Изобретение относится к способу управления реакцией парового риформинга углеводородов, проводимого в камере, содержащей горелки и трубки, причем указанные трубки наполнены катализаторами, и через них может пропускаться смесь углеводородов и пара, при этом горелки расположены с возможностью передачи тепла от сгорания в них смеси углеводородов и пара через стенки трубок, при этом измеряют температуру Т стенок каждой трубки в нижней части трубки, и если по меньшей мере для одной трубки измеренная температура Т оказывается равной или превышает значение МОТ (DTT - 15 °С), где DTT - расчетная температура измеряемой трубки, то рабочие параметры процесса риформинга изменяют таким образом, чтобы снизить измеренную температуру Т этой трубки до значения ниже МОТ.

[0001] Способ управления процессом парового риформинга углеводородов, проводимого в камере сгорания, содержащей горелки и трубки с катализатором, через которые пропускают смесь углеводородов и пара, причем горелки расположены с возможностью переноса тепла от сгорания в них смеси углеводородов и пара через стенки трубок, при этом измеряют температуру Т стенок каждой трубки, предпочтительно в нижней части трубки, отличающийся тем, что при достижении по меньшей мере одной трубкой измеренной температуры Т, равной или превышающей значение максимальной рабочей температуры (МОТ), изменяют по меньшей мере один рабочий параметр процесса риформинга так, чтобы снизить измеренную температуру Т этой трубки до значения ниже МОТ и равного DTT - 15 °С, где DTT есть расчетная температура трубок.

[0002] Способ по п.1, отличающийся тем, что этапы измерения температуры Т стенок каждой трубки и возможного изменения по меньшей мере одного рабочего параметра проводят по меньшей мере один раз в месяц.

[0003] Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что после измерения температуры Т каждой трубки устанавливают трубки, называемые "очень горячими", для которых измеренная температура Т больше или равна МОТ - 10 °С, и если по меньшей мере для одной трубки измеренная температура Т оказывается большей или равной МОТ - 10 °С, то температуру этой по меньшей мере одной идентифицированной трубки измеряют чаще, предпочтительно ежедневно.

[0004] Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что после измерения температуры Т каждой трубки выбирают 25% наиболее горячих трубок, и в случае изменения рабочих параметров процесса риформинга, имеющих следствием существенное повышение температуры трубок, измеряют температуру этих 25% наиболее горячих трубок, причем при достижении по меньшей мере одной трубкой измеренной температуры Т, превышающей или равной МОТ - 10 °С, температуру этой по меньшей мере одной трубки измеряют чаще, предпочтительно ежедневно.

[0005] Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для снижения температуры трубок изменяют по меньшей мере один рабочий параметр, в частности расход смеси углеводородов и пара, соотношение между количествами углеводородов и пара, расходы окислителя топлива и/или топлива в горелках, давление окислителя топлива и/или топлива в горелках, процентную долю кислорода в окислителе топлива; расход топлива и/или окислителя топлива в горелках.

[0006] Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температура Т стенок трубки является значением Tm, указываемым пирометром, когда его направляют прямо на стенки трубки.

[0007] Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что температура Т стенок трубки выводится из значения Tm, указываемого пирометром, когда его направляют прямо на стенки трубки, и средней температуры Tw стенок камеры сгорания вблизи трубки, исходя из формулы

[0008] Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что шесть измерений температуры, проводимых на стенке камеры сгорания с одной и с другой стороны трубки, осуществляют, наводя пирометр на стенку, находящуюся сзади трубки (1'), причем:

Настоящее изобретение относится к способу управления процессом парового риформинга углеводородов для получения синтез-газа.

Процесс парового риформинга углеводородов проводится в камере сгорания печи для риформинга, содержащей горелки и трубки, наполненные катализаторами, через которые может пропускаться смесь углеводородов и пара. Горелки расположены с возможностью передачи тепла от сгорания в них смеси углеводородов и пара через стенки трубок, обычно тепловым излучением пламени на огнеупорные стенки камеры сгорания.

Трубки реактора риформинга имеют обычно срок службы примерно 100000 ч в нормальных условиях использования.

Температуры более высокие, чем предусмотренные, сокращают срок службы трубок, в частности срок службы может быть уменьшен вдвое, если трубка используется при температуре на 10-20 °С выше, чем ее расчетная температура, или DTT (то есть Design Temperature of the Tube).

Однако для повышения эффективности производства синтез-газа всегда желательны повышенные температуры.

Следовательно, необходимо контролировать процесс, проводимый в печи с использованием повышенной температуры, позволяющей получить повышенный выход синтез-газа, и чтобы эта температура не снижала срок службы трубок для риформинга. Температура DTT - 15 °С считается максимальной температурой, при которой печь для риформинга может использоваться без риска; эту максимальную рабочую температуру называют также МОТ (или Maximum Operating Temperature).

Задачей настоящего изобретения является разработка такого способа управления.

Для решения поставленной задачи предложен способ управления процессом парового риформинга углеводородов, проводимый в камере сгорания, содержащей горелки и трубки с катализатором, через которые пропускают смесь углеводородов и пара, причем горелки расположены с возможностью переноса тепла от сгорания в них смеси углеводородов и пара через стенки трубок, при этом измеряют температуру Т стенок каждой трубки, предпочтительно в нижней части трубки, и, если по меньшей мере для одной трубки измеренная температура Т оказывается равной или превышает МОТ, изменяют по меньшей мере один рабочий параметр риформинга, чтобы снизить измеренную температуру Т этой трубки до значения ниже МОТ.

Таким образом, изобретение включает в себя этап измерения температуры Т стенки каждой трубки в нижней части указанной трубки. Под нижней частью понимают половину трубки, расположенную ниже в направлении циркуляции смеси углеводородов и пара в трубке. Каждая трубка имеет расчетную температуру, DTT, определяемую составом металлов и геометрией трубки. Эта температура задается производителем трубок. Согласно изобретению измеряют температуру, Т каждой трубки и сравнивают ее с расчетной температурой DTT для этой трубки. Если измеренная температура Т ниже МОТ, никаких действий по управлению реакцией риформинга не требуется. Напротив, если по меньшей мере для одной трубки температура Т, измеренная для этой трубки, больше или равна МОТ, то на втором этапе изменяют рабочие параметры реакции риформинга, чтобы снизить температуру риформинга и, таким образом, измеренную температуру Т этой трубки, до значения ниже МОТ.

Согласно способу по изобретению этапы измерения температуры Т стенки каждой трубки и возможное изменение по меньшей мере одного рабочего параметра проводятся по меньшей мере один раз в месяц.

Предпочтительно, чтобы измерение проводилось также при пуске установки риформинга и во время производственных испытаний.

Чтобы гарантировать надежность трубок между двумя измерениями температуры Т совокупности трубок, описанных выше, изобретение может дополнительно включать, по меньшей мере одну из следующих операций.

При каждом измерении температуры Т для всех трубок устанавливают трубки, называемые "очень горячими" (very hot tube), то есть трубки, измеренная температура Т которых больше или равна МОТ - 10 °С. Если по меньшей мере для одной из трубок измеренная температура Т больше или равна МОТ - 10 °С, то температуру этой по меньшей мере одной идентифицированной трубки измеряют чаще, предпочтительно каждый день.

Представляется очевидным, что граничная температура МОТ - 10 °С, предусмотренная для обеспечения этого повышенного контроля, может выбираться специалистом, который должен учитывать конкретные условия.

При каждом измерении температуры Т для всех трубок устанавливают 25% наиболее горячих трубок, даже если эти трубки не являются "очень горячими" трубками согласно изобретению, чтобы в случае изменения рабочих параметров процесса риформинга, имеющих следствием значительное повышение температуры трубок, измерять температуру этих 25% наиболее горячих трубок. Если по меньшей мере для одной трубки измеренная температура Т больше или равна МОТ - 10 °С, то температуру этой по меньшей мере одной трубки, идентифицируемой в таком случае как "очень горячая трубка", измеряют чаще, предпочтительно каждый день.

Из факторов, которые могут привести к существенному повышению температуры трубок, можно назвать, например, повышение загрузки, подаваемой в печь для риформинга, на 5-10%, повышение выходной температуры синтез-газа, образованного в трубках, на 5-10 °С, прекращение рецикла СО ₂ или изменение конфигурации горелок.

Для снижения температуры трубок предпочтительно изменять по меньшей мере один рабочий параметр, выбранный из расхода смеси углеводородов и пара, соотношения между количествами углеводородов и пара, расходов окислителя топлива и/или топлива в горелках, давления окислителя топлива и/или топлива в горелках, процентной доли кислорода в окислителе топлива; при этом выбирают оптимальное изменение расходов топлива и/или окислителя топлива в горелках.

Предпочтительно, чтобы температура Т стенок трубок измерялась с помощью пирометра. Можно также использовать контактную термопару или инфракрасную камеру. Пирометрические измерения проводятся посредством отверстий, просверленных в стенках печи (по-английски "peephole" - глазок), через которые оператор направляет пирометр (или другой измерительный инструмент) на трубку, температуру Т стенки которой нужно измерить. Во время измерений пирометр держат горизонтально. Что касается пирометра, то согласно первому варианту за температуру Т стенки трубки можно взять значение Тm, указываемое пирометром, когда он направлен прямо на стенки трубки. Согласно второму варианту для пирометра температура Т стенок трубки рассчитывается, с одной стороны, из значения Tm, указанного пирометром, направленным от глазка, находящегося на одной стенке камеры сгорания (первая стенка), непосредственно на трубку, и, с другой стороны, из средней температуры Tw этой же стенки вблизи трубки, исходя из формулы:

в которой

Т - температура в градусах Кельвина,

λ - длина волны пирометра в мкм,

Tm - температура, указываемая пирометром, когда он направлен прямо на трубку, в градусах Кельвина,

Tw - среднее по шести измерениям температуры, сделанным на (первой) стенке камеры сгорания с одной и другой стороны трубки, в градусах Кельвина,

ε - коэффициент излучения трубки.

Таким образом, согласно этому второму варианту, нужно провести с помощью пирометра шесть измерений температуры на стенке камеры сгорания, на которой проводилось измерение Tm температуры трубки (то есть на первой стенке). Эти шесть измерений проводят, направляя пирометр от второй стенки камеры к первой стенке камеры сгорания.

При этом три измерения проводятся справа от трубки:

первое измерение рядом с точкой трубки, где проводилось измерение Tm,

второе измерение выше и по вертикали к первому измерению и

третье измерение ниже и по вертикали к первому измерению;

три измерения проводятся слева от трубки:

первое измерение рядом с точкой трубки, где проводилось измерение Tm,

второе измерение выше и по вертикали к первому измерению и

третье измерение ниже и по вертикали к первому измерению.

Чтобы проиллюстрировать проведение этих шести измерений, на чертеже показаны 3 трубки для риформинга (1, 1' и 1"). Температуру Tm измеряют в точке 2, находящейся на трубке V, направляя пирометр прямо на эту трубку. Чтобы получить значение Tw, проводят шесть измерений на стенке камеры сгорания (расположенной за трубкой 1 ' , при измерении температуры стенки камеры): 3 справа от трубки 1" (31, 32, и 33) и 3 слева от трубки (41, 42, 43).

Коэффициент излучения ε трубки может быть предоставлен производителем трубки или измерен в лаборатории на образце трубки.

Измерения согласно второму варианту особенно полезны для измерения температуры стенок трубки, расположенных наискось от отверстий или глазков, просверленных в стенке печи, так как, не будучи расположенными напротив отверстий, эти трубки не подвергаются охлаждению из-за указанного отверстия или глазка.

Этот тип измерений также предпочтителен для трубок, называемых "очень горячими", то есть для всех трубок, которые уже имели температуру Т стенки больше или равную МОТ - 10 °С, а также для всех трубок, которые составляют 25% трубок, имеющих наиболее высокие температуры.

Этот способ измерения может применяться для всех типов печей для риформинга.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что оно снижает старение трубок для риформинга. Другое преимущество состоит в том, что изобретение позволяет лучше регулировать мощность разных горелок и обеспечить оптимальное получение синтез-газа на выходе реакции риформинга.