Ыбрай Д.С., Каюмов К.Г.
ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА НА ФРАКЦИИ *
Аннотация:
статья представляет разработку и исследование новой двухуровневой системы автоматического управления ректификационной колонной, используемой в процессе переработки попутных нефтяных газов. Эффективность разделения газа на фракции в колонне существенно зависит от качества системы автоматического управления. В работе решены следующие задачи: описание колонны как многомерной системы с тремя входами и тремя выходами; выбор каналов управления для нижнего и верхнего уровней системы управления; анализ качества разработанной системы на основе оптимизации переходных процессов при моделировании замкнутой двухуровневой системы управления при максимальных возмущениях по нагрузке и заданию
Ключевые слова:
ректификационная колонна, попутный нефтяной газ, пропан, бутан, система автоматического управления, двухуровневая, линейно-квадратический, ПИД регулятор
Правильно, различают несколько типов газов в зависимости от их происхождения и способа обработки. Природные газы добываются из независимых месторождений, попутные газы сопутствуют процессу добычи нефти, а искусственные газы формируются при переработке нефти каталитическими или термическими методами.
Составы этих газов значительно различаются. Например, газы, получаемые при термических процессах и каталитическом крекинге, содержат много непредельных углеводородов, в то время как газы, произведенные при каталитическом риформинге, гидроочистке или гидрокрекинге, могут быть свободны от них.
На современных технологических установках часто присутствуют блоки первичной обработки газа. Здесь газ очищается от сероводорода, а также выделяются углеводороды C3 и C4 в виде жидкой фракции. Это важные процессы, которые помогают не только сделать газ безопасным для использования, но и получить ценные компоненты, которые могут быть использованы в других производственных процессах.
Верно, для более точного разделения газа на отдельные индивидуальные углеводороды и узкие углеводородные фракции используются специально разработанные газофракционирующие установки (ГФУ). На нефтеперерабатывающих заводах обычно устанавливают не менее двух ГФУ.
Одна из них предназначена для переработки предельных углеводородов, таких как метан, этан, пропан и бутан, в то время как другая ГФУ предназначена для обработки непредельных углеводородов, включая более тяжелые углеводороды с длинными углеводородными цепями. Каждая ГФУ проектируется и настраивается с учетом конкретных потребностей завода и химического состава газа, обрабатываемого на этапе переработки. Эти установки играют ключевую роль в процессе нефтепереработки, обеспечивая эффективное разделение газовых смесей на ценные фракции для дальнейшего использования. [1].
Это точное описание процессов, используемых в газофракционирующих установках (ГФУ) для разделения смесей газов на индивидуальные компоненты или технические фракции. Различные процессы, такие как конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация и адсорбция, могут комбинироваться в различных сочетаниях на ГФУ в зависимости от конкретных химических свойств газов и требований производства.
Установки разделения газов могут быть классифицированы как установки предельных и непредельных газов, а также по типу применяемой схемы извлечения целевых компонентов. Например, абсорбционные газофракционирующие установки (АГФУ) сочетают предварительное разделение газов абсорбционным методом с последующей ректификацией. В то время как конденсационно-ректификационные установки осуществляют частичную или полную конденсацию газовых смесей с последующей ректификацией конденсатов.
Эти процессы позволяют не только эффективно разделять компоненты газовых смесей, но и обеспечивать высокую чистоту и качество получаемых продуктов, что является ключевым в процессе нефтепереработки.
В качестве примера приводится описание технологической схемы установки конденсационно-компрессионного типа для переработки предельных углеводородов (рис. 1) и установки абсорбционного типа для переработки газов каталитического крекинга (рис. 2).
Это хороший обзор различий между схемами с нисходящим и восходящим режимом давления в установках разделения газов. В схеме с нисходящим режимом давления газовая смесь проходит через серию колонн, начиная с колонны для этана, и давление постепенно снижается от колонны к колонне. Это обеспечивает более эффективное разделение компонентов смеси, начиная с легких углеводородов и переходя к более тяжелым. Высокое давление поддерживается в первой колонне, что позволяет снизить потребность в насосах для перемещения продукта между колоннами. Однако, если в поступающем сырье содержится незначительное количество пропана и бутана, экономически более выгодной может быть схема с восходящим режимом давления.
В схеме с восходящим режимом давления сначала происходит конденсация тяжелых компонентов смеси в нижних частях установки, а затем легкие компоненты собираются в верхних частях. Это может быть более выгодным в случае, если требуется обрабатывать сырье с низким содержанием пропана и бутана, так как схема с восходящим режимом давления позволяет снизить энергозатраты на перекачку газов между колоннами.
Выбор между схемами зависит от конкретных характеристик сырья, требований к процессу и экономических факторов. На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема газоразделения с нисходящим режимом давления.
Номер журнала Вестник науки №5 (74) том 3
Ссылка для цитирования:
Ыбрай Д.С., Каюмов К.Г. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА НА ФРАКЦИИ // Вестник науки №5 (74) том 3. С. 1733 - 1745. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/14779 (дата обращения: 08.12.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+