專利名稱：控制流化催化裂化裝置的方法和體系的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及石油煉制領(lǐng)域，具體涉及對(duì)蒸餾塔生產(chǎn)的石油餾分進(jìn)行控制的體系。
原油，亦稱石油，是一種復(fù)雜的烴類混合物。為了生產(chǎn)有商業(yè)價(jià)值的石油產(chǎn)品，要將部分烴類彼此分離開來。將原油分離成部分烴類的各種物理和化學(xué)加工步驟總稱為“煉制”。
因?yàn)楦鳠N類組分揮發(fā)性不同，使其彼此分離的有效方法是分餾。這種方法將加熱的石油注入一個(gè)其內(nèi)有溫度梯度的蒸餾塔中，蒸餾塔溫度從塔底至塔頂逐漸由高溫降至低溫。由其汽相各烴類成分組成的石油蒸汽上升穿過蒸餾塔。在其上升時(shí)逐漸遭遇較低的溫度。當(dāng)石油蒸汽到達(dá)蒸餾塔內(nèi)溫度等于該蒸汽成分的凝結(jié)溫度的某一高度時(shí)，該成分即凝結(jié)。在塔該高度設(shè)置的塔盤即收集這些被冷凝的烴類組分。
蒸餾塔產(chǎn)出的各石油餾分相對(duì)量在相當(dāng)程度上取決于該石油的組成。煉油工作者對(duì)所加工的任何各種石油的組成控制都是受到限制的。煉油工作者必須經(jīng)常加工那些股本原油或加工那些根據(jù)短期或現(xiàn)貨市場(chǎng)誘人成交可能提供的原油。因此，用蒸餾方法調(diào)節(jié)不同石油餾分產(chǎn)率的能力是受限制的。此外，對(duì)燈用油、清潔油品的需求量通常都超過這些在原油中僅可通過蒸餾回收的天然存在的油品數(shù)量。
在剛開始出現(xiàn)石油煉制工業(yè)時(shí)，電氣照明不足，引起對(duì)燃燒清潔燈油如煤油的石油餾分需求量極大。但是，隨著內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)輕質(zhì)石油餾分如汽油的需求量以減少重質(zhì)石油餾分諸如煤油為代價(jià)而顯著增加。為此，石油煉制工業(yè)開發(fā)了從各種石油中增加汽油產(chǎn)率的方法。催化裂化就是其中的一種方法。
在催化裂化中，將比汽油重的，通常被稱為瓦斯油的石油餾分加至反應(yīng)室中，使之在很高溫度下汽化為烴蒸氣。將含催化劑的燒制硅酸鹽材料的球粒引入此烴蒸氣中。高速蒸汽流驅(qū)使此燒制硅酸鹽材料的催化劑球粒進(jìn)入反應(yīng)室，并使其完全分散在烴蒸氣中。由球粒攜帶的催化劑促進(jìn)了烴分子分解為較輕分子或“裂化”為較輕分子的化學(xué)反應(yīng)。這些較輕的分子被輸送通過一個(gè)所謂主分餾塔的蒸餾塔中加以回收。因?yàn)楝F(xiàn)在該蒸汽包含一些輕質(zhì)烴分子，經(jīng)蒸餾就會(huì)產(chǎn)出另外的汽油及其它的輕質(zhì)烴類。
烴蒸汽裂化為輕質(zhì)分子的程度部分取決于對(duì)反應(yīng)室所提供的烴類組成和其進(jìn)料速率。
在控制催化裂化裝置操作的常規(guī)方法中，采用對(duì)進(jìn)料和產(chǎn)品物流定期采樣和在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試的方法，完成對(duì)瓦斯油組成和來自主分餾塔的成品的測(cè)定。但是，這種方法既昂貴又耗時(shí)。結(jié)果難以實(shí)行頻繁實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，不能獲取足夠多的有關(guān)進(jìn)料及由裂化后烴混合物所產(chǎn)全部餾分的選定品質(zhì)性能的當(dāng)前值。因此，這種已知方法致使催化裂化過程控制不佳。
發(fā)明綜述本發(fā)明方法對(duì)催化過程所涉及的一種或多種烴類物料的選定性能值實(shí)行在線測(cè)定的方法，克服了該技術(shù)的缺陷。在一個(gè)實(shí)例中，這些物料是被加至催化裂化裝置的物料，即進(jìn)料。另一實(shí)例中，這些涉及該催化過程的物料是至少一種由流化催化裂化裝置給料的主分餾塔所產(chǎn)出的餾分。將這些在線檢測(cè)結(jié)果，與被測(cè)物料選定性能的期望值一起，提供給一個(gè)自動(dòng)控制器。根據(jù)這些測(cè)定該控制器計(jì)算出受控過程變量值，提供給流化催化裂化裝置，以獲得符合選定性能期望值的產(chǎn)出餾分。因?yàn)楣浪闶窃诰€進(jìn)行的，采納本發(fā)明的體系對(duì)被測(cè)物料的變化響應(yīng)迅速。
在本發(fā)明大多數(shù)的實(shí)施方案中，確保對(duì)瓦斯油進(jìn)料與產(chǎn)出成品的兩種測(cè)定，并根據(jù)兩組測(cè)定來控制過程的變量，被認(rèn)為是優(yōu)選的。但是，本發(fā)明特征可擴(kuò)展至實(shí)行僅測(cè)定瓦斯油進(jìn)料的場(chǎng)合，或僅測(cè)定一種或多種產(chǎn)出餾分的場(chǎng)合，并根據(jù)這種測(cè)定來調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)受控過程變量。根據(jù)對(duì)瓦斯油進(jìn)料的測(cè)定調(diào)節(jié)過程變量，進(jìn)行前饋控制，和根據(jù)對(duì)成品物料的測(cè)定調(diào)節(jié)過程變量，進(jìn)行反饋控制。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，采用與所選物料如瓦斯油進(jìn)料或一個(gè)或多個(gè)成品餾分的性能值相結(jié)合的核磁共振測(cè)定。核磁共振測(cè)定不依賴于光輻射或紅外輻射，因此不受高不透明度的影響。另外，核磁共振測(cè)定作為溫度的函數(shù)，比較穩(wěn)定。因此，對(duì)寬溫度范圍的瓦斯油進(jìn)料和主分餾塔所產(chǎn)出的各種產(chǎn)品餾分都可進(jìn)行可靠的測(cè)定。
本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案，包括對(duì)催化過程所涉及的物料如所產(chǎn)出烴餾分施加穩(wěn)定磁場(chǎng)的步驟。由于穩(wěn)定磁場(chǎng)在原位，核磁共振(NMR)傳感器對(duì)該餾分產(chǎn)生一瞬間磁場(chǎng)，并測(cè)定其對(duì)瞬間磁場(chǎng)的響應(yīng)。核磁共振傳感器一般不直接提供對(duì)餾分選定性能的數(shù)值，而提供餾分的化學(xué)組成。因此，本發(fā)明方法包括根據(jù)所測(cè)組成確定所測(cè)物料性能值的步驟。然后，利用這些數(shù)值選擇性地控制過程變量，諸如瓦斯油進(jìn)入流化催化裂化裝置的流率、再生器催化劑滑閥位置、反應(yīng)器密相床位，再生器壓力、進(jìn)料預(yù)熱溫度、空氣或吹氧速率、反應(yīng)器/再生器壓差、濕氣壓縮機(jī)吸入壓力、主分餾塔成品抽出速率、蒸汽注入速率、塔頂回流生成量、塔頂餾出物集合罐放空、及去蒸汽發(fā)生器的漿液，從而產(chǎn)生符合選定品質(zhì)性能期望值的產(chǎn)品餾分。適合控制的過程變量的準(zhǔn)確集合取決于各流化催化裂化裝置的具體構(gòu)型。這些選定品質(zhì)性能的實(shí)例包括芳香度、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)、濁點(diǎn)、粘度、傾點(diǎn)、API比重、凝固點(diǎn)、辛烷值、PIONA值、雷德蒸氣壓(RVP)及其它化學(xué)或物理性能。
按照本發(fā)明，由核磁共振測(cè)定獲得的信息可用于明顯控制流化催化裂化裝置中的轉(zhuǎn)化率和裝置的選擇性達(dá)到期望水平。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案涉及對(duì)催化轉(zhuǎn)化中直接涉及的物料的核磁共振測(cè)定，并且使測(cè)定成為在線的和基本實(shí)時(shí)的。
目的產(chǎn)品的品質(zhì)一般是通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力、環(huán)境保護(hù)法規(guī)以及包括進(jìn)料、產(chǎn)品價(jià)格和生產(chǎn)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素而確定的。它們也可能受到煉油廠包括設(shè)備構(gòu)型和有效性和操作約束等具體特征的限制。
因此，本發(fā)明方法可對(duì)瓦斯油進(jìn)料及對(duì)主分餾塔所產(chǎn)各餾分選定性能的數(shù)值提供實(shí)時(shí)測(cè)定。這些實(shí)時(shí)測(cè)定能使本發(fā)明控制體系迅速調(diào)整催化裂化裝置的操作，補(bǔ)償進(jìn)料及/或主分餾塔出現(xiàn)的波動(dòng)。因本發(fā)明方法是基于核磁共振而非光學(xué)技術(shù)的，所以這些測(cè)定的準(zhǔn)確度基本上與被測(cè)物料的不透明度或溫度無關(guān)。
實(shí)施本發(fā)明的體系包括一個(gè)最佳化器，用于規(guī)定所選流化催化裂化裝置操作變量的長(zhǎng)久期望值，生產(chǎn)理想品質(zhì)的產(chǎn)品，同時(shí)計(jì)及其中進(jìn)料及操作費(fèi)用和產(chǎn)值對(duì)該裝置經(jīng)濟(jì)營(yíng)運(yùn)進(jìn)行最佳化。該最佳化器也考慮了煉油廠的具體特征，包括裝置構(gòu)成、有效性及包括產(chǎn)品產(chǎn)量極限的操作約束。
實(shí)施本發(fā)明的體系進(jìn)一步包括一個(gè)估算所選產(chǎn)品性能值的傳感器。將這些估算值與由該最佳化器規(guī)定的選定操作變量長(zhǎng)久期望值一起提供給一個(gè)控制器。該控制器，根據(jù)來自此傳感器的這些數(shù)值、產(chǎn)品性能期望值和來自最佳化器的長(zhǎng)久期望值，對(duì)形成符合選定性能期望值的產(chǎn)品所必須的操作變量決定當(dāng)前值，同時(shí)對(duì)煉油廠尤其催化裂化裝置的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行最佳化。
本發(fā)明的實(shí)施方案也包括用核磁共振直接對(duì)涉及石油化學(xué)過程催化轉(zhuǎn)化器中至少一種物料或物質(zhì)的有關(guān)組成參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，并將所測(cè)信息提供給石油化學(xué)過程的控制器。所測(cè)物料或物質(zhì)可以是進(jìn)料、或進(jìn)料的一種成分，并可以是一種或多種石油化學(xué)產(chǎn)品的餾分。優(yōu)選實(shí)施方案是對(duì)進(jìn)料及產(chǎn)品兩者都進(jìn)行測(cè)定。該控制器根據(jù)所測(cè)信息和所存儲(chǔ)或接受的石油化工過程有關(guān)期望參數(shù)的進(jìn)一步目標(biāo)信息，包括所產(chǎn)或所涉及的物料，決定調(diào)節(jié)過程的控制信號(hào)，以達(dá)到有關(guān)目標(biāo)信息的所測(cè)信息的選定值。


根據(jù)以下詳細(xì)說明及附圖，本發(fā)明的這些及其它特征及優(yōu)點(diǎn)都會(huì)是清楚的，其中圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的一種多變量蒸餾控制體系的示意方框圖；圖2是表明圖1蒸餾體系細(xì)節(jié)的示意方框圖；及圖3是表明按照本發(fā)明另一蒸餾體系的示意方框圖。
說明性實(shí)施方案的描述圖1表明采用本發(fā)明原理的一種多變量控制體系10。該多變量控制體系10包括一個(gè)石油化學(xué)裂化體系12，它接受進(jìn)料并以信號(hào)聯(lián)絡(luò)方式與多變量控制器14連通。裂化體系12的輸出產(chǎn)品包括各以選定性能數(shù)值表征的許多烴類產(chǎn)品。在圖1中以反饋到多變量控制器14的輸出向量y表示的這些數(shù)值，都是該多變量控制體系10的受控制變量。
所示控制器14的有效性也通過對(duì)其提供輸入向量z而被增強(qiáng)，輸入向量z表示表征輸入瓦斯油進(jìn)料的選定性能值。多變量控制體系10包括一個(gè)最佳化器16，用于對(duì)所產(chǎn)目的產(chǎn)物品質(zhì)的選定操作變量形成長(zhǎng)久期望值，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)營(yíng)運(yùn)進(jìn)行最佳化。這些期望值在圖1中以設(shè)定值向量r表示，設(shè)定值向量r由最佳化器16產(chǎn)生，并被提供給多變量控制器14。規(guī)定向量r元素，其中計(jì)及了進(jìn)料與操作費(fèi)用、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及包括設(shè)備構(gòu)型、有效性以及包括操作極限約束的煉油廠具體特征。
多變量控制器14，根據(jù)設(shè)定值向量r、目的產(chǎn)物品質(zhì)間的一種或多種差異、輸出向量y、及/或進(jìn)料向量z的變化，產(chǎn)生一組在將其提供給裂化體系12時(shí)調(diào)節(jié)裂化體系操作的操作變量的向量x，以改變其輸出向量y中的元素值，逼近相應(yīng)的期望值。
圖2表明，所示裂化體系12包括一個(gè)通往反應(yīng)室20的輸入管線18。泵33連接輸入管道18，驅(qū)使瓦斯油進(jìn)料混合物穿過控制閥26進(jìn)入反應(yīng)室20，控制閥26在多變量控制器14的控制下由閥動(dòng)器28開啟與關(guān)閉。反應(yīng)室20也通過催化劑進(jìn)料管34和催化劑引出管36與再生室32流體連通。這個(gè)再生室32設(shè)有空氣或氧氣入口38和一個(gè)排氣口40，用于催化劑再生過程。催化劑進(jìn)料管路34中的控制閥22受根據(jù)控制器14輸入的控制信號(hào)動(dòng)作的閥動(dòng)器23控制。來自再生室32的熾熱再生燒制硅酸鹽材料催化劑顆粒，通過催化劑進(jìn)料管34，在反應(yīng)器室20之前被加至提升管中的瓦斯油進(jìn)料中。催化劑顆粒的熱量引起瓦斯油進(jìn)料汽化，所得高速蒸汽流運(yùn)載催化劑顆粒進(jìn)入反應(yīng)器室20。
反應(yīng)室20是與煉油廠常用型主分餾塔30流體連通的。這種蒸餾塔30一般包括若干位于塔30不同高度的塔餾出口31。各餾出物均對(duì)應(yīng)于從石油進(jìn)料蒸餾出的一個(gè)具體餾分。處于塔30下部分的餾出物相當(dāng)于重質(zhì)餾分，如燃料油或煤油。處于塔30上部分的餾出物相當(dāng)于輕質(zhì)餾分，如汽油或石腦油。塔餾出物數(shù)會(huì)影響多變量控制器14所承受的計(jì)算負(fù)荷，而非本發(fā)明內(nèi)容。因此，為了清晰和易于說明，圖2僅表出了四個(gè)塔餾出物31a-d。
核磁共振(NMR)傳感器42與裂化體系12的不同選定段相連，以測(cè)定該過程選定段物料的化學(xué)性能。圖2所示傳感器42與輸入管道18相連，以對(duì)進(jìn)料采樣，而且也與各塔餾出口31a-d相連，以對(duì)主分餾塔30產(chǎn)出的各產(chǎn)品或餾分采樣。盡管圖2所示裂化體系12只有一個(gè)核磁共振傳感器42，例如，按分時(shí)制對(duì)其各多頭輸入作出響應(yīng)，但顯然仍可提供一個(gè)或多個(gè)另外的核磁共振傳感器對(duì)各采樣物料作出響應(yīng)。由核磁共振傳感器42輸出的傳感信息被提供給校準(zhǔn)器44，校準(zhǔn)器44將其變換為適合多變量控制器14的格式。
一種優(yōu)選傳感器采用I/A SeriesProcess(I/A系列工藝)核磁共振設(shè)備的技術(shù)，由Foxboro Company公司(Foxboro，Massachusetts)提供，但是，也可使用各種核磁共振傳感器進(jìn)行化學(xué)分析。
適宜校準(zhǔn)器優(yōu)選是一種化學(xué)計(jì)量模擬單元。對(duì)校準(zhǔn)器44和適合實(shí)施本發(fā)明的化學(xué)計(jì)量模擬單元裝配了一種數(shù)字處理器，根據(jù)樣品計(jì)量化學(xué)對(duì)選定物理性能執(zhí)行估值指令，如同用核磁共振傳感器所確定的。這些指令實(shí)行本領(lǐng)域一般技術(shù)人員眾所周知的程序。這些程序包括制定檢查表，按檢查表在數(shù)值間進(jìn)行插值，并實(shí)施數(shù)學(xué)模型對(duì)選定性能進(jìn)行估值。為了明晰，圖3將校準(zhǔn)器44顯示為一種獨(dú)立元件，但也可將校準(zhǔn)器44集成到體系軟件的任一位置。
對(duì)最佳化器16和多變量控制器14兩者都優(yōu)選以軟件提供在可編程數(shù)字處理器上執(zhí)行的指令。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些指令是在通用數(shù)字計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的。然而，尤其為滿足所需性能的要求，應(yīng)用例如專用集成電路，可在硬件中、軟件中或在硬件和軟件組合中提供最佳化器16和多變量控制器14。實(shí)施本發(fā)明的適宜最佳化器及多變量控制器是由Simulation Scienceof Brea(California，USA)公司銷售的，其商標(biāo)分別為ROMeoTM及ConnoisseurTM。多變量控制器14及最佳化器16的具體提供細(xì)節(jié)屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知范圍，不影響本發(fā)明的范圍。
在圖1及2所示體系的操作中，泵33驅(qū)使瓦斯油進(jìn)料穿過控制閥26，進(jìn)入反應(yīng)室20。同時(shí)通過催化劑進(jìn)料管34及滑閥22加入少量來自再生室32的催化劑物料的熾熱球粒。該催化劑顆粒的熱量引起瓦斯油進(jìn)料汽化，所得高速蒸汽流驅(qū)使催化劑顆粒進(jìn)入反應(yīng)室20。這種催化劑一般屬于一種燒制硅酸鹽材料，比如沸石(Zeolyte)。但是，已知其它一些催化劑，也可結(jié)合使用于流化催化裂化。在反應(yīng)室20內(nèi)催化劑的存在促進(jìn)了瓦斯油混合物分子的共價(jià)鍵斷裂，產(chǎn)生低分子量的烴類。
燒去再生器32中催化劑上的碳產(chǎn)生熱量。這種熱量經(jīng)催化劑進(jìn)料管34轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器中，加熱瓦斯油進(jìn)料，達(dá)到足以使瓦斯油催化裂化為輕質(zhì)分子的溫度。這就導(dǎo)致產(chǎn)生其分子量一般比進(jìn)料烴類低的許多烴類的汽態(tài)混合物。這些低分子量烴類的汽態(tài)混合物流入主分餾塔30分離為多種產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通過該塔多個(gè)餾出口流出主分餾塔，圖2所示為四個(gè)餾出口。
裂化過程的副產(chǎn)物是催化劑球粒上的碳沉積。這些碳沉積遏制了催化劑與瓦斯油蒸汽間的相互作用，從而降低了催化劑的效率。其結(jié)果，催化劑顆粒不斷被從反應(yīng)室20引出，經(jīng)催化劑卸出管36吹掃，返回再生室32。由引入口38注入空氣或氧氣，燒去催化劑球粒上的碳，恢復(fù)催化活性，并產(chǎn)生熱量維持該裂化過程。再生過程的氣體副產(chǎn)物經(jīng)排氣口40從再生室排放。
如上所述，所示核磁共振傳感器對(duì)進(jìn)料采樣，也從主分餾塔30對(duì)產(chǎn)品采樣。核磁共振傳感器42對(duì)各樣品施加一穩(wěn)定磁場(chǎng)，對(duì)準(zhǔn)與樣品相關(guān)分子的磁偶極矩。由于穩(wěn)定磁場(chǎng)在原位，核磁共振傳感器42產(chǎn)生一瞬間磁場(chǎng)，其方向不同于且優(yōu)選垂直于該穩(wěn)定磁場(chǎng)。此瞬間磁場(chǎng)暫時(shí)對(duì)準(zhǔn)其方向不同于該靜態(tài)磁場(chǎng)所對(duì)準(zhǔn)偶極方向的樣品偶極。當(dāng)切斷此瞬間磁場(chǎng)時(shí)，該樣品偶極彈回由穩(wěn)定磁場(chǎng)對(duì)其所產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)定位。正因?yàn)槿绱?，此偶極產(chǎn)生了一個(gè)RF(射頻)信號(hào)。具體偶極彈回穩(wěn)定磁場(chǎng)定位的速率，以及由此產(chǎn)生的RF信號(hào)的頻率，都是該樣品分子結(jié)構(gòu)的特征。所得RF譜圖就是對(duì)該樣品化學(xué)組成的響應(yīng)，從而提供了確定樣品化學(xué)組成的一種方法。
因此，這種核磁共振傳感器提供了直接有關(guān)裂化體系12工藝物流的物料或物質(zhì)的化學(xué)組成信息。如所說明，這些物料包括進(jìn)料和主分餾塔30中所形成的餾分。由對(duì)樣品所測(cè)的組成推算其選定性能的對(duì)應(yīng)值，在本領(lǐng)域是已知的。在圖2實(shí)施方案中，將所測(cè)樣品組成變換為選定性能數(shù)值的操作是通過連通多變量控制器14和核磁共振傳感器42兩者的校準(zhǔn)器44來完成的。對(duì)校準(zhǔn)器44的輸入信息包括按核磁共振傳感器42所測(cè)樣品的化學(xué)組成。校準(zhǔn)器44的輸出是一組各所測(cè)樣品選定性能實(shí)測(cè)值的對(duì)應(yīng)集合。這些選定性能可以包括芳香度、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)、濁點(diǎn)、粘度、傾點(diǎn)、API比重、凝固點(diǎn)、辛烷值、PIONA值、雷德蒸氣壓(RVP)、及其它化學(xué)或物理性能。
根據(jù)核磁共振傳感器42所提供的數(shù)據(jù)，和其它常規(guī)數(shù)據(jù)一起，如本領(lǐng)域常規(guī)和所已知的，諸如來自其它傳感器(未顯示)的數(shù)據(jù)，如液位、壓力、壓差、溫度、時(shí)間和流率，多變量控制器14決定操作變量的數(shù)值，使產(chǎn)品品質(zhì)期望值與相應(yīng)選定產(chǎn)品品質(zhì)值間差異減到最小，如由核磁共振傳感器所提供的。按最佳化器16所決定的操作變量長(zhǎng)久期望值也是由控制器14所計(jì)及的。控制器14利用本領(lǐng)域已知方法決定操作變量值。這些方法包括使用檢查表和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型。這些操作變量包括瓦斯油注入反應(yīng)室的流率、再生器催化劑滑閥位置、反應(yīng)器密相床位、再生器壓力、進(jìn)料預(yù)熱溫度、空氣或吹氧速率、反應(yīng)器/再生器壓差、濕氣壓縮機(jī)吸入壓力、主分餾塔成品抽出速率、蒸汽注入速率、塔頂回流生成量、塔頂餾出物集合罐放空、及去發(fā)生蒸汽的漿液。適合操作的準(zhǔn)確過程變量集合取決于各流化催化裂化裝置的具體構(gòu)型。
決定操作變量值后，多變量控制器14將控制信號(hào)提供給閥動(dòng)器28，或多或少地?cái)嚅_或閉合控制閥26，以調(diào)整注入反應(yīng)室20的瓦斯油流率。同樣信號(hào)也被傳送去控制另一些操作變量。
因?yàn)楹舜殴舱駛鞲衅?2和校準(zhǔn)器44對(duì)多變量控制器14提供有關(guān)工藝物流信息迅速，此控制器14對(duì)進(jìn)料和餾分油的性能波動(dòng)響應(yīng)也會(huì)快捷。這樣可使控制器14改變與催化裂化過程相關(guān)的設(shè)定值，減小所測(cè)性能和相應(yīng)期望性能之間的差異。
圖3顯示一種核磁共振站42′，可用于圖2體系代替其圖中的核磁共振42。所示核磁共振站42′有一組多個(gè)核磁共振傳感器42a、42a，各傳感器均連通接收有關(guān)不同產(chǎn)品樣品的信息。各核磁共振傳感器42a、42a的輸入均可是圖2中單獨(dú)塔的輸出31a、31b...。來自此核磁共振傳感器的輸出信號(hào)被提供給與圖2中多變量控制器14關(guān)連操作的界面選擇器42b。所示界面選擇器42b將來自任一所選核磁共振傳感器42a的輸出提供給校準(zhǔn)器44，它一般為圖2的校準(zhǔn)器44。
也如圖3所示，此所示核磁共振站42′有另一核磁共振傳感器42c，其輸出被提供給輸入選擇器42b。所示核磁共振傳感器42c通過采樣管線43a和43b和一個(gè)可控制選擇器42d，接收來自兩種進(jìn)料樣品任一的信息。此兩條輸入線43a和43b僅是為了實(shí)施例的說明，本發(fā)明實(shí)施還可利用來自多個(gè)產(chǎn)品測(cè)定信息和來自多種進(jìn)料樣品的信息。所示核磁共振站42′還說明，本發(fā)明實(shí)施可用一個(gè)或多個(gè)核磁共振傳感器接收來自單一樣品或任何來自兩種或更多種物料樣品的信息，這取決于用于具體石油化學(xué)轉(zhuǎn)化設(shè)備的最佳儀表配置策略。
如上所述體系構(gòu)型說明了這里所述的化學(xué)裂化技術(shù)。但是，各種其它構(gòu)型也可利用這些技術(shù)。
在描述了本發(fā)明和其一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案后，新的要求專利保護(hù)的范圍如下。
權(quán)利要求
1.一種裝備有由催化轉(zhuǎn)化器給料的蒸餾塔的石油化學(xué)裂化體系的控制方法，所述方法包括步驟對(duì)裂化體系所處理的至少一種物料實(shí)行在線核磁共振測(cè)定，以確定對(duì)所測(cè)物料選定性能的實(shí)測(cè)值，對(duì)被測(cè)物料選定性能規(guī)定期望值，并為了控制來自蒸餾塔的至少一種產(chǎn)出餾分的選定性能，根據(jù)選定性能實(shí)測(cè)值，決定該裂化體系操作變量的數(shù)值。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中決定操作變量值的所述步驟包括決定那些明顯控制裂化體系轉(zhuǎn)化率及選擇性，以達(dá)到期望值的操作變量值。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述實(shí)行核磁共振測(cè)定的步驟測(cè)定該裂化體系中至少一種進(jìn)料物料，和其中所述決定步驟決定該裂化體系至少前饋控制的操作變量值。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述實(shí)行核磁共振測(cè)定的步驟測(cè)定該裂化體系中至少一種產(chǎn)出產(chǎn)品物料，和其中所述決定步驟決定該裂化體系至少反饋控制的操作變量值。
5.對(duì)蒸餾塔由催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)料的石油化學(xué)裂化體系進(jìn)行控制的設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)配置的核磁共振(NMR)傳感器，被用于測(cè)定裂化體系所處理的至少一種物料的性能，和一個(gè)與所述核磁共振傳感器連通的多變量控制器，根據(jù)所述核磁共振傳感器提供的測(cè)定-應(yīng)答信息，所述多變量控制器產(chǎn)生對(duì)該裂化體系操作進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，以獲得至少一種產(chǎn)出餾分達(dá)到選定性能的期望值。
6.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其中所述核磁共振傳感器測(cè)定該裂化體系至少一種進(jìn)料的性能，和其中所述控制器至少對(duì)該裂化體系產(chǎn)生前饋控制的控制信號(hào)。
7.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其中所述核磁共振傳感器測(cè)定該裂化體系中至少一種產(chǎn)出產(chǎn)品物料的性能，和其中所述控制器至少對(duì)該裂化體系產(chǎn)生反饋控制的控制信號(hào)。
8.一種對(duì)其催化轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)石油化學(xué)餾分的石油化學(xué)過程進(jìn)行控制的方法，所述過程包括步驟對(duì)投入該石油化學(xué)過程的至少一種進(jìn)料進(jìn)行有關(guān)組成參數(shù)的在線核磁共振測(cè)定，對(duì)由催化轉(zhuǎn)化器產(chǎn)出的至少一種石油化學(xué)餾分進(jìn)行有關(guān)組成參數(shù)的在線核磁共振測(cè)定，將所測(cè)得的信息提供給該石油化學(xué)過程的一個(gè)控制器，將識(shí)別該石油化學(xué)過程至少一種餾分的期望參數(shù)的目標(biāo)信息提供給該控制器，并根據(jù)所測(cè)得的信息和目標(biāo)信息，由該控制器產(chǎn)生調(diào)節(jié)該過程的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)信息有關(guān)的所測(cè)信息的選定值。
9.對(duì)由催化轉(zhuǎn)化器給料的蒸餾塔的至少一種產(chǎn)出餾分進(jìn)行控制的一種方法，所述方法包括步驟進(jìn)行以下(i)和(ii)至少之一(i)在線核磁共振測(cè)定該石油化學(xué)進(jìn)料，以確定該進(jìn)料選定性能的實(shí)測(cè)值，和(ii)在線核磁共振測(cè)定至少一種產(chǎn)出餾分，以確定所述至少一種產(chǎn)出餾分的選定性能的實(shí)測(cè)值，規(guī)定所述至少一種產(chǎn)出餾分的選定性能期望值，和為了控制所述至少一種產(chǎn)出餾分的選定性能的實(shí)測(cè)值，根據(jù)選定性能的實(shí)測(cè)值，決定操作變量的數(shù)值。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述實(shí)行在線核磁共振測(cè)定的步驟包括步驟對(duì)被測(cè)物料施加一穩(wěn)定磁場(chǎng)，對(duì)所述穩(wěn)定磁場(chǎng)疊加一短暫磁場(chǎng)，并測(cè)定被測(cè)物料對(duì)所述短暫磁場(chǎng)的響應(yīng)。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其中所述選定性能選自于芳香度、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)、濁點(diǎn)、粘度、傾點(diǎn)、API比重、凝固點(diǎn)、辛烷值、PIONA值、雷德蒸氣壓(RVP)。
12.按照權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件規(guī)定催化裂化裝置操作條件的步驟。
13.按照權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括選擇所述以包括至少以下之一操作變量的步驟所述流化催化轉(zhuǎn)化器的進(jìn)料流率、再生器催化劑滑閥位置、反應(yīng)器密相床位、再生器壓力、進(jìn)料預(yù)熱溫度、吹空氣或吹氧速率、反應(yīng)器/再生器壓差、濕氣壓縮機(jī)吸入壓力、主分餾塔成品抽出速率、蒸汽注入速率、塔頂回流生成量、塔頂餾出物集合罐放空、及至蒸汽發(fā)生器的漿液。
14.按照權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括選擇所述以包括形成該產(chǎn)出餾分溫度范圍的操作變量的步驟。
15.對(duì)在處理體系中由催化轉(zhuǎn)化器給料的蒸餾塔的至少一種產(chǎn)出餾分進(jìn)行控制的一種設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)配置的核磁共振傳感器，被用于測(cè)定體系中(i)和(ii)至少之一(i)石油化學(xué)進(jìn)料和(ii)至少一種產(chǎn)出餾分的性能，和一個(gè)與所述核磁共振傳感器連通的多變量控制器，根據(jù)所述核磁共振傳感器提供的測(cè)定-應(yīng)答信息，所述多變量控制器產(chǎn)生調(diào)節(jié)該處理體系操作的控制信號(hào)，以獲得對(duì)該體系至少一種產(chǎn)出餾分所選各種性能的期望值。
16.按照權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該多變量控制器接受來自最佳化器的一個(gè)或多個(gè)設(shè)定值。
17.按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)設(shè)定值包括根據(jù)至少以下之一確定的數(shù)值進(jìn)料費(fèi)用、操作費(fèi)用、產(chǎn)品產(chǎn)量極限和煉油廠設(shè)備構(gòu)成。
18.一種用于加工石油化學(xué)品的體系，該體系包括一種石油化學(xué)裂化體系，該體系具有至少一條接受瓦斯油進(jìn)料的輸入管道和至少一條排出由所接受的進(jìn)料經(jīng)催化裂化產(chǎn)出的餾出物的管道，一個(gè)用于控制該石油化學(xué)裂化體系的反饋控制回路，該反饋控制回路接受來自至少一個(gè)配置的核磁共振傳感器的信號(hào)，以測(cè)定至少一個(gè)產(chǎn)出餾分，該反饋控制回路根據(jù)至少核磁共振傳感器的測(cè)定來調(diào)節(jié)該石油化學(xué)裂化體系。
19.按照權(quán)利要求18的體系，其中反饋控制回路通過規(guī)定以下至少一個(gè)參數(shù)來控制此石油化學(xué)裂化體系烴蒸氣進(jìn)入反應(yīng)室的流率、再生器催化劑滑閥位置、反應(yīng)器密相床位，再生器壓力、進(jìn)料預(yù)熱溫度、空氣或吹氧速率、反應(yīng)器/再生器壓差、濕氣壓縮機(jī)吸入壓力、主分餾塔成品抽出速率、蒸汽注入速率、塔頂回流生成量、塔頂餾出物集合罐放空、及去發(fā)生蒸汽的漿液。
20.按照權(quán)利要求18的體系，其中該石油化學(xué)裂化體系包括一個(gè)由催化轉(zhuǎn)化器給料的蒸餾塔。
21.按照權(quán)利要求18的體系，進(jìn)一步包括至少一個(gè)核磁共振傳感器，被配置為了測(cè)定該瓦斯油進(jìn)料至少一個(gè)性能；和其中該反饋控制回路包括一個(gè)根據(jù)對(duì)輸入進(jìn)料的至少一個(gè)核磁共振傳感器的測(cè)定來調(diào)節(jié)該石油化學(xué)裂化體系的反饋控制回路。
全文摘要
一種對(duì)由流化催化裂化裝置給料的蒸餾塔的餾出物進(jìn)行控制的方法，采用一個(gè)或數(shù)個(gè)核磁共振(核磁共振)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)料及/或蒸餾塔餾出物選定性能值的在線測(cè)定。將這些實(shí)測(cè)值提供給多變量控制器。根據(jù)實(shí)測(cè)值及由最佳化器提供的設(shè)定值信息，此多變量控制器確定用于控制催化裂化裝置的一些操作變量值，以生產(chǎn)所需品質(zhì)的產(chǎn)品，并使裝置經(jīng)濟(jì)收益最大化。
文檔編號(hào)B01J19/00GK1422324SQ01806551
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月14日
發(fā)明者R·W·卡爾, T·A·克萊克斯凱爾斯 申請(qǐng)人:?？怂贡Ａ_Nmr有限公司