Виконано огляд сучасних промислових і дослідно-промислових технологій очищення дизельного палива від емульгованої і розчиненої води, а також від твердих нерозчинних забруднень. Розглянуто як традиційні способи дестабілізації емульсій: гравітаційні, відцентрові, електричні, хімічні, коалесцентние методи, так і сучасні комплексні технології, що включають фільтрування дизельного палива через пористі полімерні матеріали з новими властивостями. Виконано опис системи управління на Омському, Уфимском, Кіришської нафтопереробних заводах, які є багатоступеневу систему очищення з використанням фільтрів тонкого очищення і при необхідності регенерують фільтрів.

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Колотилов Юрій Васильович, Шейхгасанов Шамсутдін Кадієвіч


ANALYSIS OF THE STRUCTURE OF SYSTEMS OF PRELIMINARY HYDRAULIC CLEANING OF DIESEL FUEL

A review of modern industrial and pilot industrial technologies for cleaning diesel fuel from emulsified and dissolved water, as well as from solid insoluble contaminants, has been performed. Both traditional methods of destabilizing emulsions are considered: gravitational, centrifugal, electric, chemical, coalescent methods, and modern integrated technologies, including filtering diesel fuel through porous polymeric materials with new properties. A description of the control system at the Omsk, Ufa, Kirishi oil refineries, which is a multistage refining system using fine filters and, if necessary, regenerating filters, is performed.


Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Известия Тульського державного університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз структури СИСТЕМ ПОПЕРЕДНЬОЇ гідравлічні ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз структури СИСТЕМ ПОПЕРЕДНЬОЇ гідравлічні ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО»

    ?УДК 681.511

    АНАЛІЗ СТРУКТУРИ СИСТЕМ ПОПЕРЕДНЬОЇ гідравлічні ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО

    Ю.В. Колотилов, Ш.К. Шейхгасанов

    Виконано огляд сучасних промислових і дослідно-промислових технологій очищення дизельного палива від емульгованої і розчиненої води, а також від твердих нерозчинних забруднень. Розглянуто як традиційні способи дестабілізації емульсій: гравітаційні, відцентрові, електричні, хімічні, коалесцентние методи, так і сучасні комплексні технології, що включають фільтрування дизельного палива через пористі полімерні матеріали з новими властивостями. Виконано опис системи управління на Омському, Уфимском, Кіришської нафтопереробних заводах, які є багатоступеневу систему очищення з використанням фільтрів тонкого очищення і при необхідності - регенерують фільтрів.

    Ключові слова: процес попередньої гідроочищення дизельного палива, автоматизація, регулювання, реакторний блок, каскадна система регулювання.

    Процес гідроочищення дизельного палива є досить складний об'єкт управління. Рівень його автоматизації в даний час не відповідає сучасним вимогам.

    У літературі є дуже мало публікацій про системах управління процесом гідроочищення дизельного палива. До них відноситься опис системи управління на Омському, Уфимском, Кіришської нафтопереробних заводах.

    Відомі в даний час автоматизовані системи управління технологічними процесами гідроочищення на нафтопереробних підприємствах не враховують ряд загальновідомих чинників. До них відноситься зниження активності каталізатора, кількість газу, що виділився в залежності від температури реактора, зміна виходу сірководню при варіюванні вхідний температури реактора, вимір виходу нестабільного дизельного палива в залежності від вхідних температури [1]. Облік всіх цих факторів в реакторному блоці установок гідроочищення дизельного палива дозволяє підвищити якість продукції, що випускається, збільшити термін служби каталізатора в реакторі, збільшити вихід нестабільного дизельного палива.

    Відома система управління процесом гідроочищення дизельного палива на Омському нафтопереробному комбінаті [2, 3], в контур якої включена математична модель процесу гідроочищення. Використовувана модель являє собою рівняння регресії, складене на підставі активного експерименту. Система управління дозволяє регулювати витрати паливного газу, повітря, свіжого водневомісний газу, витрата фракції дизельного палива. Коефіцієнти рівняння моделі перераховуються методом стохастичною апроксимації через певний інтервал часу. Система керування не передбачає рівняння витрати фракції дизельного палива з урахуванням зміни концентрацій водню в свіжому і рециркуляційно водневомісний газі, його парціального тиску, складу сировинної фракції дизельного палива. Крім того, при адаптації системи для нової установки або при завантаженні іншого типу каталізатора необхідна побудова нової регресійній моделі, хоча ідея управління в ряді випадків є цілком прийнятною.

    В роботі [4] також представлена ​​система управління на основі регресійної моделі, крім регресійних моделей використовуються також моделі, побудовані на фізико-хімічних закономірності і кінетики реакцій процесу гідроочищення дизельного палива. Наведені фізико-хімічні залежності можна застосувати при розробці теплових і гідравлічних балансів процесу гідроочищення дизельного палива, а використання отриманих з кінетики процесу гідроочищення дизельного палива кілька ускладнено.

    Це пов'язано в першу чергу з використанням в описуваних математичних моделях властивостей каталізатора, які вже не використовуються на реальних процесу гідроочищення дизельного палива. Дана обставина є перешкодою для розвитку цих систем. Крім регресійних моделей, побудованих частково на основі фізико-хімічних залежностей, які відображають основні процеси, що протікають в реакторі, існує метод, який заснований на описі процесів нафтопереробки з використанням гіпотетичних сполук. Зокрема, для гідроочищення дизельного палива передбачається використовувати такі гіпотетичні з'єднання як дизельне паливо, сірководень, газ, бензин, аміак, вода, а не відповідні їм хімічні сполуки.

    Цей підхід для опису процесу гідроочищення дизельного палива був використаний в роботах [5-7]: запропоновані аналітичні залежності виходу сірководню, газу, бензину та дизельного палива, які були отримані на підставі тестових випробувань роботи установок гідроочищення дизельного палива різної потужності. Всі види цих залежностей можна використовувати як основу при моделюванні роботи реактора гідроочищення дизельного палива.

    Також відомий спосіб автоматичного управління процесом гідроочищення [8]: автоматичне керування каталитическими процесами. На рис. 1 представлена ​​схема управління, яка полягає в регулюванні температури газосирьевой суміші на вході в реактор, зі зміною подачі рас-

    ходу паливного газу в піч підігріву в залежності від температури димових газів над перевалом печі з корекцією по температурі сировини на вході в піч і складу сировини, що надходить в неї.

    ВодоводосодеояащіО газ I _ (>___________1

    Мал. 1. Схема автоматичного управління процесом гідроочищення: 1 - регулятор витрати сировини; 2 - трубчаста піч; 3 - блок управління автоматичного аналізатора фракційного складу сировини; 4 - регулюючий клапан; 5 - регулятор температури

    димових газів над перевалом печі; 6 - регулятор температури сировини; 7 - реактор

    Активність каталізатора в реакторі є возмущающим фактором, але ступінь її впливу на сам процес гидрообессеривания можна враховувати лише побічно за змістом сірки на виході з реактора гідроочищення [9, 10].

    У процесі синтезу систем управління реакторних блоком необхідно реалізувати наступні контури управління:

    1) регулювання температури суміші фракції дизельного палива і водневомісний газу шляхом зміни витрати паливного газу в піч підігріву;

    2) регулювання тиску вихідної суміші в реакторі;

    3) регулювання витрат сировини в реактор;

    4) регулювання витрати водневомісний газу;

    Синтез систем автоматичного регулювання супроводжується вибором структури систем управління. Каскадні системи регулювання найбільш ефективні для складних об'єктів з великою інерційністю. На практиці часто використовують це, застосовуючи для поліпшення якості системи не тільки регулювання по виходу, але і вплив по проміжній точці. Переваги комбінованих і каскадних систем регулювання в порівнянні з одноконтурними системами по відхиленню відомі, зокрема систем з непрямим виміром обурення. Широко поширений метод регулювання технологічних апаратів, що використовує для контролю і компенсації збурень проміжну крапку, що дає можливість будувати комбіновану або каскадну систему регулювання [11-13].

    При аналізі всіх перерахованих вище способів управління реакторних блоком процесу гідроочищення були виявлені наступні мінуси:

    1) складне математичне забезпечення системи управління даним процесом;

    2) прив'язка регресійних моделей до типу каталізатора, що використовується в реакторі гідроочищення;

    3) прив'язка моделі до типу сировини, що подається на установку гідроочищення;

    4) велика база експериментальних даних.

    Підбір оптимальних температур гідроочищення залежить від якості вихідної сировини, умов ведення процесу, втрати активності каталізатора з плином часу і лежить в межах 320-380 ° С (вхід реактора). При підвищенні температури ступінь гідрування сірчистих сполук зростає, досягаючи максимуму при 395 ° С (вихід реактора). При подальшому підвищенні температури ступінь гідрування знижується: для сірчистих сполук незначно, для ненасичених вуглеводнів досить різко, так як при підвищеній температурі відбуваються реакції гідрокрекінгу, в результаті яких знижується вихід рідких продуктів і збільшується відкладення коксу на каталізаторі. Чим вище активність каталізатора, тим з більш високою об'ємною швидкістю можна проводити процес і досягати більшої глибини знесірчення. З плином часу активність каталізатора падає за рахунок відкладення сірки і коксу на його поверхні.

    Зниження парціального тиску водню в циркулюючому газі і посилення режиму процесу сприяє закоксовування каталізатора. Тому періодично, один раз на рік, проводять регенерацію каталізатора - в результаті якої, випалюється кокс і сірка, що відклалися на каталізаторі і активність каталізатора відновлюється. Поступово каталізатор "старіє" за рахунок рекристалізації і зміни структури поверхні, а також за рахунок адсорбції на поверхні каталізатора ме-таллоорганіческіх і інших речовин, які блокують активні центри [14].

    Для забезпечення максимально швидкого функціонування системи автоматичного регулювання температурним режимом реакторного блоку установки гідроочищення, необхідно використовувати каскадну систему регулювання температурним режимом реакторного блоку установки гідроочищення

    з додатковим каналом по температурі сировини на виході з печі підігріву і з установкою датчика температури в самому реакторі гідроочищення дизельного палива. Це забезпечить оптимальне регулювання температури підігрітої суміші [15].

    Основним регульованим параметром для блоку є температура газосирьевой суміші в реакторі. Аналіз блоку гідроочищення як об'єкта управління представлений на рис. 2, де 1) регульовані параметри: РДГ - розрідження димових газів в печі; Т - температура продукту на виході з печі; Qдг - вміст у димових газах кисню і окису вуглецю; 2) регулюючі дії: гдг витрата димових газів; Гг - витрата паливного газу; Гв - витрата повітря; 3) контрольовані впливи: ГП - расходпродукта; Тп - температура продукту на вході в піч; Тв - температуравоз-духу; Тг - температура паливного газу; 4) неконтрольовані впливи: Е - теплові втрати.

    Блок гідроочищення дизельного палива, де регулювання температури сировини в реакторі Р-1 здійснюється за допомогою каскадної автоматизованою системою регулювання, представлений на рис. 3.

    Сигнал з датчика температури димових газів 1, надходить на регулятор температури 2, який є внутрішнім регулятором каскадної автоматизованої системи регулювання. Температура сировини на виході з печі вимірюється датчиком температури 3. Сигнал з датчика температури надходить в регулятор температури 4, який є зовнішнім регулятором каскадної автоматизованої системи регулювання. Сигнал з зовнішнього регулятора температури надходить на внутрішній регулятор температури. Сигнал з внутрішнього регулятора температури надходить на виконавчий механізм 5 - регулюючий клапан, встановлений на трубопроводі подачі паливного газу в піч П-1.

    Мал. 2. Аналіз блоку гідроочищення як об'єкта управління

    Для більш точного регулювання температури в реакторі за допомогою датчиків температур 6 (температура в реакторі), 7 (температура на виході підігріву печі) і 8 (перепад температур) сигнал надходить на регулятор 4, коректуючи величину заданої температури на виході печі. Це дозволить регулювати температуру в реакторі, не погіршуючи динаміку контуру регулювання температури на виході печі.

    Встановлено, що запропонована структура блоку гідроочищення дизельного палива дозволить точніше регулювати температуру в самому реакторі, яка впливає на ступінь очищення сировини. Це відбувається, тому що реакція гідроочищення повинна проходити на каталізаторі ИЯ-448 при певному діапазоні температур. Відхилення від даного діапазону при підвищенні температури викликає закоксованность каталізатора, що призводить до його швидкої деактивації. При недостатній температурі на виході з реактора вміст сірки в сировині збільшується, а вартість вихідного продукту з установки зменшується.

    Використання запропонованої структури дозволить підвищити якості одержуваного продукту з одночасним зменшенням витрат на ведення процесу.

    Список літератури

    1. Криворот А. С. Конструкції та основи проектування машин і апаратів хімічної промисловості. М .: Хімія, 1999. 254 с.

    2. Леффлер У. Л. Переробка нафти. М .: Олімп-Бізнес, 2014. 224 с.

    3. Борзов А.Н., Лісіцин Н.В., сибарит Д.А., Сотников В.В. Система управління реакторних блоком процесу гідроочищення дизельного палива // Автоматизація в промисловості, 2004. № 7. С. 33-37.

    4. Баннов П.Г. Процеси переробки нафти. М .: ЦНІІТЕнефтехім, 2001. 625 с.

    5. Sudakov E.N. Method of calculating the yield of products of hydrorefining of heavy oil fractions / Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 1999. Т. 35. № 3. С. 151-157.

    6. Sudakov E.N. Method of calculating the yield in visbreaking of heavy resids. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 1999. Т. 35. № 5. С. 288-292.

    7. Sudakov E.N. Method of calculating the yield of products of hydrotreating middle crude oil cuts // Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2000. Т. 36. № 4. С. 245-249.

    8. Кузьмін С.Т. Спосіб автоматичного керування процесом гідроочищення / С.Т. Кузьмін, Б.І. Невзлін, Р.Г. Гехтман і ін. // Авторське свідоцтво (СРСР) № 684059 від 05.09.1979.

    9. Болтунов В. М. Методи очищення дизельного палива // Світ наукових відкриттів. Ульяновськ: Ульяновський державний аграрний університет ім. П.А. Столипіна, 2017. С. 69-71.

    10. Удлер Е.І. Теоретична оцінка процесів очищення і підігріву палива в мобільних машинах / Е.І. Удлер, П.В. Ісаєнко, Д.В. Халтуріна і ін. // Известия Томського політехнічного університету, 2012. Т. 320. № 2. С. 125-129.

    11. Удлер Е.І. Теоретичні передумови оптимізації комбінованої очистки палива в паливних системах мобільних машин / Е.І. Удлер, В.Д. Ісаєнко, П.В. Ісаєнко та ін. // Трактори і сільгоспмашини, 2014. № 2. С. 38-40.

    12. Удлер Е.І., Шевченко М.М., Давидов А.В. Комплексна система забезпечення чистоти дизельного палива при експлуатації сільськогосподарської техніки // Вісник Башкирського державного аграрного університету, 2017. № 1 (41). С. 74-79.

    13. Карташевіч А.Н., Гордієнко А.В., Понталев О.В. Розрахунок електропідігрівачем палива в системі живлення дизельного двигуна при низьких температурах // Вісник Барановичського державного університету. Серія: Технічні науки, 2014. № 2. С. 95-100.

    14. Яблокова М.А., Пономаренко О.О. Перспективні методи очищення дизельного палива від води і механічних домішок // Сучасні проблеми науки та освіти, 2013. № 3. С. 30.

    15. Богомолов Д.С. Алгоритм управління блоком очищення газу системи гідроочищення дизельного палива на основі математичної моделі / Д.С. Богомолов, В.В. Сотников, Д.А. Сибарит і ін. // Известия Орловського державного технічного університету. Серія: Інформаційні системи і технології, 2006. № 1-2. С. 26-32.

    Колотилов Юрій Васильович, д-р техн. наук, професор, kolotilov_yury @ mail. ru, Росія, Астрахань, Астраханський державний технічний університет,

    Шейхгасанов Шамсутдін Кадієвіч, аспірант, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Росія, Астрахань, Астраханський державний технічний університет

    ANALYSIS OF THE STR UCTURE OF SYSTEMS OF PRELIMINARY HYDRA ULIC CLEANING OF DIESEL FUEL

    Yu. V. Kolotilov, Sh.K. Sheikhgasanov

    A review of modern industrial and pilot industrial technologies for cleaning diesel fuel from emulsified and dissolved water, as well as from solid insoluble contaminants, has been performed. Both traditional methods of destabilizing emulsions are considered: gravitational, centrifugal, electric, chemical, coalescent methods, and modern integrated technologies, including filtering diesel fuel through porous polymeric materials with new properties. A description of the control system at the Omsk, Ufa, Kirishi oil refineries, which is a multistage refining system using fine filters and, if necessary, regenerating filters, is performed.

    Key words: process of preliminary hydrotreatment of diesel fuel, automation, regulation, reactor block, cascade control system.

    Kolotilov Yury Vasil'evich, doctor of technical sciences, professor, kolotilov_yury @ mail. ru, Russia, Astrakhan, Astrakhan State Technical University,

    Sheikhgasanov Shamsutdin Kadievich, postgraduate, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Russia, Astrakhan, Astrakhan State Technical University


    Ключові слова: ПРОЦЕС попереднє гідроочищення ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО / АВТОМАТИЗАЦІЯ / РЕГУЛЮВАННЯ / реакторного блоку / Каскадні СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ / PROCESS OF PRELIMINARY HYDROTREATMENT OF DIESEL FUEL / AUTOMATION / REGULATION / REACTOR BLOCK / CASCADE CONTROL SYSTEM

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити