PROGRESE IN PROCESUL DE DISTILARE A TITEIULUI

CAPITOLUL I

TITEIUL

1.1. Titeiul

In medie, petrolul contine 85% C, 12-14% H, restul revine N, O, S, V, Co, Cu,

P, K, I, Fe s.a. Petrolul este uleios, de culoare bruna inchisa sau neagra cu irizaii

verzui sau galben- verzui. Exista i petrol galben- deschis, straveziu, petrol ''alb'' ce se

gaseste n Baku i Pensylvania. Petrolul cu apa formeaza emulsii stabile. Dupa

densitate se deosebesc:

Petroluri usoare (densitatea 730-900 kg/m3);

Petroluri grele (densitatea 900-1040 kg/m 3).

Puterea calorica a petrolului este intre 10000 i 11000 cal./kg. n functie de

hidrocarburile predominante (peste 50%) se deosebesc:

Petrol metanic (parafinic);

Petrol naftenic (cicloparafinic);

Petrol aromatic.

Exista i petrol mixt, de exemplu petrol nafteno- metanic (25% hidrocarburi

naftenice i peste 50% metanice).

In natura petrolul se acumuleaza n roci poroase strabatute de fisuri, numite

roci- colectoare sau roci- magazii. Acestea pot fi gresii, nisipuri, calcare, dolomite,

s.a. De obicei n rocile- magazii petrolull se gaseste n asociatie cu cu gazele naturale.

Geneza petrolului nu este definitiv stabilita. Exista doua teorii: organica i

anorganica.

Una din teoriile anorganice presupun formarea petrolului din capiturile

magnatice din adancul pamantului, de unde acestea patrund n scoarta terestra i la

suprafata ei prin rupturile tectonice de adancime.

2

Petrolul constitue sursa principala de combustibili lichizi, precum i de

materie prima pentru industria chimica, servind la prelucrarea celor mai diverse

produse1.

Cercetarile de specialitate au stabilit ca petrolul- supranumit n mod justificat

i aurul negru, pentru calitatile i avantajele pe care le ofera- s-a impus printr-o

continua i remarcabila diversificare a utilizarii lui n cursul istoriei, fiind prezent

pretutindeni, universal i multiplu dintotdeauna, etern i misterios''. n ultimul secol

acesta a devenit un produs extrem de cautat, absolut necesar desfasurarii vietii

economice moderne, un factor important al politicii internationale i indispensabil n

vreme de razboi, provocand dese i aprinse conflicte diplomatice i economice, batalii

reci sau calde, tensiuni i suspiciuni intre state i natiuni. Deci, petrolul nu numai

ca a fost factorul decisiv n prosperarea industriei, oferind numeroase facilitati i

avantaje, ci a i reprezentat un element important n viata internationala.

In decursul catorva decenii petrolul s-a transformat intr-unul dintre elementele

fundamentale ale vietii economice moderne. Forarea primului put de catre ''colonelul''

nord- american Edwin L. Drake a avut loc n 1859.

Se foreaz azi la adncimi de peste 4000 metri pe toat suprafaa globului,

pn la cercul polar, se pompeaz, se trateaz i se transport petrol folosind cele mai

mari vapoare din lume, petrolierele.

n anul 1900 aurul negru asigura mai puin de 4% din nevoile de energie ale

ntregii lumi. Azi, petrolul acoper 40% din aceste nevoi.

Din punct de vedere al compozitiei chimice, titeiul este un amestec complex

de hidrocarburi gazoase sau solide dizolvate n hidrocarburi lichide; de aceea se

prezinta n natura cel mai adesea, n stare lichida. Titeiul mai contine compusi

organici cu oxigen (fenoli, acizi naftenici), cu sulf (tiofen, mercaptani), cu azot

(chinolina) etc., n hidrocarburi se gasesc hidrocarburi aciclice saturate (alcani sau

parafine), hidrocarburi ciclice saturate (cicloparafine sau naftene) i hidrocarburi

aromatice.

1 Cauciuc, solventi, explozibili, detergenti etc.

3

Aceste trei clase de hidrocarburi n proporii diferite se gasesc n toate tipurile

de titei. Nefiind o substanta pura, petrolul brut nu are punct de fierbere constant.

Variatia, n limite destul de largi a proprietatilor petrolului: culoarea,

densitatea, vascozitatea, este urmarea varietatii compozitiei chimice a

componentelor, cum i a proporiilor n care se gasesc.

Hidrocarburile existente n petrol fac parte din urmatoarele clase : alcani,

cicloalcani i hidrocarburi aromatice. Petrolul nu contine hidrocarburi aciclice

nesaturate (acestea apar insa n unele produse de cracare).

1.2. Clasificarea petrolurilor

Pe baza compozitiei chimice, respectiv a predominarii unor categorii de

hidrocarburi, petrolurile au fost clasificate n mai multe tipuri :

1. Petrol parafinos caracterizat prin procentul mai ridicat n alcani (pana la

78%), asa cum sunt n general petrolurile americane.

2. Petrol asfaltos, caracterizat prin procentul mare de hidrocarburi aromatice

(in fractiunile usoare) cat i de substante asfaltoase, asa cum sunt petrolurile din

Caucaz.

3. Petrol de tip intermediar, caracterizat prin procentul mare fie de cicloalcani

fie de alcani i hidrocarburi aromatice.

In tara noastra, cele mai numeroase sunt petrolurile parafino-nafteno-

aromatice (52%), carora le urmeaza, n ordinea frcventei, petrolurile parafino-

naftenice (37%), nafteno-aromatice (8%) i parafinice (3%).

Caracteristica petrolurilor romanesti este abundenta compusilor aromatici,

ndeosebi n fractiunile inferioare; de aceea, benzinele romanesti contin 10-20%

hidrocarburi aromatice. De asemenea, caracteristic este continutul foarte redus de

asfaltene i de compusi cu sulf

Petrolul brut extras din pamant este impurificat cu apa i substante minerale n

suspensie, a caror separare se face de obicei inainte de prelucrare. Operatiile la care

este supus petrolul se grupeaza n :

4

- procedee fizice de separare, dintre care cel mai important este distilarea

fractionata;

- procedee de transformare chimica, bazate pe fenomenul de descompunere

sau de condesare a moleculelor componentelor din fractiuni.

Petrolul brut extras din sonde este insotit de hidrocarburi gazoase, care

formeaza asa-numitele gaze de sonda. De aceea, prima operatie la care este supus

petrolul, dupa extragerea lui din zacamant, este indepartarea gazelor de sonda.

Odata cu gazele propriu-zise sunt, insa, antrenate din petrolul brut i o parte

din hidrocarburile condensabile la presiunea atmosferica : izopentanul, n-pentanul i

omologii lui superiori pana la octan i nonan. Aceste hidrocarburi, impreuna cu o

parte din butan i proporii reduse de propan, sunt separate prin diferite metode din

gazele de sonda (operatie denumita dezbenzinare) i formeaza gazolina.

Din gazolina se poate obtine un amestec de propan i butan, care comprimat n

butelii, este distribuit pentru consum (aragaz), precum i un concentrat de

izopentan, folosit la fabricarea benzinelor de avion.

Amestecul de hidrocarburi gazoase ramas din gazele de sonda este folosit de

obicei drept combustibil la locul de productie sau transportat prin conducte pentru

alte intrebuintari.

5

CAPITOLUL II

GENERALITATI PRIVIND PROCESUL DE DISTILARE A

TITEIULUI

Procesul de distilare a ieiului este un proces de fracionare, bazndu-se pe

diferena de volatilitate dintre cele cteva sute de compui ce formeaz ieiul.

Coloanele de distilare a ieiului, att cea de distilare atmosferic ct i cea de

distilare n vid, sunt coloane cu dou zone de distilare: zon de rectificare i zon de

stripare, cu o singur alimentare i cu un produs de vrf i mai multe produse laterale.

n continuare sunt prezentate mai multe tipuri de coloane de fracionare.

Cel mai potrivit tip de coloan este tipul d, coloana cu o alimentare i mai

multe produse laterale. Acest tip de coloan se mai utilizeaz i la amestecurile

multicomponent cu numr mic de componeni (3-4), dar n cazul distilrii ieiului,

exist cteva aspecte specifice care difereniaz coloanele de DA i DV de alte

coloane din industria chimic:

- ieiul este un amestec complex de hidrocarburi i ali compui; numrul i

concentraia componenilor nu pot fi determinate; n plus, unii dintre componeni au

puncte de fierbere foarte apropiate sau formeaz azeotrop i distil mpreun, fiind

imposibil separarea pe componeni puri a ieiului;

- produsele de distilare sunt fracii largi de compui cu un anumit domeniu al

punctelor de fierbere; ele se caracterizeaz prin domeniul temperaturilor de distilare;

- coloanele de distilare sunt nsoite de mici coloane de stripare (stripere

laterale) cu rolul de a corecta temparatura iniial de distilare a produselor;

- refluxul extern al coloanelor este unul rece (cu temperatura sub cea de

fierbere), ceea ce va induce un debit de reflux intern mrit i care poate fi reglat, avd

ca o consecin posibilitatea de a controla temperatura n vrful coloanei.

6

2.1 Clasificarea coloanelor de fracionare

a. Coloana clasic de fractionare

Fig.2.1. Coloana clasic de fracionare

Fluxuri externe:

- alimentarea F [kmol/h]

- distilat (D) (produs de varf) [kmol/h]

- blaz (B) (produs de baza) [kmol/h]

- reflux extern L0 [kmol/h]

F, x 0f

V3, y3 L0,xd D,xd

L3,x3 V2,y2

L2, x2 V1, y1

V2,y2

L1,x1

V3,y3

L2,x2 xy

L3, x3

Vb,yb

Condensator de vrf

Vas de reflux

Refierbtor

B,

Taler de alimentare (zon de alimentare)

Zon de rectificare (de concentrare)

Zon de stripare (de epuizare)

7

b. Coloana de superfracionare

Este o coloan cu un numr foarte mare de talere care se folosete la obinerea

unor produse de mare puritate pentru care nu s- au gsit antrenani sau solveni care

s uureze procesul de fracionare. n aceste cazuri, fie se mrete numrul talerelor,

fie se mrete raia de reflux, fie amndou. Numrul de talere ajunge la 200-300, iar

raia de reflux poate ajunge pn la 100/1.

Uneori, numrul mare de talere nu poate fi asigurat ntr-o ingur coloan, din

motive de ordin mecanic, iar coloana se va mpri n 2- 3 coloane nseriate. Fie c

procesul se petrece ntr-o ingur coloan foarte nalt, fie c se petrece n 2-3

coloane nseriate, cheltuielile cu investiia sunt foarte mari. De asemenea cheltuielile

energetice vor fi mari, n cazul raiilor mari de reflux.

n concluzie superfracionarea este un procedeu scump, la care se apeleaz

numai n ultim instan.

Coloana de superfracionare este o coloan impl cu o alimentare, un produs

de vrf i un blaz.

Ex: separarea etilen- etan, separarea propilen- propan, separarea o- xilenului

de ceilali xileni

c. Coloana cu mai multe alimentri

Dac ntr-o instalaie industrial rezult fluxuri de diferite concentraii ale

componentului pe care dorim s-l separm, atunci nu vom amesteca fluxurile nainte

de a le introduce n coloan, ci fiecare flux va alimenta coloana pe talerul al crui

lichid are concentraia corespunztoare.

Motivul pentru care se face aceasta este de a micora pe ct posibil diametrul

coloanei. Diametrul se calculeaz n funcie de sarcina de vapori i de cea de lichid

din coloan.

Alimentarea pe diferite talere duce la fluxuri relativ echilibrate de lichid i

vapori pe ntreaga coloan.

8

Un alt motiv, mult mai important, este cel energetic; n instalaie, n amonte, s-

a consumat deja energie pentru separarea acestor fluxuri; nu este raional s le

amestecm din nou i s consumm alt energie pentru a le separa iari.

Fig.2.2. Coloana cu mai multe alimentri

d. Coloana complex cu o alimentare i mai multe produse laterale

Utilizarea acestor coloane se face la fracionri din care rezult mai multe

produse care nu trebuie s aib o puritate foarte mare. Deci gradul de fracionare nu

este foarte nalt. De obicei exist un ingur produs de vrf, unul lateral i unul de blaz,

deoarece existena mai multor produi laterali complic procesul de fracionare.

Acest tip de coloan se mai utilizeaz la purificarea materiei prime pentru un

proces chimic n care reactantul principal este un anumit component dintr-o fracie

mai larg ce conine att componeni mai uori ct i componeni mai grei dect

reactantul respectiv. Dar cea mai larg utilizare a acestui tip este la fracionarea

amestecurilor complexe (iei i fracii petroliere), unde produsele nu sunt componeni

F1, x0f1

F2, x0f2

D, xd

B,xb

9

puri ci fracii mai largi, cu compoziie necunoscut, criteriul de apreciere al calitii

produsului fiind intervalul de distilare al fraciunii respective.

Fig.2.3. Coloana cu o alimentare i mai multe produse laterale

e. Coloana complex cu mai multe alimentri i mai multe produse laterale.

Imbina avantajele coloanei cu mai multe alimentari cu avantajele coloanei cu

mai multe produse.

Ex: fractionatorul principal din instalatia de Cracare Catalitica

D1

D2

D3

B

F

10

f. Coloana cu zon de rectificare i fr zon de epuizare

Fig.2.4. Coloana cu zon de rectificare, fr zon de epuizare

Acest tip de coloan se folosete cnd se dorete un produs de vrf foarte pur

dar nu intereseaz puritatea produsului din blaz.

Exemple:

-o astfel de coloan se poate folosi la purificarea acetonei dintr-un amestec de

ap i aceton cnd se dorete obinerea unui produs de vrf (acetona ) foarte pur i

nu intereseaz eventualele pierderi de aceton n blaz.

- instalaie de fracionare a aerului care trebuie s produc numai azot pur,

pentru diferite scopuri tehnologice, oxigenul nefiind recuperat.

g. Coloana cu zon de stripare i fr zon de rectificare

Acest tip de coloan se utilizeaz atunci cnd ne intereseaz calitatea

produsului de blaz i nu ne intereseaz calitatea produsului de vrf.

F

D

B

11

Fig.2.5. Coloan de stripare

Exemple de utilizare:

- Striperele laterale ale coloanelor de distilare atmosferic a ieiului.

- Fracionarea binarelor ce formeaz azeotrop cu punct minim de fierbere:

alimentarea acestor coloane se face deasupra primului taler de sus, deoarece oricte

talere am avea n zona de concentrare, nu putem obine la vrful colonei alt

compoziie dect cea a azeotropului. n schimb, produsul de blaz se obine la puritatea

dorit, aceasta depinznd de numrul de talere din zona de stripare.

2.2 Procedee de distilare

Procedeele de distilare permit obtinerea din petrolul brut a unor fractiuni cu

anumite domenii de fierbere, adecvate scopului folosirii. Ele nu influenteaza insa

compozitia chimica a produselor, respectiv continutul n alcani, naftene i aromate,

ceea ce este de deosebita importanta pentru calitatea produsului.

Fractionarea petrolului prin distilare la presiune normala (distilare primara) se

face n instalatii speciale prevazute cu coloane de distilare de diferite sisteme. Prin

distilarea petrolului se obtin fractiuni cu puncte de fierbere pana la 3500C.

F

V

B

12

Benzinele formeaza prima fractiune lichidqa obtinuta la distilarea petrolului.

Ele sunt lichide incolore cu miros intepator, eterat, alcatuite din hidrocarburi C5-C10

care distila intre 30 i 2000C. n ce priveste separarea dupa punctele de fierbere se

deosebesc : benzina usoara, fractiunea care distila intre 30 i 1000C; benzina medie I,

intre 100 i 1250C, i benzina medie II, intre 125 i 1500C; benzina grea I, imtre 150

i 1750C i benzina grea II, intre 175 i 2000C.

Componentele principale ale benzinelor sunt alcanii (40-75%) i cicloalcanii

(20-60%) cu C5-C10. Continutul de hidrocarburi aromatice al benzinelor este, n

medie, 10-12%. Sunt insa i unele petroluri care dau benzine ce contin chiar pana la

40% hidrocarburi aromatice.

Petrolul este un lichid incolor, cu usoara fluorescenta. El este alcatuit din

componente care distila intre 200 i 2500C. Petrolul I este fractiunea 200-2300C, iar

petrolul II, fractiunea 230-2500C. Componentele sunt n mare parte hidrocarburi cu

C10-C15, alaturi de care se mai gasesc compusi cu oxigen (acizi, fenoli) i compusi cu

sulf.

Dintre hidrocarburi s-au putut indetifica n petrol atat hidrocarburile saturate

aciclice cu molecule mai mari decat C10, cat i hidrocarburile aromatice (in proporie

de 20-50%). De asemenea, i procentul de hidrocarburi naftenice este destul de

ridicat.

Motorina este alcatuita din componente care distila intre 250 i 2900C,

formand motorina I, i intre 290 i 3500C, formand motorina II. Este un lichid galben-

brun. Hidrocarburile care o compun sunt cu C12- C20, atat cele cu caracter saturat

(aciclice i ciclice) cat i cele aromatice, proporia lor variind foarte mult. Principalii

compusi cu oxigen prezenti n motorine sunt acizii naftenici i acizii grasi2.

Pacura este reziduul care ramane de la distilarea petrolului brut. Este un lichid

vascos, de culoare neagra, alcatuit din hidrocarburi cu puncte de fierbere mai mari de

3500C. Cantitativ, reprezinta aproximativ jumatate din petrolul supus distilarii

primare. Prin prelucrarea mai departe a pacurii se obtin: uleiurile, parafina i asfaltul.

Fractionarea pacurii prin distilare la presiune redusa (distilare secundara) se

face pentru a cobora temperatura de fierbere a componentelor care la presiune

2 Este cazul motorinelor rezultate din petrolurile din tara noastra.

13

normala nu pot fi distilate deoarece se descompun. Prin aceasta fractionare a pacurii

se obtin motorine, mai ales grele, i uleiuri, lichide vascoase, incolore sau colorate de

la galben pana la brun.

Uleiurile sunt alcatuite din hidrocarburi cu C20 C50, cu structura complexa,

continand parafine, cicluri aromatice i naftenice.

Spre deosebire de alte fractiuni petroliere, uleiurile nu sunt diferentiate dupa

domeniul temperaturilor de fierbere, ci dupa vascozitate, care este cea mai importanta

caracteristica a unui lubrifiant.

Alte produse, obtinute din distilatele si reziduurile de la distilarea atmosferica

si in vid (DAV) sunt: parafina, vaselina si bituumul (asfaltul).

Parafina se obtine din produsele distilarii secundare a unei pacuri parafinoase.

Separarea parafinei de uleiuri se face prin racire la temperatura joasa n vederea

cristalizarii ei, dupa care urmeaza separarea cristalelor de parafina prin filtrare, tot la

temperatura joasa, sau, uneori, prin centrifugare.

Din punctul de vedere al compozitiei chimice, parafina este formata dintr-un

amestec complex de alcani cu numar mare de atomi de carbon (C21 C30).

Parafina este o masa semiopaca, insolubila n apa ai alcooli, solubila n

benzen, sulfura de carbon etc. Calitatile parafinei (parafina pentru chibrituri, parafina

moale, parafina semitare i parafina tare) sunt determinate de punctul de congelare,

continutul n uleiuri, dar i de culoare i miros.

Vaselina3 bruta sau petrolatum este un produs alifios, microcristalin, care se

obtine din reziduurile de la distilare, bogate n produse parafinoase. Prin rafinare se

obtine apoi vaselina farmaceutica, de culoare galbena sau alba (punct de picurare 35-

600C).

Asfaltul sau bitumul se obtine ca reziduu la distilarea pacurii sau la oxidarea

acesteia. El este o masa neagra, moale, plastica i lipicioasa, care pe masura ce

distilarea este inaintata devine din ce n ce mai dura. Asfaltul, din punct de vedere

chimic, contine mai ales aromatice cu multe cicluri, acizi i rasini cu molecule mari i

alte diferite substante care contin oxigen.

3 Vaselina este folosita n medicina si cosmetica, iar n tehnica ca lubrifiant si agent anticorosiv.

14

Din graficul alaturat se poate observa ca hidrocarburile, n functie de

dimensiunea moleculei, fierb la diferite temperaturi.

Hidrocarburile usoare fierb la o temperatura mai joasa decit hidrocarburile mai

grele.

Aceasta este o caracteristica foarte importanta deoarece permite separarea

hidrocarburilor pe baza punctelor lor de fierbere. Procesul de separare se

numeste"distilare". Fig.2.6. Potenialul de produse distilate

Graficul alaturat reprezinta o curba de distilare a titeiului. Aceasta prezinta

punctele de fierbere i volumele de produse distilate n anumite intervale de

temperatura, pentru un titei tipic.

In mod uzual, produsele obtinute prin distilare sunt numite "taieri"

sau"fractii".

In grafic, fractia de motorina este un amestec de hidrocarburi care fierb n

intervalul 315C i 427 C.

Hidrocarburile cu punct de fierbere peste 315C au tendinta de fi viscoase i

ard greu. Din aceasta cauza fractiile grele nu pot i amestecate n benzina sau n

materiii prime pentru petrochimie. Ca urmare, prin comparatie cu benzina i alte

produse usoare care au preturile cele mai mari, fractiile grele sunt mai putin valoroase

decit fractiile usoare.

40

15

2.3 Materii prime i produse

2.3.1 Materii prime

Avnd n vedere c iurile au caracteristici foarte diferite, la proiectarea unei

rafinrii se ine cont de o anumit materie prim care se estimeaz a fi disponibil cu

preponderen. n cazul n care aceast materie prim devine indisponibil, rafinria

trebuie s-i procure iei cu caraczeristici asemntoare sau s fac modificri la

fluxul su de procesare, astfel nct produsele sale s fie confrome calitativ. Una

dintre cele mai dorite caliti ale unei rafinrii este flexibilitatea sa, adic posibilitatea

de a se adapta la diferite caliti de iei i la fluctuaii de stocuri de alimentare.

De exemplu, la proiecarea instalatiei de la Midia, s-a avut n vedere

prelucrarea titeiului IRANIAN GREU avand urmatoarele caracteristici principale:

Tabelul 2.1. Caracteristicile de proiect ale materiei prime

Densitate API 31

Densitate la 15oC kg/m3 872

Sulf % gr 1,57

Azot % gr 0,09

Aciditate organica mgKOH/gr 0,14

2.3.2.Produse obtinute4

Produsele obtinute n instalatia de Distilare atmosferica i n vid, numite

semifabricate, constitue la randul lor materii prime pentru celelalte instalatii din

Rafinarie:

Benzin

Randament fata de total supus n alimentare DAV este de 14-18%(m/m)

Benzina obinut n instalaia de distilare atmosferic const din benzina

uoar depentanizat, i o benzin mai grea obtinut la vrful coloanei distilare

4 Graficele catorva fractiuni petroliere sumt prezentate in anexa atasata acestui proiect.

16

atmosferic. Aceste dou fluxuri sunt amestecate n instalaia D.A i constituie

materia prim pentru instalaia de hidrofinare benzin.

Proprietatile acestei benzine sunt prezentate n Tabelul 2.2.:

Tabelul 2.2. Caracteristicile principale ale benzinei de DA

Densitatea g/cm3 0.700-0.755

Distilare ASTM oC 32 185

Datorita continutului de sulf destul de mare n benzina obtinuta n DA

(max.1200ppm), aceasta necesita o operatie atenta de hidrofinare n instalatia HB

(hidrofinare benzina), pentru a realiza materia prima corespunzatoare pentru instalatia

de Reformare Catalitica.

Petrol

Randamentul de petrol al ieiului prelucrat este de 5,5- 8,5%. Coninutul de

sulf al fraciei de petrol obtinut n instalaia DA este de max.0,4% greutate, iar

pentru a avea o limita acceptabila n combustibilul pentru turboreactoare se supune

unei hidrofinari conventionale, n instalatia HPR(hidrofinare petrol reactor) , n

alternativa functionarii numai pe petrol. De asemenea, instalatia HPM (hidrofinare

petrol/motorina) poate hidrofina petrol n reteta de alimentare cu motorine cu produs

finit motorina hidrofinata, component Euro.

Proprietatile petrolului obtinut se incadreaza n limitele prezentate n tabelul

2.3:

Tabelul 2.3. Caracteristicile principale ale petrolului de DA

Densitate g/cm3 max. 0,820

Dstilare oC I =130, F =290

sulf total %( m/m ) max. 0,4

Inflamabilitate oC min.30

Randament fata de alimentare %(m/m) 5,5-8,5

17

Motorin

Motorina se obtine pe doua prize diferite ale coloanei de distilare atmosferica,

motorina 1 care este folosita pentru obtinere de motorina Euro, prin hidrofinare n

instalatiile HPM sau HPR, i motorina 2 care se amesteca cu distilatul de vid i

constituie materie prima pentru Hidrofinare distilat de vid, care pregateste materia

prima pentru Cracare Catalitica.

Specificatiile produsului motorina depind de anotimp, iar taierile n coloana

de distilare se vor face functie de specificatiile produsului finit, functie de anotimp.

Proprietatile motorinei de DA semifabricate sunt prezentate n Tabelul 2.4:

Tabelul 2.4. Caracteristicile principale ale motorinei de DA

Densitate g/cm3 0,805-0,865

Distilare oC I = min.165

min. 85% la 360

Inflamabilitate oC min. 55

Congelare oC vara max. (+8)

iarna max. (0)

Randament fata de alimentare %(m/m) 24-26

Distilat de vid

Prin procesul de distilare n vid se realizeaza recuperarea unor cantitati

maxime de distilate de o anumita calitate din pacura de DA supusa prelucrarii. Se

intalnesc doua categorii de instalatii de distilare n vid.

a) instalatii pentru fabricarea de uleiuri;

b) instalatii pentru obtinerea de distilat total utilizat ca materie prima

pentru cracarea catalitica i hidrocracare.

In cadrul instalatiilor pentru producerea de uleiuri se obtine o fractie de

motorina de vid, mai multe fractii de uleiuri i un reziduu de vid.

In instalatiile pentru obtinerea de distilare rezulta una-doua fractii largi de

distilate ca produse principale i un reziduu de vid.

18

Fractia usoara de motorina de vid obtinuta dupa prelucrari secundare se

utilizeaza drept componente combustibil pentru motoare diesel.

Fractiile de uleiuri sunt supuse unor prelucrari ulterioare n vederea obtinerii

de componenti pentru fabricarea uleiurilor de motoare sau pentru alte intrebuintari

industriale.

In cazul obtinerii distilatelor de vid, acestea constituie materii prime pentru

procesele de hidrotratare, cracare catalitica i hidrocracare.

Reziduul de vid constituie materia prima pentru alte procese secundare de

prelucrare sau un component pentru fabricarea combustibililor de focare.

La nivelele de operare economica (presiunea coborata i temperaturi ridicate

n zona de vaporizare a coloanei), punctele de taiere pe curba PRF intre distillate i

reziduu pot sa fie de 580 607oC. Pentru limitarea continutului de metale n distillate

(Ni, V), punctele de taiere se itueaza de cele mai multe ori la valori de 525 550oC.

Fractiile de uleiuri sunt caracterizate, n principal, prin viscozitate, culoare i

intr-o oarecare masura prin limitele de fierbere (PRF, STAS) care insa nu au acelasi

grad de importanta ca la distilatele atmosferice.

Distilatele de vid sunt n general caracterizate prin densitate, viscozitate,

continut de metale i punct de inflamare. Continutul de metale este important avand

n vedere procesele catalitice de prelucrare ulterioara. Continutul de metale i punctul

de inflamare sunt n general functie de limitele de fierbere i de fractiile usoare

continute.

n scopul creterii flexibilitii sale, rafinria de la Midia a fost supus n

perioada 1992- 2008 unor lucrri de modernizare i mrire de capacitate. Unul din

obiectivele proiectului de marire de capacitate al instalatiei a fost i cresterea

randamentului de distilat de vid prin cresterea limitei de fractionare (respectiv punctul

final de taiere a fractiei), care conduce, insa, la cresterea continutului de carbon

rezidual i de metale antrenate n distilatul obtinut n coloana de vid.

Aceasta crestere poate fi partial prevenita prin inlocuirea talerelor din varful

coloanei de vid cu un strat de umplutura de tip Sulzer de o circa 1500 mm inaltime i

prin mentinerea unei supraevaporari, controlata prin producerea unui ulei rezidual de

5% fata de materia prima (pacura) a coloanei de distilare n vid.

19

Limitele de tiere i continutul estimativ de metale a distilatului de vid,

comparativ cu cel din reziduu sunt prezentate n Tabelul 2.5.

Tabelul 2.5. Limitele de tiere i coninutul de metale ale distilatului i

reziduului de vid

Produs Limite de tiere

PRF, 0C

Distilat de vid 346-565

Reziduu de vid 565+

Coninut de metale, ppm Distilat de vid Reziduu de vid

Vanadiu 0,5 385

Nichel 0,5 135

Fier - 38

Aceste date ilustreaza ca antrenarea unei cantitati mici de reziduu de vid poate

mri cantitatea de metale din materia prima pentru instalatia de Cracare Catalitica i

ca urmare, este necesar operarea atent a coloanei de distilare n vid, n vederea

reducerii antrenarilor.

Tabelul 2.6.Caracteristicile distilatului de vid

Densitate g/cm3 0,880-0,940

Distilare oC I=min.250

Randament fata de alimentare %(m/m 27-30

Reziduu de vid

Cresterea punctului final de taiere a distilatului greu de vid conduce la

obtinerea unui reziduu de vid mai greu i cu o vascozitate mai mare decat reziduul de

vid obtinut prin proiectul initial. La un debit constant de titei prelucrat acest reziduu

mai greu va contine aceeasi cantitate de metale i carbon rezidual intr-un volum mai

mic, rezultand n acest mod concentratii mai mari ale acestora n produsul obtinut.

20

Vascozitatea reziduului de vid (pacurii de vid) nu prezinta nici o problema la

temperaturile normale de operare n DV sau din instalatia de Cocsare intarziata, dar

trebuie sa se acorde atentie la racirea lui, pentru a evita problemele de curgere i

pompare:

Tabelul 2.8. Caracteristicile reziduului de vid:

densitate g/cm3 0.930 1.040

cocs Conradson %(m/m) max 25

randament fata de alimentare %(m/m) 23-26

2.3.3.Bilanul de materiale al instalaiei DAV

Supus: Tone pe an %

TITEI IRANIAN GREU 5.320.000 100

Obtinut Tone pe an %

fractie C2-C5 170.000 3,2

benzina uoar 430.000 8,1

benzina grea 550.000 10,3

petrol I 540.000 10,2

perol II 300.000 5,6

motorin I 580.000 10,9

motorin II 180.000 3,4

distilat I de vid 330.000 6,2

distilat II de vid 1.100.000 20,7

rezidiu de vid 1.120.000 21,0

motorin de vid antrenat 20.000 0,4

21

2.3.4.Descrierea instalatiilor de distilare atmosferica si in vid a titeiului

Distilarea atmosferica

Instalatiile DA sunt proiectate pentru un anumit tip de titei, dar pot functiona

i cu alte tipuri, obtinandu-se insa alte randamente i calitati ale produselor. Pentru

acelasi titei ele pot functiona, cu flexibilitate de la 60% pana la 110-120% din

capacitate, acestea depinzand, n general, de natura titeiului, a modului de proiectare

i a solutiilor constructive alese.

n functie de natura i calitatea iteiului prelucrat instalatiile DA au fost

realizate instalaii cu o coloana, cu doua coloane, cu vaporizator i o coloana sau cu

mai multe coloane.

Capacitatea instalatiilor variaza de la cca. 0,7 Mt/an pana la 10 MT/an pe o

singura linie de prelucrare mai mare sau se utilizeaza mai multe linii paralele de

capacitate modulate.

Coloana de distilare atmosferica este aparatul principal din cadrul instalatiilor

DA, i n functie de modul de dimensionare i de realizare constructiva a acesteia

depinde calitatea produselor obtinute.

Coloana DA sunt echipate cu talere cu clopotei, sau cu clapeti, numarul lor

variind n functie de sortimentul produselor cerute.

22

Fig. 2.1. Schema de principiu a unei instalaii de distilare atmosferica

Calitatile fractiilor obtinute din coloana DA pot fi modificate, actionand

asupra temperaturilor pe talerele de culegere, prin modificarea cantitatii de reflux

intern, coroborate cu variatia refluxurilor recirculate sau a refluxurilor subracite n

cazul coloanelor de tip A sau R.

Orice modificare n calitatea unui produs lateral duce la modificari i n

calitatea produsului de deasupra sau de sub aceasta.

Deoarece titeiul i produsele obtinute sunt un amestec de n componenti cu

puncte de fierbere diferite, criteriul de separare al unei coloane de DA nu poate fi

apreciat prin puritate sau grad de recuperare a componentului, ca n cazul sistemului

23

binar sau al sistemului cu un numar mic de componenti. Pentru aprecierea criteriului

de separare se utilizeaza notiunile de volatilitate, domeniul de fierbere i gradul de

separare intre doua fractiuni adiacente.

Curba STAS defineste, n general, volatilitatea fractiei i este una din

specificatiile cheie pentru produsele obtinute din coloana atmosferica.

Al doilea termen, decalajul ( 5 95%) defineste gradul de separare intre doua

fractiuni vecine.

Corectarea inflamabilitatii produselor laterale i a pacurei se realizeaza

actionand asupra cantitatii de abur de stripare dat n stripare i la baza coloanei.

Corectarea inflamabilitatii este urmata de modificarea initialului produsului respectiv.

In functie de cantitatea de abur de stripare pentru produse DA i pacura

cantitatea de abur de stripare variaza intre 15 28 kg abur/m3 de produs lichid stripat.

Cantitatea totala de abur de stripare data este cuprinsa intre 1,6% - 2,6% masa fata de

titeiul supus fractionarii intr-o instalatie DA. Cresterea aburului de stripare este

contrabalansata de reducerea temperaturii zonei de vaporizare sau de cresterea

sarcinii de caldura a refluxulurilor.

Distilarea n vid

Instalatiile DV pot functiona de la min. 50% din capacitate pana la 110% daca

sunt bine proiectate i exploatate i nu intervin modificari mari n calitatea materiei

prime prelucrate.

In coloana de distilare se realizeaza, sub vid, separarea amestecului lichid

vapori, care vine din cuptor n distilate i un reziduu, avand n vedere limitarea

temperaturii la iesirea din cuptor pentru a preintampla descompunerile termice i

deterioararea calitatii produselor.

Pentru o valoare data a temperaturii n zona de vaporizare a coloanei (in

general 380 410oC), scaderea presiunii partiale a hidrocarburilor are ca efect

cresterea procentului vaporizat i deci a cantitatii de distillate obtinute.

Scaderea presiunii pe sistem permite reducerea cantitatii necesare de abur

pentru a realiza procentul dorit de vaporizare. Daca aceasta presiune este destul de

24

scazuta, se poate sa nu mai fie necesara introducerea de abur pentru scaderea

presiunii partiale a hidrocarburilor realizandu-se asa-zisul tip de distilare uscata n vid

(dry type). In cele ce urmeaza se vor trata numai coloanele de vid umede (cu injectie

de abur).

Cresterea presiunii pe sistem conduce la cresterea debitului de abur pe injectie

i de asemenea la cresterea sectiunii necesare a coloanei. Scaderea presiunii pe sistem

conduce la cresterea energiei i a debitului de abur necesar pentru producerea vidului.

Modul constructive difere la cele destinate pentru obtinerea de uleiuri, fata de

cele pentru obtinerea de distilate.

Extragerea caldurii din coloana se realizeaza prin utilizarea refluxurilor

recirculate sau a refluxurilor subracite.

Sistemul de reflux subracit, introdus imediat sub talerul de culegere, are

avantajul ca toate talerele sunt talere de fractionare, refluxul intern fiind la echilibru

cu fluxul de vapori, pe cand n sistemul cu reflux recirculat, n zona de intrare a

refluxului nu se respecta compozitia de echilibru, lichidul avand o alta compozitie.

De aceea, coloanele cu refluxuri recirculate sunt prevazute, n aceste zone, cu 2 3

talere n plus pentru transferul de masa, realizand astfel gradul de fractionare dorit;

este asemanator cu ceea ce se face la coloana de DA.

Caldura recuperata din coloana de vid se foloseste pentru incalzirea fluxului

de titei rece n instalatiile DAV integrate termic sau pentru incalzirea altor fluxuri n

instalatia DV.

Inflamabilitatea fractiilor de uleiuri i a reziduului de vid se corecteaza prin

stirpare cu abur supraincalzit introdus n striperele laterale i la baza coloanei.

Constructia interiorului coloanei urmareste marirea la maximum a suprafetei

de contact dintre faze. Umplutura i talerele au n esenta acest rol. Lichidul i vaporii

circula n general n contracurent. Utilizarea amenajarilor interioare formate din

glitch grid i talere cosuri prezinta deci un avantaj.

Caderea de presiune intre zona de vaporizare i varful coloanei este cca 13

mmHg, fata de sistemul vechi n care valoarea este de 40-50 mmHg.

25

Cuptoarele

Cuptorul pentru incalzirea i vaporizarea titeiului este un aparat de importanta

mare n cadrul instalatiei DAV, atat din punct de vedere al costului (15% - 20% din

investitia totala a instalatiei), cat i din punct de vedere al consumului de energie

(75% - 88% din consumul energetic al instalatiei).

Ca forma, poate fi cilindric vertical sau paralelipipedic vertical.

Problemele de coroziune i de depunri, care apar n zona rece a convectiei la

arderea combustibililor sulfurosi datorita punctului de roua acid ridicat i a

compusilor cu vanadium i sodiu care formeaza oxizi dubli cu puncte de topire joase

(cca 600 650oC) ce inglobeaza fierul din otelul de constructie al serpentinei,

limiteaza randamentul cuptoarelor.

Dimensiunile de gabarit ale cuptoarelor au fost reduse prin utilizarea n

convectie a tevilor cu suprafata extinsa (tuburi cu aripioare).

Pe langa recuperarea adanca de caldura din gazele arse, controlul strict al

arderii prin realizarea unui raport aer/combustibil aproape de cel stroechiometric

necesar, corelat cu continutul de O2 sau CO din gazele arse, conduce la realizarea

unor economii de combustibil, cu beneficii n ansamblul energiei unei instalatii.

Introducerea microprocesoarelor i a aparaturii de masura, control i reglare

perfectionate permit aceste realizari.

In mod curent, excesul de aer la arderea gazelor este de 10 15%, iar n cazul

arderii combustibililor lichizi de 20 25%. Pentru pulverizarea combustibilului lichid

se utilizeaza abur viu n cantitate de 0,15 0 -0,3 kg abur/kg combustibil, iar

vascozitatea, la pulverizare, trebuie sa fie sub 5,5oE.

Temperatura gazelor de ardere la prag se situeaza intre 750950oC, iar la cos

intre 150190oC. 65 70% din caldura gazelor de ardere este absorbita n zona de

radiatie, iar 30 35% n zona de convectie a cuptorului.

Randamentul cuptorului depinde mai ales de temperatura de evacuare a

gazelor de ardere la cos, fiind cuprins intre 83 85% cu tendinta de crestere la 88

90% prin aplicarea solutiilor tehnologice i constructive noi.

26

Schimbatoarele de caldura, pompe

Schimbatoarele de caldura asigura recuperarea caldurii din fluxurile fierbinti i

racirea produselor obtinute pana la temperaturile maxime admise la depozitare.

Recuperarea caldurii din fluxurile fierbinti, prin preincalzirea titeiului conduce

la reducerea consumului specific de combustibil pe tona de titei prelucrat.

La valori ridicate ale temperaturii de preincalzire, apar vaporizari de 5 10%

masa a titeiului n trenul de preincalzitoare, ceea ce ingreuneaza procesul de reglare i

distributie a fluxului, inainte de intrarea n cuptor.

Din cantitatea de caldura recuperata pentru preincalzirea titeiului, 45 60%

este cedata de refluxurile recirculate ale coloanei, restul fiind cedata de produsele

laterale i de baza ale coloanei. Acolo unde se utilizeaza caldura de condensare a

vaporilor de benzina de la varful coloanei DA , se poate diminua aportul reflexurilor

i produselor, caldura ramasa disponibila fiind utilizata pentru producerea aburului in

instalatie.

In instalatia DAV, se utilizeaza n principal pompe centrifuge actionate cu

motor electric sau turbina cu abur, dar pentru anumite scopuri se folosesc i pompe

volumice (dozatoare, cu piston, cu surub, cu roti dintate) pentru fractiile mai grele.

Problema principala care se pune n cazul utilizarii pompelor centrifuge n

special cele care aspira lichide la punctul de fierbere, este asigurarea unei inaltimi de

lichide la punctual de fierbere, este asigurarea unei inaltimi de lichid la flansa de

aspiratie (NPSH), astfel incat sa se evite fenomenul de cavitatie i scapare a

pompei, cu consecinte nefavorabile n ceea ce priveste functionarea pompei i

fiabilitatea acesteia. La alegerea pompei pentru serviciul dorit se va avea n vedere ca

NPSH-ul disponibil al sistemului sa fie mai mare cu 0,3 0,6 m decat NPHS-ul

necesar, ceea ce orientativ se realizeaza la viteza de 0,6 0,8 m/s pe conducta de

aspiratie a pompei, chiar pentru lichidele situate aproape de punctul de fierbere.

27

Aparatura de producere a vidului

Vidul necesar conducerii procesului se realizeaza la varful coloanei i se

propaga implicit in toata coloana de DV.

Reducerea presiunii se obtine prin condensarea aburului i racirea gazelor

calde n condensatoare i prin aspiratia din sistem cu ajutorul ejectorului sau pompei

de vid. Se folosesc condensatoare dispuse n mai multe trepte.

Se intalnesc doua feluri de aranjamente:

- cu precondensator pe fluxul de vapori la iesirea din coloana de vid;

- cu ejector booster, functie de presiunea ce trebuie realizata i

utilizand apa recirculata ca agent de condensare i racire.

Sistemul cu precodensator se utilizeaza la coloanele pentru obtinerea de

distilat total de vid i realizeaza la varful coloanei o presiune de 60 70 mmHg abs.

Sistemul cu ejector booster se aplica n cazul coloanelor de vid pentru

favricarea uleiurilor i poate realiza la varful coloanei o presiune de 20 30 mmHg

abs i mai scazuta sau n cazul coloanelor pentru obtinerea de distilat total atunci cand

este necesara o presiune mai mica la varf (30 50 mmHg), pentru a redue debitul de

abur de injectie la valori rezonabile (3 5% masa fata de debitul de alimentare).

In prezent, presiunea minima realizata n conditii economice la varful unei

coloane DV este de 5 mmHg abs.

Consumul de abur la ejectoare este in functie de cantitatea de gaze ce trebuie

aspirate i de compozitia lor, de presiunea de aspiratie, de presiunea aburului motor i

de temperatura apei de racire.

La coloanele de vid care lucreaza fara injectie de abur, amestecul este

constituit din necondensabile (95 97%) i aer ( 3 5%).

28

CAPITOLUL III

OPTIMIZAREA PROCESULUI DE DISTILARE A TITEIULUI

3.1 Stabilirea regimului optim de functionare a unei instalatii de distilare

atmosferica i n vid

Functionarea n conditii optime a unei instalatii presupune alegerea unei

functii obiectiv tehnice sau tehnico economice. n cazul unei instalatii de tip DAV

ca functii obiectiv tehnice sunt recomandate: maximizarea productiei de distilate sau

minimizarea consumurilor specifice. Se pot asocia i alte functii obiectiv.

Maximizarea productiei de distilate atmosferice n corelare cu consumurile energetice

poate constitui un astfel de exemplu. Pe baza analizelor tehnologice efectuate pe un

interval de timp de 3 4 ani la o instalatie DAV, s-au selectat parametrii tehnologici

care influenteaza productia de distilate. Analiza acestor date in functie de capacitatea

de prelucrare exprimata n procente fata de proiect evidentiaza faptul ca randamentul

n produse albe este determinat de capacitatea de prelucrare, de temperatura de

incalzire a titeiului n sistemul de recuperare a caldurii i n cuptoare i de atingerea

sarcinii termice de proiect pentru sectiile cuptoarelor.

Principalele consumuri de utilitati i energii folosite la functionarea instalatiei

sunt: abur de 5 ata i 15 ata, apa de racire de turn, energie electrica i combustibil.

Acestea sunt prezentate sub forma de consumuri orare i se raporteaza la tona de titei

prelucrat (consumuri specifice).

Analiza acestor date confirma atingerea regimului optim de operare intr-un

domeniu de 80 83 % din capacitatea proiectata atat din punct de vedere tehnologic,

cat i energetic.

29

3.2 Consideratii privind optimizarea functionarii unei instalatii de

distilare atmosferica i n vid

Instalatiile tehnologice moderne dispun de capacitati foarte mari n care se

injecteaza i vehiculeaza cantitati importante de materiale i energie. Se impune

necesitatea unui control riguros al regimurilor de functionare care la rindul lor

determina o conducere stiintifica i eficientizare a procesului de productie n conditii

de optim tehnologic sau economic. Aceste obiective nu se pot realiza fara aplicarea

metodelor moderne de urmarire, control i comanda a parametrilor instalatiilor

tehnologice care sa limiteze influenta factorului uman prin cresterea automatizarii in

instalatii. Parametrii procesului tehnologic sunt marimi fizice care caracterizeaza

starea procesului i se pot modifica n cursul desfasurarii acestuia, motiv pentru care

se mai numesc i variabilele procesului. Parametrii tehnologici sunt impartiti n:

parametri de intrare sau independenti i parametri de iesire sau dependenti.

Variabilele independente pot fi atat parametrii de comanda (de executie) dar i

parametrii perturbatori. Prin intermediul variabilelor independente procesul

tehnologic este dirijat n domeniul regimului tehnologic nominal. Ansamblul de

ecuatii matematice i inecuatii care descriu dependenta dintre variabilele

independente i cele dependente i restrictiile impuse procesului tehnologic constituie

modelul matematic al procesului tehnologic. Structura sistemelor automate este

stabilita in functie de scopul urmarit prin automatizare , iar acestea pot fi sisteme

conventionale sau sisteme cu structura evoluata. Acestea realizeaza functii de

conducere complexe n concordanta cu anumiti indicatori de performanta, comenzile

facand functionarea procesului sa decurga intr-un domeniu (definit prin limite:

minim, maxim) sub diferitele actiuni ale perturbatiilor. Aceste sisteme pot fi

extremale, adaptive, optimale, etc. i au n compunere calculatoare de proces.

Utilizarea calculatorului n procesul de conducere a unei instalatii tehnologice se

poate realiza intr-o configuratie off-line n calitate de consultant sau intr-o

configuratie on-line n calitate de conducator direct al procesului. Aceasta ultima

configuratie poate fi realizata n varianta modificarii prin calculator a marimilor de

30

referinta ale buclelor de reglare conventionala sau n varianta cu actiune directa prin

calculator asupra procesului tehnologic.

In etapa actuala de modernizare a sistemelor de automatizare n industria

noastra de procesare a titeiului urmarirea i controlul tuturor parametrilor tehnologici

se realizeaza intr-o configuratie off-line, cu sisteme conventionale sau cu ajutorul

unui sistem de control distribuit al parametrilor (DCS), grefat pe structura instalatiei

tehnologice.

3.3 Etape specifice eficientizarii procesului de productie

In general un proces tehnologic se desfasoara n jurul unui regim nominal iar

corelarea variatiei parametrilor independenti fata de cei dependenti determina o

suprafata de raspuns. Pentru conducerea procesului intr-o zona a suprafetei de

raspuns ce corespunde unui optim al regimului de functionare, indiferent de

performantele oricarui sistem de conducere, trebuie parcurse o serie de etape

succesive i obligatorii. Aceste etape se compun din: identificarea starii stationare,

reconcilierea datelor, simularea, optimizarea, evaluarea diferitelor regimuri

tehnologice i furnizarea datelor elementelor de decizie i/sau supervizarea.

Prima etapa ce consta n urmarirea i controlul sincron al tuturor parametrilor

tehnologici de intrare i iesire are scopul de a determina i corecta modelul matematic

n conditiile functionarii instalatiilor intr-un regim constant de calitate a produselor i

siguranta a echipamentelor. Aceasta etapa numita i etapa de determinare sau

identificare a starii stationare permite stabilirea structurii modelului pe baza

cunostiintelor apriorice i a masuratorilor posteriorice precum i a estimarii

parametrilor modelului n vederea determinarii valorilor acestora. Pentru identificarea

starii stationare a unei instalatii DAV s-au efectuat mai multe teste n care s-a urmarit

mentinerea constanta a alimentarii cel putin 48 ore, incadrarea n normele de calitate

recomandate pentru produsele obtinute i functionarea n conditii de iguranta a

instalatiei. Pentru toti parametrii de operare s-au inregistrat pe calculatorul de proces

valorile medii pe 8 ore a valorilor medii orare. n punctele unde nu au existat

31

posibilitati de masura automata s-au inregistrat local valorile acelor parametrii. Pe

baza datelor prelevate la teste s-a intocmit bilantul material global.

O alta etapa deosebit de importanta are n vedere punerea de acord a valorilor

parametrilor tehnologici cu rezultatele prelucrarilor i simularilor pe baza bilanturilor

materiale i termice. Simularea poate folosi pentru determinarea caracteristicilor

constructive corespunzator unui regim tehnologic de lucru sau poate urmari

mentinerea unor valori specificate care caracterizeaza elementele constructive ale

utilajelor i echipamentelor n conditiile unui regim tehnologic impus.

Din multitudinea de parametrii inregistrati s-au selectat parametrii considerati

independenti de sistemul de comanda i control existent n instalatie. In simularea

procesului de distilare atmosferica i n vid parametrii independenti considerati au

fost: debitul de alimentare al instalatiei, temperaturile i presiunile la virful

coloanelor, debitele refluxurilor recirculate i de virf la coloane, debitele de produse

obtinute, debitele de abur de stripare de la baza coloanelor i temperaturile de transfer

la cuptoare. Aceasta selectie este n concordanta i cu datele din literatura de

specialitate. Prin rulari ale programului de calcul au fost verificate i corectate acolo

unde a fost cazul valorile minime i maxime ale parametrilor independenti

considerati. S-a cautat o apropiere cat mai mare a valorilor simulate cu cele reale

(masurate), pentru toate specificatiile mentionate n instalatie. Cu exceptia punctelor

de masura locale i a debitelor aburului de stripare, intre valorile masurate i cele

simulate, se observa o buna apropiere cu mici diferente nesemnificative. n folosirea

programelor de simulare s-au considerat drept date fixe : analizele titeiului prelucrat

la teste i randamentele de produse obtinute n instalatie, rezultatul final fiind

determinarea eficientei talerelor din coloanele de fractionare.

O deosebita importanta o capata simularea n scopul optimizarii schemelor

tehnologice sau a regimurilor de lucru. n procesul de simulare sunt urmarite o serie

de elemente cum ar fi: verificarea i validarea datelor initiale ale tuturor fluxurilor,

utilajelor i metodelor de calcul ale proprietatilor fizico-termodinamice. Aceasta

etapa numita i etapa reconcilierii datelor este importanta i pregateste trecerea la o

alta etapa care are drept scop evaluarea functionarii n alte conditii dorite sau impuse.

Pentru simularea proceselor din domeniul prelucrarii titeiului sunt cunoscute pachete

32

de programe executabile cum ar fi: PRO II, DESIGN II, ASPEN, HYSYS. Aplicarea

simularii la instalatii existente este larg dezvoltata n prezent dar datele privind

eficienta acestora nu sunt cunoscute avand de cele mai multe ori caracter confidential.

Eficienta utilizarii acestora n luarea deciziilor privind modernizarea i imbunatatirea

functionarii instalatiilor existente, a introducerii de utilaje sau catalizatori noi, analiza

surselor de pierderi, recuperarea avansata a energiilor reziduale, valorificarea

superioara a materiilor prime, ameliorarea indicatorilor tehnici i economic de

functionare, optimizarii solutiilor, elaborarii studiilor de fezabilitate, pregatirea i

scolarizarea personalului, etc. sunt cateva din aplicatiile care se fac astazi.

Rezultatele acestor operatii sunt furnizate apoi factorilor de decizie sau unor

sisteme supervizoare avansate de control i urmarire a datelor (APC) pentru

incadrarea valorilor parametrilor n conditiile i domeniile de restrictii impuse direct

sau prin intermediul modelului matematic de optimizare ales. Tendinta actuala a

sistemelor de conducere vizeaza eficientizarea resurselor disponibile la un moment

dat pentru realizarea unor produse specifice n conditii de calitate i restrictii impuse.

Definirea optimului trebuie sa cuprinda un model matematic i restrictii ce se impun

functionarii instalatiei. Modelul matematic poate fi determinist daca parametrii care

influenteaza procesul tehnologic sunt cunoscuti cu precizie, garantandu-se

valabilitatea lor, sau poate fi probabilistic (stochastic) daca parametrii au variatii

intamplatoare i nu pot fi inlocuiti cu valori medii din cauza necunoasterii sau a

obtinerii unor rezultate nereale.

3.4 Determinarea parametrilor optimi de functionare a instalatiei

In cazul unei instalatii de tip DAV ca functie obiectiv tehnica se urmareste n

primul rand maximizarea productiei de distilate. Se pot asocia i alte functii obiectiv.

De exemplu daca la produsele obtinute se asociaza pretul acestora se poate optine o

functie obiectiv tehnico-economica de tipul maximizarii veniturilor. Sa ramanem la

maximizarea productiei de distilate atmosferice. Pentru aceasta s-a analizat productia

de distilate atmosferice pe o perioada de trei ani functie de capacitatea de prelucrare,

33

exprimata n procente fata de proiect. Analiza acestor date evidentiaza faptul ca

randamentul n produse albe atinge un maxim la aproximativ 80% capacitate de

prelucrare n stransa corelare cu atingerea sarcinii termice de proiect pentru prima

sectie de convectie a cuptoarelor atmosferice. Acest fapt atrage i limitarea

temperaturii de iesire a titeiului desalinat din cuptoare (temperatura de transfer).

Limitarea sarcinii termice a convectiei cuptoarelor poate fi compensata prin cresterea

temperaturii de preincalzire a titeiului n sistemul de recuperare. Acest dezavantaj nu

se inregistreaza n zona de radiatie a cuptoarelor atmosferice unde se observa

posibilitatea cresterii continue a sarcinii termice odata cu cresterea capacitatii de

prelucrare dar nu mai mult decat valoarea de proiect. Variatia temperaturii de transfer

este limitata de procesul de descompunere termica ce poate apare la peste 360C

pentru fluxul de titei dezbenzinat i de valoarea sarcinii termice proiectate a

cuptoarelor. Pentru incadrarea produselor distilate n toate conditiile de calitate

impuse, este necesara mentinerea debitului de abur la striperele laterale la valorile

indicate de proiect. Cresterea productiei de distilate atmosferice va permite

descarcarea cuptorului i a coloanei de vid dar impune cresterea temperaturii de

transfer la cuptorul de vid la 400C deoarece pacura devine mai grea.

3.5 Determinarea consumurilor optime

Pentru determinarea consumurilor de utilitati i energetice s-au evaluat datele

obtinute pentru aceeasi perioada de timp, ultimii trei ani. La functionarea instalatiei s-

au folosit urmatoarele utilitati i enetgii: abur de 5ata i 15ata, apa de racire de turn,

energie electrica i combustibil (lichid i gaze de rafinarie). Se observa o crestere a

consumului orar de abur de 5ata dar i a celui specific ca urmare a cresterii capacitatii

de prelucrare.

Aceasta este urmarea necesitatii striparii unor debite de produse mai mari.

Cantitatea de abur de 15 ata prezinta o tendinta de scadere odata cu cresterea

capacitatii de prelucrare, ca urmare a descarcarii coloanei de vid i implicit a

sistemului de producere a vidului. Desi consumul orar de apa necesar racirii

produselor i al combustibilului utilizat la cuptoarele tehnologice creste odata cu

34

cresterea capacitatii de prelucrare, consumul specific scade fiind urmarea cresterii

gradului de recuperare tehnologica a energiilor termice secundare.

Cresterea capacitatii de prelucrare atrage dupa sine vehicularea unor cantitati

mai mari de produse, ceea ce conduce la incarcarea la valori apropiate de valorile de

calcul pentru randamentul pompelor i al motoarelor electrice ale utilajelor dinamice.

Analiza acestor grafice confirma atingerea regimului optim de operare n domeniul 80

83% din capacitatea proiectata. Cantitatea de energie determinata la intrarea n

instalatie este repartizata n combustibil 36.7%, apa de racire 19.5%, energie electrica

2.35%, abur 5.78% i recuperare tehnologica 35.72%. Aceasta energie este regasita la

iesirea din instalatie sub forma de pierederi n gaze arse 5.7%, produse la parc

15.14%, abur produs 4.64%, apa i aer de racier 38.82% i recuperare tehnologica

35.72%.

Se observa cresterea gradului de recuperare tehnologica a energiilor secundare

cu implicatii benefice n reducerea consumului de apa de racire i a combustibilului.

Cresterea capacitatii de prelucrare i reducerea consumului de apa de racire a condus

insa la cresterea consumului de energie electrica pentru utilajele dinamice ale

pompelor i sistemului de racire cu aer. Pierderile energetice mai mari cu produsele

dirijate la rezervoare sunt urmarea temperaturii ridicate pe unele circuite ce sunt

dirijate direct la alte instalatii de prelucrare.

35

CAPITOLUL IV

SISTEME DE CONTROL AVANSAT AL INSTALAIILOR DAV

4.1. Sisteme de reglare automat. Clasificri. Categorii de sisteme de

reglare automat (SRA)

Sisteme de reglare automat pentru procese lente i pentru procese

rapide;

Sisteme de reglare automat continue i discrete;

Sisteme de reglare automat liniare i neliniare;

Sisteme de reglare automat cu un bloc de reglare i cu mai multe

blocuri de reglare;

Sisteme de reglare automat monovariabile i multivariabile;

Sisteme de reglare automat cu legi de reglare obinuite i cu legi de

reglare speciale.

Sistemele de reglare automat n industria chimic au urmtoarele funciuni

tehnologice:

a. Reglarea automat a debitelor i a rapoartelor de debite;

b. Reglarea automat a presiunilor;

c. Reglarea automat a nivelului;

d. Reglarea automat a temperaturii intr-un proces chimic;

Reglarea temperaturii se realizeaz prin intermediul unui schimb de cldur

intre dou sau mai multe medii, schimbul de cldur avnd loc printr-o suprafa de

separare sau prin contactul direct al fluidelor, cu conditia ca acestea sa nu fie

36

miscibile. ntruct variaiile temperaturii au o influen mare asupra modului de

desfurare a reaciilor chimice, reglarea temperaturii la anumite valori este necesar

n instalaiile din industria chimic

Putem da ca exemplu o bucla de reglare ce controleaza temperatura n blazul

coloanei de fractionare prin reglarea temperaturii de transfer. Elementul de masura

este n acest caz un termocuplu iar elementul de executie este un ventil de reglare care

actioneaza asupra debitului de gaze care alimenteaza cuptorul.

Sa presupunem ca temperatura n cuptor scade din cauza unei dereglari

oarecare n sistem. Regulatorul va primi informatia privind valoarea temperaturii i

va transmite o comanda catre ventilul de reglare pentru a mari debitul de gaze la

cuptor. Aceasta va determina cresterea combustiei n cuptor astfel incit temperatura

va incepe sa creasca treptat. Regulatorul va trimite continuu comanda pentru cresterea

debitului de gaze pina cind temperatura n cuptor ajunge la valoarea prescrisa.

e. Reglarea automat a concentraiei.

n industria chimic reglarea automat a concentraiei este deosebit de

important pentru obinerea unor produse cu caracteristici dorite prin intermediul

unui analizor, analizor care ndeplinete funcia de : traductor de concentraie poate fi

un pH - metru (care msoar valoarea pH - ului), un conductometru (care msoar

conductibilitatea), un densimetru sau un cromatograf.

Traductoarele i ventilele de reglare sunt amplasate n cimp.

Regulatoarele sunt amplasate n tablourile de comanda locale.

Majoritatea regulatoarelor au doua

scale de valori. Una reprezinta valoarea

instantanee a variabilei de proces, iar cealalta

reprezinta valoarea prescrisa (setpoint).

37

Fig.4.2. Regulatoare

Daca trebuie sa modificam valoarea variabilei de proces, trebuie sa actionam

pe : scala care reprezinta valoarea prescrisa.

In mod automat, regulatorul va transmite comanda la ventilul regulator care va

face ajustarea necesara. De asemena se poate trece pe manual, trimitind comanda

pentru pozitia ventilului regulator.

Atunci cind instalatia functioneaza normal, activitatea operatorului devine o

activitate de rutina. Ceea ce trebuie sa facem este sa monitorizam procesul i

ocazional sa ajustam unele variabile de operare pentru a influenta gradul de

conversie.

Dar, activitatea devine critica i foarte complexa n situatii de functionare

anormala. In astfel de situatii, trebuie sa identificam rapid care este problema.

Trebuie sa fim capabili sa recunoastem efectele care se fac simtite ca urmare a unor

conditii anormale de functionare.

Niste conditii anormale de functionare vor determina modificarea valorilor

unora dintre variabilele de operare.

Trebuie monitorizate continuu indicatiile aparatelor de masura i control,

astfel incit sa sesizam imediat modificarile valorilor diferitilor parametri. Cele mai

38

moderne sisteme de monitorizare i control sunt prevazute cu alarme luminoase i

sonore, care se declanseaza atunci cind valorile parametrilor de operare ies din

domeniul normal.

Pentru a actiona eficient intr-o situatie de deranjament n instalatie, trebuie sa

cunoastem cum se manifesta diferitele deranjamente, precum i modul n care un

anumit deranjament influenteaza intreaga instalatie.

Daca cunoastem modul cum se manifesta un anumit deranjament, vom fi

capabili sa identificam rapid cauza problemei. De asemenea trebuie sa stim modul

cum un anumit deranjament influenteaza asupra intregii instalatii. Daca una dintre

variabile se modifica, trebuie sa anticipam care va fi efectul asupra altor variabile.

Functionarea defectuoasa a aparaturii AMC de exemplu printr-o functionare

necorespunzatoare a regulatoarelor poate genera un semnal eronat catre ventilele

regulatoare de pe liniile de abur, gaze combustibile sau liniile de process ce regleaza

debite, nivele, presiuni, etc, provocand o astfel de ituatie discutata anterior.

4.2. Retelele industriale de date-suport de comunicare pentru aparatura

inteligenta de automatizare

Eficienta structurilor de automatizare evoluata a proceselor chimice este n

mod hotarator determinata de suportul de implementare care cuprinde atat aparatura

(instrumentatia), cat i resursele de transfer a informatiei intre echipamente. Diferitele

generatii de aparatura de automatizare au utilizat mai multe modalitati de

interconectare specifice tehnologiei de realizare a echipamentelor. Daca n cazul

aparaturii analogice interconectarea se realiza prin bucle de curent, n ceea ce priveste

echipamentele digitale, preponderente astazi, este de dorit sa fie integrate n retele

specifice de comunicatie.

Putem vorbi astfel despre conceptul de retea industriala de date i legat de

aceasta posibilitatile de valorificare ale protocoalelor specifice retelei Internet pentru

transferul datelor cu caracter industrial.

39

In momentul actual se constata o tendinta de migrare a procesarii numerice

catre aparatura de automatizare de camp (traductoare i elemente de executie) care

devin n acest fel echipamente inteligente. Complexitatea prelucrarii la nivelul

acestora determina o diversificare a informatiei care trebuie vehiculata.

O alta motivatie a utilizarii retelelor industriale de date este dictata de

necesitatea implementarii structurilor ierarhice de conducere care implica o

interconectare a sistemelor informatice economic i tehnic.

In favoarea utilizarii retelelor industriale de date sunt prezentate i argumente

legate de costuri, cunoscut fiind faptul ca solutiile clasice de automatizare

presupuneau conectarea fiecarui dispozitiv din instalatie la tabloul de comanda, costul

cablurilor de legatura reprezentand circa 30% din costul infrastructurii de

automatizare.

4.3. Posibilitati de utilizare a sistemelor analog-numerice n cadrul

sistemelor de masurare i de reglare a PH-ului

Dezvoltarea spectaculoasa a sistemelor analog-numerice permite, la ora

actuala, realizarea unor sisteme de masurare i reglare performante de precizie

ridicata.

Realizarea diferitelor variante de sisteme de masurare i reglare a pH-ului

utilizand un PC, duce la acoperirea unei game largi de aplicatii n functie de

traductoarele de baza, interfetele sau programele folosite.

Un astfel de sistem (AD200) utilizat la masurarea i reglarea pH-ului, permite

compensarea automata a acestuia cu temperatura precum i masurarea debitului

agentului de neutralizare. Se urmareste astfel realizarea unui program (soft) de

stocare a informatiilor n fisiere distincte, iar calculul automat al rezultatelor

masuratorilor duce la eliminarea erorilor ce apar n operatia de calibrare i masurare.

Prezentarea sub forma grafica a curbei de etalonare pentru acestea au ca

rezultat aprecierea calitatii electrozilor utilizati i permite analiza timpilor de raspuns

n functie de :

40

- metoda de verificare a electrozilor bazata pe compararea caracteristicilor

acestora n timp;

- metoda de eliminare a erorilor de calibrare a pH-metrului.

4.4. Determinarea pe baze infereniale a calitii produselor petroliere

n ultimii ani, n condiiile integrrii pe scar larg a sistemelor de conducere

automat evoluat la nivelul instalaiilor din industria de prelucrare a petrolului,

problema determinrii on-line a calitii produselor a cptat un necesar caracter de

imediat actualitate. Principial, aceasta se poate realiza prin dou metode. Prima

modalitate este reprezentat de utilizarea analizoarelor n flux, ceea ce impune costuri

investiionale foarte ridicate. O alternativ este aceea a determinrii pe baze

infereniale a indicatorilor de calitate, n condiiile disponibilitii unor modele

matematice care s descrie comportarea n regim dinamic a instalaiilor avute n

vedere. Astfel de simulatoare, corect acordate (pentru a funciona n sincronism cu

procesul real), la nivelul crora sunt modelate inclusiv dispozitive de tip analizor,

ofer n esen aceeai informaie valid asupra calitii produselor, la un cost mult

redus fa de cazul utilizrii analizoarelor n flux.

Se prezinta in continuare o metod pentru determinarea pe baze infereniale a

calitii produselor obinute n urma fracionrii ieiului la nivelul unei instalaii de

distilare atmosferic.

Sunt prezentate principiile teoretice care stau la baza metodei, precum i

modelul matematic asociat. n finalul articolului este prezentat comportarea

analizoarelor software propuse, n condiiile simulrii unei instalaii de distilare

atmosferic echipat cu astfel de module de determinare a calitii produselor.

4.4.1 Indicatori de calitate asociai produselor instalaiei de distilare atmosferic

Deoarece titeiul i produsele care se obin n urma fracionrii sunt amestecuri

complexe n care numrul de componeni puri i identitatea acestora nu se pot

determina, analiza lor pe componeni fiind imposibil de realizat, pentru caracterizarea

41

lor se folosesc aa-numitele curbe de distilare care exprim dependena dintre

temperatura de distilare i procentele de distilat:

- curba de distilare PRF (Puncte Reale de Fierbere) sau curba TBP (True

Boiling Points), conform terminologiei anglo-saxone se utilizeaz pentru

aproximarea compoziiei ieiului i a fraciunilor obinute din acesta;

- curba de distilare STAS (ASTM) caracterizeaz rapid fraciunea petrolier

din punctul de vedere al limitelor de fierbere;

- curba VE (Vaporizare n Echilibru) este necesar cunoaterii i nelegerii

intimitii echilibrului lichid-vapori i este principala curb care servete la calculul

coloanei.

ntruct ntre cele trei curbe exist o serie de corelaii, s-au dezvoltat i metode

de transformare reciproc a acestora. n figura 4.3, sunt prezentate calitativ-

comparativ cele trei curbe pentru un iei sau o fraciune oarecare. Aceste curbe

permit caracterizarea produsului respectiv prin domeniul temperaturilor de fierbere.

Pentru mai mult siguran, n locul temperaturilor asociate extremitilor 0% i

100%, se utilizeaz temperaturile pentru 5% i 95% distilat, notate cu STAST5 i STAST95 .

n timp ce aceste temperaturi de distilare dau indicaii asupra prezenei componenilor

mai volatili i mai puin volatili n amestec, temperatura asociat lui 50% distilat

Fig.4.3.Curbe de distilare

42

reprezint o temperatur medie de fierbere a amestecului de componeni care

alctuiesc fracia respectiv.

n industrie, n concordan cu cerinele pieei, principala specificaie a

produselor obinute din instalaia de distilare atmosferic se refer la curbele de

distilare STAS sau, corespunztor, la curbele PRF. Astfel, principalele specificaii

pentru fraciile separate sunt:

- iniialul produsului (temperatura iniial de distilare), STAST5 ;

- finalul produsului (temperatura final de distilare), STAST95 ;

- decalajul dintre fraciile adiacente, STAS greafractieSTAS

greafractie TT .0.5 ;

- suprapunerea ntre fraciile adiacente, PRF usoarafractiePRF

usoarafractie TT .0.100 .

Noiunile de decalaj, respectiv suprapunere, reflect n mod deosebit calitatea

procesului de separare, cele trei posibile situaii ce se ntlnesc fiind: separare bun

(decalaj pozitiv, suprapunere nul), separare modest (decalaj pozitiv, suprapunere

pozitiv) i separare nesatisfctoare (decalaj negativ, suprapunere pozitiv).

Datorit preului extrem de ridicat al analizoarelor n flux, estimarea n

condiii de acuratee pertinent a iniialurilor i finalurilor pe baze infereniale permite

substituirea ieirilor analizoarelor cu semnalele furnizate de un calculator de proces

pe care se realizeaz simularea on-line a instalaiei de distilare atmosferic echipate

cu analizoare software de iniial i final, n acest fel realizndu-se o extindere a

aplicabilitii pachetului de programe de simulare dincolo de cercetrile teoretice

ctre aspecte practice, concrete.

43

4.4.2 Determinarea inferenial a temperaturilor iniial i final de distilare

asociate unui produs petrolier un experiment problematizat

Se consider o fracie petrolier caracterizat de existena a NC pseudo-

componeni dintre care NC-1 sunt hidrocarburi: pentan, hexan, etc iar componentul

NC este apa, concentraiile acestora fiind x1, x2, , xNC fracii molare.

Cei NC-1 pseudo-componeni hidrocarburi (separai pe curba PRF) avnd

temperaturile reale de fierbere T1< T2< < TNC-1, se dorete determinarea

temperaturilor iniial, respectiv final de distilare, asociate fraciei petroliere pe

curba PRF.

Deoarece la estimarea iniialului i a finalului se au n vedere numai

componenii hidrocarburi, primul pas este acela de a elimina componentul ap,

respectiv de a recalcula concentraiile molare ale pseudo-componenilor 1, 2,NC-1

din fracia petrolier uscat. n acest caz sunt valabile relaiile

0,1.......... '''2'1 ==+++ NCNC xxxx (1)

innd cont de faptul c hidrocarburile au rmas n aceeai cantitate n fracia

uscat, noile concentraii molare ale pseudo-componenilor 1, 2, NC-1 se

calculeaz astfel:

1,1,1

1

' ==

=

NCi

x

xx

NC

f

f

f

f (2)

ntr-o prim aproximare, temperatura iniial de distilare ar corespunde

temperaturii de fierbere a celui mai usor pseudocomponent- T1, iar cea final lui

TNC-1, temperatura de fierbere a pseudo-componentului cel mai greu din fracia

petrolier. Acest raionament este eronat, deoarece nu ine seama i de proporiile n

care se gsesc pseudo-componenii respectivi n amestec.

44

Pentru a determina o relaie de calcul al celor dou temperaturi, autorii lucrrii

de fa propun un raionament ce se bazeaz pe interpretarea datelor obinute la

determinarea experimental a curbei PRF asociate unui amestec de hidrocarburi.

Experimentul sugereaz ideea acumulrii unei minime cantiti semnificative de

distilat (o pictur) pentru determinarea iniialului, iar raionamentul poate fi

extrapolat i pentru determinarea finalului. Revenind la problema anterior formulat,

n ipoteza n care din fracia petrolier de analizat se supune distilrii o cantitate

molar egal cu unitatea, se poate deduce faptul c acea cantitate minim de distilat

este suma =

k

f

fx1

' astfel nct +

==

45

+

= =

+

=

=

==

+

46

din punct de vedere calitativ a produselor obinute (benzin, petrol 1, petrol 2,

motorin 1 i motorin 2).

Astfel, au fost prevzute 5 module de tip analizor (cte unul pentru fiecare

produs), fiind apoi iniiate un numr semnificativ de simulri n vederea validrii

modelului matematic propus.

Din motive de spaiu, n cele ce urmeaz sunt prezentate doar rezultatele

simulrii instalaiei de distilare atmosferic, n ipoteza modificrii cu 10% a debitului

de petrol 1.

Scderea refluxului intern are drept consecin creterea ponderii

componenilor mai grei n poriunea de coloan afectat de aceast schimbare. Din

aceast cauz fraciile lichide conduse la stripare vor fi mai bogate n componeni

grei, ceea ce conduce la creterea finalurilor produselor, fapt exemplificat n figura

4.4.

Toate produsele (petrol 1, petrol 2, motorin 1 i motorin 2) obinute prin

striparea de fracii lichide extrase de pe talere inferioare talerului de extragere a

petrolului 1 nestripat (inclusiv) sunt afectate, n sensul creterii finalurilor cu 30 oC,

40 oC, 50 oC, respectiv 100 oC. Efectul este ns unidirecional, produsul de vrf

(benzina) pstrndu-i practic neschimbat temperatura final de distilare.

Fig. 4.4. Variaia finalurilor produselor (benzin, petrol 1, petrol 2, motorin 1 i

motorin 2) n condiiile creterii debitului de petrol I cu 10%. Valorile sunt n exprimate n

0C, iar timpul de simulare n secunde.

47

n acelai timp, modificarea refluxului intern are o influen mai redus asupra

iniialurilor comparativ cu influena manifestat asupra temperaturilor finale de

distilare, aa cum se poate observa n figura 4.5. Produsele petrol 2, motorin 1 i

motorin 2 sunt afectate n sensul creterii iniialurilor cu aproximativ 1,50 oC, 20 oC

i 50 oC, deci amplitudinea modificrii iniialurilor este practic la jumtate fa de cea

a modificrii finalurilor. n acelai timp, temperatura iniial de distilare a petrolului 1

scade cu 10 oC, iar cea a benzinei rmne constant, fiind dictat de temperatura de

fierbere a celui mai uor component prezent n alimentarea coloanei.

Fig. 4.5. Variaia iniialurilor produselor (benzin, petrol 1, petrol 2, motorin 1 i

motorin 2) n condiiile creterii debitului de petrol 1 cu 10%. Valorile sunt n exprimate n oC, iar timpul de simulare n secunde.

Este de remarcat comportamentul interesant al instalaiei de distilare

atmosferic simulate, extrem de apropiat de realitate, prin prezena rspunsului invers

ce caracterizeaz evoluia iniialurilor produselor petrol 2, motorin 1 i motorin 2.

Toate aceste rezultate, a cror interpretare se bazeaz att pe experiena

exploatrii industriale ct i pe bunul im ingineresc, dovedesc justeea ipotezelor

precum i validitatea implementrii propuse pentru modulele de determinare pe baze

infereniale a calitii produselor instalaiei de distilare atmosferic. n consecin,

autorii studiului consider c sunt create importante premise pentru iniierea unui

experiment la scar industrial, att n vederea validrii riguros calitative a modelului

propus, dar mai ales pentru o posibil substituire a analizoarelor n flux din cadrul

sistemului de conducere automat a instalaiei.

48

Fig.4.6. Instalaia DAV cu automatizri