Патентный обзор

Содержание

1.
Патентный обзор ..............................................................................................
3
1.1 Общие данные об объекте исследований .........................................................
3
1.2 Основная (аналитическая) часть ........................................................................
4
1.3 Исследования по научно-технической литературе ..........................................
7
2.
Аналитический обзор .....................................................................................
10

2.1 Теоретические основы процесса .................................................................
10

2.2 Сырье процесса..............................................................................................
11

2.3 Химизм процесса ...........................................................................................
12

2.3.1
Гидрирование сернистых соединений .................................................
13

2.3.2
Гидрирование кислородсодержащих соединений ..............................
14

2.3.3
Гидрирование азотсодержащих соединений .......................................
14

2.3.5
Гидрирование хлорорганических соединений ....................................
15

2.3.6
Дегидрирование   нафтеновых   углеводородов   с   образованием
ароматических ...........................................................................................................
15

2.3.7
Дегидроизомеризация  пятичленных  нафтенов  с  образованием
ароматических углеводородов .................................................................................
16

2.3.8
Дегидроциклизация парафиновых углеводородов до ароматики .....
16

2.3.10 Гидрокрекинг (деструктивная гидрогенизация) алканов ................
16

2.3.11 Гидрогенолиз ........................................................................................
17

2.4 Основные факторы процесса риформинга .................................................
18

2.4.1
Температура ............................................................................................
18

2.4.2
Давление ..................................................................................................
19

2.4.3
Кратность циркуляции водородсодержащего газа .............................
20

2.4.4
Объемная скорость подачи сырья ........................................................
21

2.4.5
Содержание хлора на катализаторе ......................................................
22

2.4.6
Активность катализатора ......................................................................
22

2.5	Характеристика	исходного	сырья,	готовой	продукции	и

вспомогательных материалов	23

2.6 Описание технологической схемы	28

Патентный обзор

1.1 Общие данные об объекте исследований

     Данные патентные исследования выполнены по теме «регулирование параметра с помощью нечеткого логика с двойной базой правил» в рамках технического задания на составную часть опытно-конструкторской работы.

     Патентные исследования проводились в соответствии с ГОСТ Р. 15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные

исследования». Проверка патентоспособности проводимой научно-исследовательской работы осуществлялась на основе поиска патентных и других

открытых документов, описывающих решения, максимально полно удовлетворяющие задаче исследования. Поиск патентной информации проводился по данным Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный институт промышленной собственности» (www.fips.ru), а также по информации Бюро по патентам и товарным знакам США (USPTO, www.uspto.gov) и Европейского патентного бюро (EPO, ep.espacenet.com).

Патентный поиск проводился с 1 сентября 2017 г. по 18 сентября 2017 г.


     Особенностью нечеткого регулятора с двойной базой правил является наличие, так называемого, «арбитра». Его введение достигается за счет синтеза продукционных правил с двойным консеквентом. Кроме того, усовершенствована процедура нечеткого логического вывода – были модифицированы этапы фаззификации, агрегирования, активизации и аккумуляции за счет введения опорных точек, базового и дополнительного консеквентов, усовершенствования операции нахождения подзаключений.

     Регулируемым параметром в разработанной программе является расход медно-аммиачного раствора, подаваемого на фильтрацию. Для регулирования данного расхода с помощью клапана разработан и рассчитан нечеткий регулятор.

     Для синтеза нечеткого регулятора предлагается методика, основанная на экспертной информации.

     Применив нечеткий регулятор, мы получили большую точность, а легкость синтеза позволяют использовать данный регулятор не только в системах управления технологическими процессами, но и при решении задач моделирования.

Нечеткий	регулятор	позволяет	учесть	нелинейность	процесса	для	более

эффективного и усовершенствованного регулирования технологических параметров. При этом введение двойной базы правил позволяет получить нечеткий регулятор с точностью, обусловленной вычислительной системой, на которой он выполняется.

1.2 Основная (аналитическая) часть

Исследования патентов

     В рамках патентного поиска производился анализ патентов, принадлежащих следующим категориям международной патентной классификации: G06N 7/02 (2006.01) G05B 11/00 (2006.01) G05B 13/02 (2006.01) G05B 19/04 (2006.01) G05B 19/045 (2006.01)

     Также производился поиск без ограничения разделов классификаций по следующим ключевым словам и фразам:

1. Нечеткая логика

2. Нечеткий регулятор

3. Двойная база правил

4. Нейронные сети

В дополнение поиск выборочно проводился и по базам данных, базам знаний

и экспертным системам.

     В качестве результата поиска рассмотрим наиболее близкие к теме исследования патенты

     Патент на изобретение RU №167890 НЕЧЕТКИЙ РЕГУЛЯТОР С ДВОЙНОЙ БАЗОЙ ПРАВИЛ

     Использование: Полезная модель относится к области управления технологическими процессами.

3адача: Повышение точности, производительности нечеткого регулятора ,

упрощение конструкции, возможность управления динамическими характеристиками объекта управления.

     Сущность полезной модели: Нечеткий регулятор с двойной базой правил, состоит из фаззификатора и дефаззификатора, в котором выход дефаззификатора соединен с входом исполнительного механизма объекта управления. Выход фаззификатора подключен к двум блокам нечеткого вывода, выходы которых соединены с входами аккумулятора, соединенного с дефаззификатором. К каждому блоку нечеткого вывода подключена своя база продукционных правил.




























Патент на изобретение RU №2309443

     НЕЧЕТКИЙ РЕГУЛЯТОР С ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

     Изобретение относится к области управления технологическими процессами. Технический результат заключается в снижении времени отклика и расширении области применения нечетких регуляторов. Нечеткий регулятор

включает фаззификатор с шестью входными каналами, блок нечеткого логического вывода, состоящий из базы правил, базы функций

принадлежности и программно реализованного нечеткого сравнивающего устройства, дефаззификатор, исполнительный орган, объект управления и датчик обратной связи. В перечисленной последовательности они соединены в контур. При этом вход датчика обратной связи соединен с выходом объекта управления, а его выход - с одним из входов фаззификатора. Остальные входы фаззификатора по отдельности соединены с автономными источниками

сигналов, идентифицирующих следующие фиксированные значения регулируемой величины: верхнее допустимое, верхнее, номинальное, нижнее и нижнее допустимое. Сравнивающее устройство реализовано в составе условной части продукционных правил блока нечеткого логического вывода. Изобретение обеспечивает автоматическое управление сложными быстродействующими технологическими процессами, не имеющими классических математических моделей, постоянная времени которых соизмерима или меньше времени отклика известных нечетких регуляторов . 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

















Патент на изобретение RU №2014121457 НТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР (57) Формула изобретения

     Интеллектуальный логический регулятор , состоящий из нечеткого регулятора , который включает фаззификатор, блок логического вывода и дефаззификатор, исполнительного органа, объекта управления, датчика обратной связи, сумматора, ПИД- регулятора , отличающийся тем, что дополнительно включается блок адаптации коэффициентов ПИД- регулятора , блок вычисления ошибки, блок вычисления интеграла ошибки и блок вычисления производной ошибки регулирования, соединенных таким образом, что включенный в его состав нечеткийрегулятор обеспечивает адаптацию коэффициентов ПИД-регулятора к объекту управления благодаря блоку адаптации коэффициентов ПИД-

регулятора,  блоку  вычисления  ошибки,  блоку  вычисления  интеграла  ошибки  и

блоку вычисления производной ошибки регулирования, при этом нечеткий регулятор , для повышения быстродействия и точности поступающих

с данных блоков входных переменных, а также поступающих с дефаззификатора в блок адаптации коэффициентов ПИД- регулятора выходных переменных, представленных совокупностью четких термов, особенность которых по сравнению

с нечеткими состоит в их логической природе, т.е. они представлены прямоугольной функцией принадлежности и являются аргументами двузначной логики, позволяет повысить быстродействие и точность производственных процессов всей системы в целом и снизить энергоемкость управления сложными объектами.


Патент на изобретение RU№126155 НЕЙРОНЕЧЕТКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

     Предложенная система управления предназначена для регулирования сложными динамическими объектами. Технический результат достигается за счет

того, что нейронечеткая система управления, содержащая объект управления, нечеткий регулятор , нейрорегулятор, выходной нейрорегулятор, при этом вход нейрорегулятора соединен с выходом объекта управления и с сигналом задания, входнечеткого регулятора соединен с выходом объекта управления и с сигналом задания, вход выходного нейрорегулятора соединен с выходом нейрорегулятора и выходомнечеткого регулятора , вход объекта управления соединен с выходом выходного нейрорегулятора, реализует управление, учитывающее экспертные знания и экспериментальные данные об объекте управления.



1.3 Исследования по научно-технической литературе

     В соответствии с Патентным законом РФ, уровень техники, в сравнении с которым выявляется новизна изобретений, определяется не только зарегистрированными в России патентами, но также имеющейся во всем мире общедоступной информацией. В связи с этим был проведен анализ публикаций, содержащих сведения о нечеткого регулятора с двойной базой правил.

     В процессе выполнения данных исследований выбраны наиболее характерные источники информации.. Также следует отметить, что научно-

техническая литература исследовалась вне рамок временного ограничения для более полного представления тенденций развития исследуемой области.

     Следует отметить, что многообразие нечеткого регулятора с двойной базой правил по составу и свойствам привело на практике к созданию многих локальных баз данных, баз знаний и экспертных систем.

     Интегрированные информационные системы для нечеткого регулятора с двойной базой правил существенно расширяют возможности проектирования и изготовления конструкций на новом уровне показателей качества.

     Также, российские и зарубежные источники показывают и подтверждают актуальность разработки нечеткого регулятора с двойной базой правил в различных областях современной техники.

     В качестве результата поиска рассмотрим наиболее близкие к теме исследования статьи.

Нечеткий регулятор с двойной базой продукционных правил / К. А. Соловьев,

Е. А. Муравьева, Р. Г. Султанов, Т. И. Хакимов // Интеграция науки и образования в вузах нефтегазового профиля - 2016: материалы междунар. науч.-метод. конф., посвященной 60-летию филиала УГНТУ в г. Салавате. 2016. С. 374-377.

Нечеткий регулятор второго порядка / К. А. Соловьев, Е. А. Муравьева, П. Н.

Чариков, М. И. Шарипов // Information Technologies for Intelligent Decision Making Support ITIDS'2015 Proceedings of the 3rd International Conference. General Chair Woman: Yusupova Nafisa. 2015. С. 26-30.

     Соловьев К. А., Муравьева Е. А. Эталонная модель для системы управления технологическим процессом на базе нечеткого регулятора второго порядка // Современные проблемы науки и образования в техническом вузе: сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф. 2015. С. 61-66.

     Синтез нечеткого регулятора для управления соотношением расходов «газ - воздух» на основе режимной карты / К. А. Соловьев, Е. А. Муравьева, Р. Г. Султанов, О. И. Соловьева // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2015. № 1. С.

275-291. URL: http:// ogbus.ru/issues/1_2015/ogbus_1_2015_p275-291 Solovyov K.A.,_ru.pdf.

     Соловьев К. А., Муравьева Е. А. Синтез эталонной модели для системы управления технологическим процессом на базе нечеткого регулятора второго порядка // Авиакосмическое приборостроение. 2015. № 10. С. 42-46.

     Синтез нечеткого регулятора с заданной многомерной статической характеристикой / Е. А. Муравьева, К. А. Соловьев, Р. Г. Султанов, О. И. Соловьева

// Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2015. № 1. С. 245-260. URL: http://ogbus.ru/issues/1_2015/ogbus_1_2015_p245-260. Solovyov K.A.,_ru.pdf.

Аналитический обзор

2.1 Теоретические основы процесса


      Риформинг бензиновых фракций – каталитическое риформирование прямогонных бензиновых фракций при умеренных температурах и повышенных давлениях водорода в реакторном блоке на полифункциональном катализаторе с целью получения высокооктанового компонента для приготовления товарных автобензинов, а также комплекса ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы – ВТК) и водорода.

 Современная нефтеперерабатывающая промышленность выделяет несколько типов риформинга бензиновых фракций [2]:

      1) Платформинг – процесс с непрерывной регенерацией катализатора на платиносодержащем катализаторе, лицензиаром которой является компания UOP (США), первая промышленная установка запущена в 1971 году; процесс ориентирован на высокий выход катализата – компонента автобензинов.

      2) Каталитический риформинг – процесс с периодической регенерацией, в последовательных реакторах с кратным соотношением объемов катализатора,

разработанный	компанией	IFP	(Франция),	первая	промышленная	установка

запущена в 1964 году; ориентирован процесс на получение высокоароматизированного риформата при высоком давлении (до 10 МПа), и умеренных температурах 380 – 460 оС.
3) Аромайзинг  –  процесс  с  непрерывной  регенерацией  катализатора,

разработан компанией IFP (Франция), впервые реализован в 1977 году, имеет промышленное назначение в получении ароматического концентрата (БТК) либо высокоароматизированного риформата, используются лифт-реакторы.

      Основными лицензиарами и патентообладателями, а также компаниями с собственными технологиями риформинга бензиновых фракций являются «Exxon Mobil», «PetroChina», «Chevron», «Total», «Sinopec», «Shell», «Газпром», «Роснефть», «Reliance Industries», «Лукойл» [3].

      Риформинг является базовым процессом переработки нефтяного сырья, поэтому установка каталитического риформинга является неотъемлемой для нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) мощностью по исходному сырью – нефти –

свыше 0,5 – 1 млн. т в год. Ценность установок риформинга на интегрированных НПЗ заключается в большей степени не только получением высокооктанового компонента автомобильных бензинов, но и производства дешевого водорода, потребность которого высока в таких процессах, как гидроочистка, деароматизация

и деметаллизация, гидрокрекинг, а также в самом процессе риформинга [4].


2.2 Сырье процесса


      В качестве сырья процесса риформинга выступают прямогонные бензиновые фракции (с октановым числом не превышающим 65 пунктов) с установки

фракционирования нефти (температуры кипения 80 – 180 оС) [5], при этом в целях предотвращения отравления катализатора каталитическими ядами перед реакторным блоком риформинга всегда присутствует блок гидроочистки.

      Органические соединения серы, кислорода, азота, а также металлорганические соединения являются ядами для применяемых в процессе

риформирования полиметаллических катализаторов. Блок гидроочистки предназначен для очистки сырья установки от этих соединений. Предварительно, на блоке деаэрации методом адсорбции водородсодержащим газом производится очистка сырья от растворенного кислорода.

      Процесс гидроочистки основывается на реакциях гидрогенизации, в результате которых органические соединения серы (тиолы, сульфиды, дисульфиды, тиофены и др.), кислорода (фенолы и др.) и азота (пиррол, пиридин, хинолин и др.) превращаются в углеводороды с выделением сероводорода, воды и аммиака.

      Металлорганические соединения также подвергаются превращению. При этом металлы практически полностью адсорбируются на применяемом в процессе гидроочистки катализаторе.

      Газообразные продукты реакций (сероводород, аммиак, пары воды, хлористый водород, углеводородный газ) удаляются из гидрогенизата путем отпарки.

      В процессе гидроочистки одновременно с реакциями превращения органических соединений серы, кислорода, азота и металлорганических соединений протекают также реакции изомеризации парафиновых и нафтеновых углеводородов,

насыщения	непредельных	углеводородов,	гидрокрекинга,	гидрирования

хлорорганических соединений и реакции, приводящие к образованию хлористого аммония и кокса. При повышенных температурах возможно частичное дегидрирование нафтеновых углеводородов.

      Интервал кипения сырья определяет направление переработки углеводородов. В случае интервалов кипения 80 – 110 оС сырье направляют на получение концентрата БТК, в случае утяжеленного сырья 150 – 180 оС – сырье ориентируют на производство полиароматики и более чистого водород содержащего газа (ВСГ). В рамках получения компонента автомобильного бензина

в качестве сырья используют фракцию 85 – 180 оС, поскольку конечный продукт будет удовлетворять широкому спектру требований к компоненту автомобильного топлива, от октанового числа (ОЧ) и давления насыщенных паров (ДНП), до группового состава продукта.

      Таким образом, установку риформинга можно ориентировать на выпуск той или иной продукции (БТК, полиароматика, высокоароматизированный компонент бензинов) в зависимости от исходного сырья и технологических параметров процесса.

2.3 Химизм процесса


      Как отмечалось выше, перед реакторным блоком риформинга необходимо осуществить гидроочистку сырья с получением гидрогенизата.

      При этом протекает ряд химических превращений с целью получения гидрогенизата требуемого качества.

Сущность	каталитического	риформинга	заключается	в	реакциях

дегидрирования и дегидроизомеризации нафтеновых углеводородов, дегидроциклизации и изомеризации парафиновых (алкановых) углеводородов, содержащихся в бензиновых фракциях, в связи с чем, октановое число бензинов значительно возрастает. Кроме указанных реакций частично протекают реакции деструктивной гидрогенизации (гидрокрекинга и гидрогенолиза) [6].

      Реакции прямого дегидрирования насыщенных углеводородов протекают со значительным поглощением тепла (эндотермический эффект). Несмотря на то, что другие реакции, связанные с гидрированием, имеют противоположный характер (экзотермичны) – в целом процесс риформирования протекает с большим

потреблением тепла. Поэтому процесс проводится в три ступени с промежуточным подогревом реакционной смеси.

      При каталитическом риформинге протекают реакции превращения практически всех групп углеводородов, находящихся в сырье.

      Ниже представлены последовательно реакции, протекающие в блоках гидроочистки и риформинга [7].

2.3.1 Гидрирование сернистых соединений


      В результате реакций из сераорганических соединений образуется сероводород и углеводороды, строение которых зависит от строения исходных сернистых соединений.

      Из всех сернистых соединений легче гидрируются алифатические (тиолы, сульфиды) и труднее ароматические (тиофены и бензотиофены). При этом общий объем алифатических сернистых соединений кратно превышает ароматические в составе исходного сырья гидроочистки.

      1. Тиолы гидрируются до сероводорода и соответствующего углеводорода:

RSH + H 2  RH + H2S

тиол



2. Сульфиды:

а) алифатические гидрируются через стадию образования тиолов:

R S R 1 + 2H 2  RH + R1H +H2S


сульфид

б) дисульфиды гидрируются аналогичным образом:

R-S-S-R + 3H 2  2RH + 2H2S


дисульфид

      в) тиофаны моноциклического строения гидрируются с образованием алифатического углеводорода:







г) тиофены гидрируются до алифатических углеводородов:











д) бензтиофены гидрируются с образованием этилбензола:



















2.3.2 Гидрирование кислородсодержащих соединений


      Из возможных кислородсодержащих соединений в прямогонном бензине обнаруживают только фенол и растворенный кислород:













2.3.3 Гидрирование азотсодержащих соединений


      Основными азотсодержащими соединениями являются пиррол, пиридин и хинолин, которые гидрируются следующим образом:

а) пиррол:






б) пиридин:













в) хинолин:















2.3.4 Гидрирование олефиновых соединений



Гидрирование	олефиновых	соединений	протекает	до	полного

насыщения молекулы водородом:




2.3.5 Гидрирование хлорорганических соединений


Имеющиеся	хлорорганические	соединения	(в	следовом	количестве)

гидрируются с образованием хлороводорода:


R –Cl



+ H 2



 RH + HCl



2.3.6	Дегидрирование



нафтеновых



углеводородов



с



образованием


ароматических

Базовыми  реакциями,  протекающими  в  реакторах  риформинга,  являются

реакции образования бензола и этилбензола:




















      2.3.7 Дегидроизомеризация пятичленных нафтенов с образованием ароматических углеводородов
















2.3.8 Дегидроциклизация парафиновых углеводородов до ароматики


















2.3.9 Изомеризация парафиновых углеводородов (алканов)






2.3.10 Гидрокрекинг (деструктивная гидрогенизация) алканов


CH3– (CH2)8–CH3+ H 2  2C5H12

      Гидрокрекингу подвергаются парафиновые углеводороды и, в меньшей степени, нафтеновые.

      Реакции протекают на кислотных центрах катализатора, однако, начальная и конечная стадии процесса: образование олефинов и гидрирование продуктов распада – протекают на металлических участках катализатора, которым свойственны дегидрирующая и гидрирующая функции.

2.3.11 Гидрогенолиз


C8H18 + H 2     C7H16 + CH4



      Реакции гидрогенолиза получают развитие при пуске свежих и отрегенерированных катализаторов в процессе риформинга и приводят, в отличие от гидрокрекинга, к преимущественному образованию метана в газообразных продуктах. Реакции гидрогенолиза протекают на металлических участках катализатора.

      Вызывая утяжеление циркулирующего водородсодержащего газа и снижение концентрации водорода в нем, реакции гидрогенолиза в пусковой период могут привести к полной дезактивации катализатора.

      Реакции гидрокрекинга и гидрогенолиза нежелательны с точки зрения создания помех протеканию основных реакций: дегидрирования нафтеновых и дегидроциклизации парафиновых углеводородов. Указанные реакции снижают технико-экономические показатели процесса.

Кроме того, в процессе риформинга протекает целый ряд других реакций:

а)	гидрирование	сернистых	соединений	(следов	с	установки

гидроочистки);

     б) расщепление и деалкилирование ароматических углеводородов, образовавшихся в первых реакторах реакторного блока;

      в) реакции уплотнения (поликонденсации) ароматических углеводородов, что приводит к закоксовыванию катализатора.

      Преобладание той или иной реакции и глубина ее протекания зависят от состава сырья, условий процесса и применяемого катализатора. Например, при работе блока риформинга на катализаторах серии «RG» содержание серы в гидрогенизате не должно превышать 0,5 ррm. Важнейшим условием нормальной эксплуатации блока риформинга является также низкая влажность в зоне реакции, так как катализаторы этой серии содержат в качестве кислотного промотора – хлор.

2.4 Основные факторы процесса риформинга


Основными	параметрами,	влияющими	на	процесс	риформирования

бензинов, являются: температура, давление, кратность циркуляции водородсодержащего газа, объёмная скорость подачи сырья, водно-хлорный баланс

и активность катализатора [8]. Рассмотрим индивидуально влияние каждого из них.

2.4.1 Температура


      Температура на входе в реакторы является основным регулирующим параметром процесса, определяющим жесткость процесса и получение катализата заданной октановой характеристики [9].

      На всех этапах эксплуатации катализатора температуры на входе в реакторы должны поддерживаться на минимально возможном уровне, соответствующем степени активности катализатора и определяющем длительность рабочего цикла.

      Температура должна быть снижена перед уменьшением загрузки по сырью и повышена после повышения загрузки по сырью.

      При повышении температуры в реакторах ускоряются все реакции риформинга. Наиболее чувствительными к повышению температуры являются реакции гидрокрекинга, приводящие к снижению выхода катализата и повышению плотности циркулирующего водородсодержащего газа.

      При нормальной скорости подъема температуры в реакторах плотность циркулирующего водородсодержащего газа плавно растет (концентрация водорода плавно снижается) и является одним из критериев активности катализатора при прочих равных условиях его эксплуатации.

      Разность между температурами в реакторах I-ой и III-ей ступени при восходящем или нисходящем распределении не должна превышать 10 ?C.

      Чувствительность к изменению температуры повышается от I-ой ступени к III-ей и зависит от состава сырья и распределения катализатора.

      Для установок риформинга чаще всего принимается распределение катализатора по ступеням 1:2,5:5 или 1:2:4, реже 1:3:7.

      Для сравнения работы установки в различные периоды, с целью определения скорости дезактивации катализатора, определяется средняя температура процесса по формуле [10]:

Тср.=q1(t1+0,8?t1)+q2(t2+0,7?t2)+q3(t3+0,5?t3),


где:



t1, t2, t3	- температуры на входе в реакторы I, II, III ступеней; ?t1, ?t 2,

?t 3	- температурные перепады в реакторах I, II, III	ступеней; q1, q 2, q 3

- количество катализатора в реакторах I, II, III ступеней.


      Температурный перепад по реакторам определяется групповым составом сырья, селективностью катализатора, параметрами процесса и уменьшается по мере отработки (дезактивации) катализатора и развития реакций гидрокрекинга.

      Температурный перепад по ступеням риформирования реакторного блока (платформинг – стационарный слой катализатора) может достигать:

I ступень  -  до минус 80 ?C;

II ступень -  до минус 50 ?C;

III ступень -  до минус 30 ?C.





2.4.2 Давление

      На установках риформинга предусматривается снижение давления в системе каталитического риформинга к последнему по ходу сырья реактору.

      При снижении давления усиливаются реакции ароматизации (дегидрирования нафтенов и дегидроциклизации парафинов) при одновременном увеличении коксообразования. Однако использование высокостабильных катализаторов позволяет свести коксообразование до минимума и обеспечить длительность межрегенерационного цикла до 12 месяцев и более [11].

      Давление на входе в реактор I ступени определяется гидравлическим сопротивлением системы между ним и реактором III-ей ступени и повышается по

мере дезактивации катализатора, роста коксоотложений и плотности циркулирующего водородсодержащего газа. При этом колебания давления должны быть минимальными, а давление на всех этапах эксплуатации катализатора должно поддерживаться на минимальном уровне, т.к. при повышении давления увеличивается скорость реакций гидрокрекинга и подавляются реакции ароматизации.

      С повышением общего давления в системе повышается парциальное давление водорода. Увеличение парциального давления водорода замедляет реакции, приводящие к коксообразованию, снижается содержание непредельных углеводородов в жидких продуктах реакции. Повышение давления увеличивает скорости реакций гидрокрекинга и деалкилирования, при этом равновесие реакции сдвигается в сторону образования парафинов, газообразование всегда возрастает и,

следовательно, снижается выход катализата. Таким образом, процесс следует проводить при умеренных давлениях, чаще всего 1,3 – 1,5 МПа.

2.4.3 Кратность циркуляции водородсодержащего газа

      Кратность циркуляции водородсодержащего газа и концентрация водорода в нем определяют мольное соотношение «водород/сырье» в системе. Этот параметр является определяющим интенсивность коксообразования, длительность межрегенерационного цикла и срок службы катализатора в целом.

      Увеличение мольного соотношения «водород/сырье» ведет к подавлению реакций ароматизации, хотя и снижает коксоотложение на катализаторе.

      При уменьшении мольного соотношения «водород/сырье» коксоотложение на катализаторе увеличивается, что приводит к сокращению срока службы катализатора, но, с другой стороны, ускоряются реакции дегидрирования нафтеновых и дегидроциклизации парафиновых углеводородов.

      Например, для установки ЛЧ-35/11-1000 предусматривается мольное соотношение «водород/сырье» - 5:1, что в пересчете на кратность циркуляции водородсодержащего газа составляет 1000?1200 нм3 газа на 1м3 сырья в час в зависимости от концентрации водорода в циркуляционном газе.

Мольное	соотношение	(М)	связано	с	кратностью

циркуляции	водородсодержащего	газа	(W,	нм3/м3	сырья)	следующим

соотношением [12]:

-4 W	Сн2	m


М	4,46х10	,где:





М - мольное соотношение «водород/сырье»;

W - кратность циркуляции водородсодержащего газа (по приборам);


Сн2 - концентрация водорода, % об.;  -

плотность сырья, кг/м3.

Средний молекулярный вес сырья определяется по формуле:

m = 60 + 0,3t50 + 0,001(t50)2, где:

t50	- температура отгона 50% объемных сырья по ГОСТ 2177.

      Минимально допустимая кратность, соответствующая минимальному мольному соотношению, должна выдерживаться на всех этапах эксплуатации установки. Данный параметр оперативно контроллируется.

2.4.4 Объемная скорость подачи сырья

      Объемная скорость подачи сырья на катализатор определяет глубину превращения сырья и получение катализата заданного качества.

      При увеличении объемной скорости увеличивается выход катализата, а степень его ароматизации уменьшается. Достижение требуемой степени ароматизации возможно в этом случае повышением температуры, что, в конечном счете, приводит к сокращению цикла реакции.

      Уменьшение объемной скорости способствует усилению реакций ароматизации, а также реакций гидрокрекинга и коксоотложения. При уменьшении объемной скорости предварительно должна снижаться и температура до уровня, обеспечивающего получение качественного катализата и подавление реакций гидрокрекинга.

      Объемная скорость подачи сырья по блоку риформинга для ряда отечественных и зарубежных установок поддерживается по верхнему предельному значению на уровне 1,5–2,0 час-1 [13].

2.4.5 Содержание хлора на катализаторе

      Содержание хлора на катализаторе можно регулировать непосредственно в условиях его эксплуатации, изменяя подачу хлорорганического соединения в зону катализа. Тем самым можно ослаблять или усиливать кислотную функцию катализатора и таким образом воздействовать на скорости кислотно-

катализируемых реакций (дегидроциклизация, гидрокрекинг, дегидроизомеризация). Оптимальное содержание хлора на катализаторе приводит к наиболее выгодному соотношению скорости реакций при риформинге [14].

2.4.6 Активность катализатора

      Высокая степень активности катализатора способствует преимущественному протеканию реакций дегидроциклизации алканов и дегидрирования нафтенов. При снижении активности увеличивается удельный вес прочих реакций, особенно деструктивной гидрогенизации.

      Полиметаллический катализатор чувствителен к ряду веществ, которые отравляют его, снижая эффективность работы и срок службы. Ядами катализатора являются сера и азот, содержащиеся в сырье в виде органических соединений.

      Для их удаления сырье подвергается гидроочистке. Содержание сероводорода в циркулирующем газе не должно превышать 10 ррm. Содержание в гидрогенизате серы выше 0,5 ррm и азота выше 1 ррm не допускается.

      Ядом для катализатора является также вода, которая может вноситься с гидрогенизатом. При влажности в системе риформинга более 50 ррm происходит быстрое дехлорирование катализатора и снижение его активности. Переосушка системы также вредна, поскольку при этом усиливаются реакции распада парафинов и нафтенов, снижается концентрация водорода в циркулирующем газе, уменьшается октановое число и выход катализата.

      Сильнейшим ядом катализатора является окись углерода, адсорбция которой на поверхности кристаллов платины влечет за собой необратимую дезактивацию катализатора. На алюмоплатиновых катализаторах при температуре 150?200 ?C протекает реакция образования окиси углерода по схеме [14]:

СО2 + Н2 ? СО + Н2О

      Не допускается попадание на катализатор разного рода масел, которые приводят к закоксовыванию и снижению активности полиметаллических катализаторов.

      Из рассмотренных факторов наибольшее влияние на результаты риформинга оказывают два – это температура и давление. В процессе работы активность катализатора постепенно падает. Поэтому для получения продуктов нужного качества в запланированных количествах приходится по мере снижения активности катализатора повышать входные температуры в реакторах.


1.5	Характеристика исходного сырья,	готовой	продукции	и

вспомогательных материалов

      Характеристика исходного сырья классического риформинга на примере установки Л-35/11-1000 представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика исходного сырья установки риформинга



Номер






государственного



№
Наименование
отраслевого
Показатели  качества,  подлежащие
Норма



стандарта,



п/п
сырьевого потока

к проверке
по ГОСТ



технических











условий,
стандарта





организации





















Фракция


бензиновая
1
прямогонная 85-180 оС













СТП	401046,


СТП.СК II-К-47


1. Фракционный состав, оС: - начало кипения, не ниже


- 10 % перегоняется в пределах

- 50.......................