Controlul și Optimizarea Instalațiilor Petrochimice de Procesare a Benzinelor

1. Introducere

Procesul de cracare este unul dintre cele mai importante procese din rafinãrii, dar si

printre procesele cu cel mai mare consum de energie, rezultatul obtinut în urma acestuia

constând în benzine de calitate înaltãa. Anual proceselele de cracare prin abur folosesc

aproximativ 8% din energia consumatã de sectorul chimic.În acest proces se urmãreste

spargerea compusilor cu masa moleculara ridicatã (precum etanul, etc) în hidrocarburi usoare

(în acest caz fiind vorba despre etilena), ce au un grad de folosintã ridicat. Procesul este

multivariabil, puternic neliniar si este supus la multe constrângeri din punct de vedere al

sigurantei, operational sau al efectelor asupra mediului, prezentând probleme ridicate de

reglare.

Natura competitivã a industriei petrochimice duce la o continãa evolutie a proceselor de

cracare, având ca scop mãrirea productivitãtii dar respectând totodata si normele de sigurantã

si cele ecologice. Acest proces era controlat folosind algoritmi bazati pe aproximarea în timp

liniar, cele mai comune fiind impulsuri de comandã de tipul treaptã si impuls derivate din

integralele de convolutie. Desi acest tip de modelare a fost folosit cu succes în ultimii douãzeci

de ani, modelele de control predictiv neliniare pot duce la productivitate ridicatã deoarece iau

în calcul si neliniaritãtile procesului . Un dezavantaj în implementarea modelelor neliniare este

fapul cã avem nevoie de modele cu capacitate predictivã foarte bunã, dar având în vedere

cresterea capacitãtii de calcul si dezvoltarea algoritmilor moderni de optimizare si reducere a

modelelor, recent se încearcã implementarea acestor modalitãti de reglare în statiile de

rafinare.

Aceastã lucrare presupune elaborarea unei instalatii cu scopul de a regla procesul de

cracare din cadrul unei instalatii petrochimice. Reactia de cracare face parte din procesele de

Page 4 of 71

pirolizã si are loc într-un reactor chimic, atunci când se introduc compusi petroliferi complecsi si

abur. Pentru ca reactia sã aibe loc, este nevoie ca în interiorul camerei de reactie sã existe

temperaturi ridicate, presiune mãritã, un raport exact între cantitatea de benzine si abur si de

absenta oxigenului.

Reactorul de pirolizã în cadrul cãruia are loc cracarea benzinelor trebuie sã aibã mentinut

în interior un mediu specific pentru ca legãturile dintre compusii organici sã se rupã, molecula

complexã de compus petrochimic rupându-se într-o multitudine de produsi simpli, în ciuda

eventualelor perturbatii exterioare.

Astfel se va urmãri mentinerea în cadrul unui interval bine definit a urmãtoarelor mãrimi

fizice:

Presiune

Temperaturã

si a urmãtoarei mãrimi chimice:

Raportul de amestec între cei doi produsi

1.1. Compusi petrochimici

Cracarea termics la presiuni joase – piroliza - s-a bazat pe observatiile fãcute în anii 1850-

1860 referitoare la descompunerea fractiunilor grele de titei sub actiunea temperaturilor înalte,

cu formare de alchene inferioare si de hidrocarburi aromatice cu numele de pirolizã, procesul a

fost folosit în timpul primului rãzboi mondial pentru fabricarea aromatelor din petrol si

motorina (Procedeele Burton,Fleming, Gyro, Jenkins, etc.) sub denumirea de cracare la presiune

joasã procedeul reapare industrial în anii 1930 - 1935, pentru obtinerea de benzine cu caracter

aromatic si cu indice octanic ridicat. În timpul celui de-al doilea rãzboi mondial câteva instalatii

de cracare operau în special pentru producerea butadienei si butenelor din butan. Randamentul

pentru piroliza n-butanului în reactor tubular la 732-760oC si 0-1,4 bar fiind prezentat

în urmãtorul grafic.