем суммирования величины вычисленной оптимальной температуры в реакторе с величиной пробного шага изменения температуры в реакторе, а регулирование указанной температуры осуществляют соответствующим изменением подачи регенерированного катализатора.

1678827

un (n)

x(w

Фие, 2

1678827

С:)

<о г

С д

О Оъ 00 а» CO Мъ N и ъ сФ О

Составитель Б. Долотин

Редактор М. Кузнецова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Заказ 3182 Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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