Modelarea numerică a procesului de cracare catalitică

Procesul de cracare catalitică

Instalația de cracare catalitică este una din cele mai importante instalații din rafinărie.

Ea asigură conversia fracțiunilor petroliere grele în benzină, motorină și gaze bogate în olefine.

Acest proces este complex, fiind greu de automatizat și de modelat matematic. Acestă complexitate rezidă din interacțiunile puternice existente între variabilele procesului, de caracterul neliniar al acestuia și de cerințele sistemului

Materia primă de bază utilizată este distilatul de vid, cu limitele de distilare 350-400°C. Se mai utilizează motorinele grele obținute de la instalația de distilare atmosferică, distilate grele de la instalația de cocsare și uneori reziduu de la distilarea atmosferică. Instalația de cracare catalitică funcționează cu reciclu (în cea mai mare parte motorină și reziduu). Pentru instalația de cracare catalitică, pe lângă materiile prime, mai sunt necesare catalizatorul, aburul și aerul ca și fluxuri material de intrare.

Principalele produse de reacție obținute în urma reacției de cracare (indiferent de materia primă utilizată) sunt: benzina, gazele ușoare, distilatul ușor și distilatul greu. Benzina este principalul produs al procesului de cracare catalitică, (circa 50-60% vol.). Se caracterizează prin cifră octanică research ridicată (86-93 COR). Gazele ușoare sunt de tipul C3 - C4 (70 - 80 % din masa de hidrocarburi). Ele sunt utilizate drept materie primă pentru instalația de concentrare și de fracționare a gazelor (GASCON). Distilatul ușor (motorina ușoară) are cifra cetanică, respectiv ID (indice Diesel), sub 40. Acest lucru se datorează conținutului ridicat de hidrocarburi aromatice. Pentru a fi utilizat ca și combustibil Diesel se hidrofinează. Distilatul greu (motorina grea) este un produs rezultat din proces. El este parțial recirculat (după solventarea cu furfurol) în alimentarea instalației de cracare catalitică.

Reprezentarea schematică a procesului de cracare catalitică

Sistemul de automatizare a cracării catalitice

Într-un sistem chimic de cracare catalitică, conducerea procesului poate fi de tip: Structura ierarhică multistrat - este utilizată atunci când se încearcă descrierea comportamentului de tip intrare-ieșire a acestui sistem de cracare catalitică. - implică niveluri de descriere și abstractizare (straturi) Structura ierarhică multinivel -este organizată pe șase niveluri ierarhice: al instrumentației, de reglare, de optimizare dinamică, de optimizare în timp real, de planificare și nivelul de conducere al companiei. Structura ierarhică de tip multieșalon - sarcinile sunt distribuite atât pe verticală cât și pe orizontală, iar unitățile decizionale de la nivelul inferior sunt influențate sau conduse de acțiunile de la nivelele superioare și reciproc.

Punerea în practică a structurilor ierarhice în domeniul automatizărilor proceselor chimice a fost posibilă odată cu apariția simulatoarelor performante pentru sisteme mari, de tipul CHEMCAD, DWSIN, UNISIM, Aspen Dynamic (produs al firmei Aspen Tech), ABBACUS și altele. Plantwide Control Conceptul numit Plantwide Contol (controlul platformei) a fost definit de Foss C., Morari M. și presupune abordarea ierarhică a activităților de proiectare necesare definirii și construirii unei structuri de reglare corect aleasă astfel ca procesul chimic la care acestă structură este asociată să funcționeze în condiții de securitate maximă.