По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 681.51

Характеристика процесса ректификации на атмосферной установке ректификации нефти малой мощности как объекта управления и современное состояние управления процессом

Тугашова Л.Г. Пермский национальный исследовательский университет, г. Пермь, E-mail: tugashova@gmail.com

Определены особенности объекта исследования с целью выбора основных управляющих, возмущающих и выходных величин. Выполнен анализ состояния разработки систем управления технологическим процессом ректификации нефти. Показана неприемлемость существующих методов моделирования и способов управления для решения задачи исследования. При разработке системы управления необходимо учитывать конструктивные особенности атмосферной колонны установки ректификации нефти малой мощности, а также переменный состав и расход нефти. Предложена концепция управления атмосферной установкой ректификации нефти, включающая стабилизацию промежуточных параметров и сведение задачи управления отбором нефтепродуктов заданного фракционного состава к управлению температурным режимом установки.

Литература:

1. ГОСТ 11011-85. Нефть и нефтепродукты. Метод определения фракционного состава в аппарате АРН-2.

2. Глаголева О.Ф. Технология переработки нефти. В 2-х ч. Ч. 1-я. Первичная переработка нефти / Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина. – М.: Химия, КолосС, 2006. – 400 с.

3. Новиков А.А. Введение в информатику первичной переработки нефти: учеб. пособие / А.А. Новиков. – Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2008. – 234 с.

4. Технологический регламент на эксплуатацию секции 100-АВТ с блоком стабилизации нефти нефтеперерабатывающей установки ТР-ТН-08-080-05-2015 // ОАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина, НГДУ «Елховнефть», Елховское нефтеперерабатывающее управление, регламент разработан ОАО «Нефтехимпроект», 2013. – 162 с.

5. Диго Г.Б. Метод разработки виртуальных анализаторов для нелинейных технологических объектов / Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, А.Ю. Торгашов,И.С. Можаровский // Моделирование систем. – 2013. – №3 (37).

6. Диго Г.Б. Исследование моделей виртуальных анализаторов массообменного технологического процесса ректификации / Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, И.С. Можаровский, А.Ю. Торгашов // Информатика и системы управления. – 2011. – № 4. – С. 17–27.

7. Попадько В.Е. Опыт применения учебно-научного комплекса для моделирования и управления ТП НГП. XII Всероссийское совещание по проблемам управления  / В.Е. Попадько, О.Ю. Першин, В.В. Южанин. – М., 2014.

8. Тураносов А.В. Моделирование показателей качества разделяемых компонентов при ректификации углеводородных смесей в условиях неопределенности нефтеперерабатывающих производств / А.В. Тураносов, Н.В. Лисицын // Автоматизация в промышленности. – 2011. – №11.

9. Патент на изобретение № 2176149 Марушак Г.М., Кудряшов В.С., Энтин Б.Г., Алексеев М.В., Кузьменко В.В. Система автоматического управления процессом ректификации. 01.12.2001. Бюлл. № 33.

10. Гончаров А.А. Идентификация массообменных технологических объектов с учетом ограничений на параметры модели / А.А.Гончаров, И.В.Жуков, А.Ю.Торгашов // Автоматизация в промышленности. – 2016. – №6.

11. Власов С.С. Моделирование процесса отбензинивания нефти при прогнозировании показателей качества бензина / С.С. Власов, А.Г. Шумихин // Вестник Саратовского государственного технического университета (СГТУ). – 2012. – № 1(63).

12. Костенко А.В. Виртуальный анализатор сырьевых потоков / А.В. Костенко, А.А. Мусаев, А.В. Тураносов   // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. – М.: ЦНИИТЭнефтехим. – 2006. – №1.

13. Галяув Е.Р. Робастное оптимальное управление линейными объектами с эталонной моделью / Е.Р. Галяув, И.Б. Фуртат // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2010. – № 2. – С. 22-25.

14. Стопакевич А.А. Разработка робастной системы управления колонной атмосферной перегонки нефти / А.А. Стопакевич // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2015. – Том № 5 . – № 2 (77). – С. 49–57.

15. Егоров А.Ф. Нечеткая система управления показателями качества продукции первичной переработки нефти / А.Ф. Егоров, П.Г. Михайлова // Вестник ТГТУ. – 2013. – Том 19. – № 4. – С. 757–763.

16. Giwa, A. Decoupling PID Control of a Reactive Packed Distillation Column / A. Giwa, S. Karacan // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). – August 2012. – Vol. 1. – Issue 6. – 10 p.

17. Дианов В.Г. Автоматизация производственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / В.Г. Дианов. – М.: Химия, 1968. – 327 с.

18. Парамонов П.Н. Управление качеством дистиллятов в процессах ректификации нефтепродуктов в условиях нестационарности: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.06 / Парамонов П. Н. – Пермь, 2003. – 16 с.

19. Песков Н.П. Система оптимального управления ректификацией этаноламинов с использованием математической модели процесса / Н.П. Песков // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6. – С. 18–20.

20. Рылов М.А. Обзор систем усовершенствованного управления технологическими процессами / М.А.   Рылов  // Исследовано в России (электронный научный журнал). – 2013. – №8. – С. 120-126.

21. Файрузов Д.Х. Система усовершенствованного управления установкой первичной переработки нефти: создание, внедрение, сопровождение / Д.Х. Файрузов, Ю.Н. Бельков, Д.В. Кнеллер, А.Ю. Торгашов // Автоматизация в промышленности. – 2013. – №8.

22. Агафонов Д.В. Использование инференциальных вычислений показателей качества управления технологическими процессами на примере ректификационной колонны / Д.В. Агафонов, А.В. Антонов // Аэрофизика и космические исследования. Труды научной конференции МФТИ. – Долгопрудный, 2006. – С. 238–239.

23. Gupta, A. Control of distillation process using neurofuzzy technique / A. Gupta, A. Rani, V. Singh // International Journal of Electrical, Electronics and Data Communication, Volume-1. – Issue-9. – Nov-2013. – P. 16–20.

24. Kister, H. Z. Distillation design / H.Z. Kister. – McGraw-Hill. Inc., 1992. – 710 p.

25. Kooijman, H.A. The ChemSep Book / 2006. H.A.  Kooijman, R. Taylor. – 333 p.

26. Mahdipoor, H.R. Rigorous Dynamic Simulation of an Industrial Tray Column, Considered Liquid Flow Regime and Efficiency of Trays / H.R. Mahdipoor, M. Shirvani, M.R.  Jafari  Nasr, S. Shakiba // Chemical engineering research and design. – August 2007. – Vol 85. – P. 1101–1111.

27. Skogestad, S., Morari M., Doyle J. С. Robust control of illconditioned plants: high-purity distillation. – IEEE Transactions on Automatic Control 33 (12). – 1988. – P. 1092–1105.

28. Хорошко С.И. Нефти северных регионов. Справочник. – Новополоцк: ПГУ, 2014. – 125 с.

29. Фрэнкс Р. Математическое моделирование в химической технологии / Р. Фрэнкс. – М.: Химия, 1971. – 137 с.

Ректификация является одним из основных процессов нефтепереработки. Она предназначена для разделения нефти на фракции, стабилизации получаемых продуктов, выделения индивидуальных углеводородов, отгонки растворителей. В зависимости от характеристик исходного сырья, процесс ректификации можно проводить под атмосферным давлением, избыточным давлением, вакуумом. По типу контактных устройств разделяют тарельчатые и насадочные аппараты. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. В этих колоннах происходит отпарка легких фракций водяным паром. Так получают дистилляты, отвечающие требованиям ГОСТа по температурам вспышки, температурам начала кипения, вязкости и другим свойствам.

При разделении нефти ректификацией на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) получают фракции, выкипающие в определенном диапазоне температур и также представляющие собой достаточно сложные смеси.

Атмосферная перегонка предназначена для отбора светлых нефтяных фракций – бензиновой, керосиновой и дизельной, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60 % на нефть. Остаток атмосферной перегонки – мазут.

В отличие от больших НПЗ, малые НПЗ (МНПЗ) имеют меньшую мощность – до 500 млн тонн сырья в год. Чаще всего они используют упрощенную технологию производства. МНПЗ решают задачу снабжения топливом определенного региона.

Динамика показателей выхода светлых нефтепродуктов показана на рис. 1.

Если в 2005 году доля светлых продуктов у малых НПЗ составляла в среднем 38,6%, то в 2014 году – 25,8 %. Если наблюдать ситуацию в динамике, то можно заметить, что за последние 10 лет она изменилась незначительно: все это время глубина переработки остается на уровне 70–71%. По новому плану, предложенному проектом Энергетической стратегии РФ до 2035 года, к 2020 году глубина переработки на российских НПЗ должна достигнуть 82,7 %, а еще через 15 лет – 89,6%. Здесь следует отметить, что около половины российских НПЗ имеют глубину переработки на уровне 50–70%, а статистику спасают единичные успешные заводы с глубиной переработки 80% и выше (Уфанефтехим и Ново-уфимский НПЗ в Башкирии, Омский НПЗ «Газпромнефти», ТАНЕКО, Пермский и Волгоградский заводы ЛУКОЙЛа).

Для Цитирования:
Тугашова Л.Г., Характеристика процесса ректификации на атмосферной установке ректификации нефти малой мощности как объекта управления и современное состояние управления процессом. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2018;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: