Введение к работе
Актуальность проблемы
При анализе и оптимизации сложных технических комплексов, таких как объекты нефтеперерабатывающей промышленности, основополагающим методологическим приемом является системный подход, который позволяет оценивать влияние различных факторов на эффективность функционирования химико-технологической системы (ХТС). Задача оптимизации может решаться как для системы в целом, так и для ее отдельных элементов с учетом внутренних связей между отдельными составляющими ХТС.
Одной из важнейших составляющих технологического цикла современных химических и нефтехимических производств являются процессы разделения. Примером может служить комплекс выделения бензола на установке каталитического риформинга, включающий блоки стабилизации катализата, экстракции ароматических углеводородов и вторичной ректификации индивидуальных компонентов. Оптимизации отдельных процессов разделения в промышленности, в том числе при выделении бензола, посвящено большое количество работ таких авторов, как В.В.Кафаров, С.С. Хачатрян, А.А.Гайле. Однако комплексного анализа взаимосвязанных технологических блоков промышленной установки не производилось.
Ввиду постоянно растущего спроса на бензол на мировом рынке углеводородов (200-ЗООтыс.т/год), одной из важных задач, которая может быть решена методами системного анализа при исследовании ХТС производства бензола, является повышение производительности действующих установок.
Целью диссертации является оптимизация ХТС выделения бензола на установке каталитического бензольного риформинга ЛГ-35-8-300/Б, направленная на увеличение выработки товарной продукции с учетом возможности использования различных видов углеводородного сырья.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
разработать математическую модель ХТС выделения бензола из катализата риформинга;
выполнить анализ работы ХТС выделения бензола для выявления узлов, накладывающих ограничения на выработку продукта;
произвести структурно-параметрическую оптимизацию блока стабилизации
и определить оптимальные параметры ведения технологического процесса на блоке вторичной ректификации установки каталитического риформинга;
-разработать методы и алгоритмы поддержки принятия решения, предназначенные для выбора оптимальных режимов работы ХТС с учетом возможности работы установки на различных видах углеводородного сырья.
Объект исследования представляет собой промышленную ХТС выделения бензола, входящую в состав технологической установки каталитического бензольного риформинга ЛГ-35-8-300/Б и состоящую из трех подсистем -блока стабилизации катализата риформинга, блока экстракции ароматических углеводородов и блока вторичной ректификации многокомпонентной смеси.
Научная новизна заключается в разработке
математической модели ХТС выделения бензола на установке каталитического бензольного риформинга, включающей подсистемы стабилизации катализата, экстракции и вторичной ректификации;
алгоритмов прогноза качества бензола и оптимизации технологических режимов ХТС для программного комплекса поддержки принятия решения;
методики определения оптимального местоположения датчика контроля температуры в колонне выделения бензола на основании величины допустимого температурного интервала на контрольной тарелке при управлении процессом вторичной ректификации.
Практическая значимость
Получено решение задачи структурной и параметрической оптимизации промышленной установки каталитического риформинга ЛГ-35-8-300/Б 000«ПО«Киришинефтеоргсинтез», обеспечивающее увеличение выработки бензола до 15% при соблюдении действующих норм на качество продуктов и условия эксплуатации оборудования.
Основные результаты внедрения:
- изменена структура технологической схемы подсистемы стабилизации
катализата - из ХТС исключен адсорбционно-десорбционный блок, выделение
газов стабилизации полностью производится в колонне стабилизации;
- произведена оптимизация режимов работы колонны выделения бензола -
значение расхода орошения и температуры на контрольной тарелке
рассчитываются по найденным экспериментальным зависимостям; - изменено расположение контрольной термопары для колонны выделения бензола К-103 блока вторичной ректификации, контрольный датчик перенесен на 17-ю тарелку.
Экономический эффект составил около 20 млн.руб/год.
Достоверность основных сформулированных научных положений и выводов подтверждена корректным использованием методов математического моделирования, анализа и оптимизации ХТС и положительными результатами внедрения основных выработанных рекомендаций на действующем промышленном объекте.
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных научных конференциях: научная конференция «ММТТ-20» (2007г., г.Ярославль), «ММТТ-21» (2008г., г.Саратов), «ММТТ-22» (2009г., г.Смоленск), «ММТТ-24» (2011г., г.Киев), конференция Российского химического общества им. Д.И. Менделеева «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии в химической и нефтехимической промышленности» (2009г., 2011г., г.Москва), молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы катализа и нефтепереработки» (2010г., г.Москва).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных печатных работ. Из них в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 142 стр., список использованной литературы содержит 92 наименования.
