FR2569881A1 - METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CETANE INDEX OF A GASOLINE MADE IN REFINERY - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA PRODUCTION DE CARBURANTS A PARTIR D'HYDROCARBURES. LE DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTION COMPREND UN MOTEUR DIESEL DE MESURE ALIMENTE PAR LE COMBUSTIBLE DONT L'INDICE DE CETANE EST A REGLER, UN CAPTEUR DE LA PRESSION DE COMBUSTION DE CE COMBUSTIBLE DANS LE MOTEUR, UN OSCILLOSCOPE PROGRAMMABLE A MEMOIRE ALIMENTE PAR CE CAPTEUR POUR EN DEDUIRE L'INDICE DE CETANE DU COMBUSTIBLE. UN CALCULATEUR DEDUIT DE CET INDICE DES SIGNAUX DE COMMANDE DES SORTIES DE RESERVOIRS 1, 2, 3, 4 DE COMBUSTIBLE POUR OBTENIR DANS UN MELANGEUR UN COMBUSTIBLE PRESENTANT L'INDICE DE CETANE SOUHAITE. APPLICATION A LA FABRICATION EN RAFFINERIE DU GAZOLE.THE INVENTION RELATES TO THE PRODUCTION OF FUELS FROM HYDROCARBONS. THE DEVICE FOLLOWING THE INVENTION INCLUDES A MEASURING DIESEL ENGINE SUPPLIED BY THE FUEL WHOSE THE CETANE INDEX IS TO BE ADJUSTED, A SENSOR OF THE COMBUSTION PRESSURE OF THIS FUEL IN THE ENGINE, A PROGRAMMABLE OSCILLOSCOPE WITH MEMORY SUPPLIED BY THIS SENSOR FOR DEDUCT THE KETANE INDEX FROM THE FUEL. A CALCULATOR DEDUCTED FROM THIS INDEX FROM THE CONTROL SIGNALS OF THE OUTPUTS OF FUEL TANKS 1, 2, 3, 4 TO OBTAIN A FUEL IN A MIXER WITH THE DESIRED KETANE INDEX. APPLICATION TO THE MANUFACTURING IN REFINERY OF DIESEL.
Description
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PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE DE L'INDICE DE CETANE D'UN GAZOLE METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CETANE INDEX OF A GASOLINE
FABRIQUE EN RAFFINERIEMADE IN REFINERY
La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de réglage de l'indice de cétane d'un combustible tel que le gazole et, plus particulièrement, à un tel procédé et un tel dispositif conçus pour le réglage en continu de cet indice dans une production de gazole en raffinerie. L'indice de cétane d'un combustible est une grandeur caractérisant l'aptitude à l'allumage d'un combustible pour moteur Diesel. Il est The present invention relates to a method and a device for adjusting the cetane number of a fuel such as diesel and, more particularly, to such a method and such a device designed for the continuous adjustment of this index in a diesel production in refinery. The cetane number of a fuel is a quantity characterizing the ignition ability of a diesel engine fuel. It is
caractéristique de la richesse du combustible en cétane, carbure d'hydro- characteristic of fuel richness in cetane, hydro carbide
gène de formule C16H34.gene of formula C16H34.
Le gazole actuellement produit en raffinerie présente couramment un indice de cétane de l'ordre de 50-55, valeur que l'on atteint sans The diesel fuel currently produced in the refinery commonly has a cetane number of around 50-55, a value that is reached without
difficultés excessives.excessive difficulties.
Les exigences de fabrication pour le futur conduisent à envisager dès maintenant des difficultés d'élaboration pour maintenir la qualité d'indice de cétane des gazoles au niveau des spécifications légales The manufacturing requirements for the future lead to consider from now on difficulties of elaboration to maintain the cetane index quality of the gas oils at the level of the legal specifications
(actuellement = 50).(currently = 50).
C'est le but de la présente invention que d'établir un procédé et de fournir un dispositif pour régler en continu, l'indice de cétane d'un gazole dans cette zone, ce réglage s'opérant sur la ligne de production même du gazole en raffinerie, ceci pour ne pas grever trop lourdement le It is the object of the present invention to establish a method and to provide a device for continuously adjusting the cetane number of a diesel fuel in this zone, this adjustment taking place on the production line itself. in the refinery, so as not to burden the
coût de fabrication d'un tel gazole. cost of manufacturing such a diesel.
On atteint ce but de l'invention avec un procédé de réglage de l'indice de cétane d'un combustible en production continue, caractérisé en ce que l'on alimente un moteur Diesel de mesure avec une partie de ce combustible, on relève la pression de combustion du combustible dans le moteur à l'aide d'un capteur de pression de combustion, on analyse les signaux formés par le capteur pour en déduire la valeur de l'indice de cétane du combustible et on corrige la composition du combustible This object of the invention is achieved with a method for adjusting the cetane number of a fuel in continuous production, characterized in that a measurement diesel engine is supplied with a part of this fuel, the fuel combustion pressure in the engine by means of a combustion pressure sensor, the signals formed by the sensor are analyzed to deduce the value of the cetane number of the fuel and the composition of the fuel is corrected
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produit en continu, en fonction de l'écart de l'indice mesuré par produced continuously, depending on the difference in the index measured by
rapport à l'indice souhaité.relative to the desired index.
De préférence, les fonctions de réglage du moteur sont assurées Preferably, the engine adjustment functions are ensured
par un automate programmable.by a programmable controller.
Selon une forme d'exécution de l'invention les signaux de pression de combustion sont mis en mémoire et classer en histogrammes dans un oscilloscope programmable à mémoire qui calcule par comparaison les According to one embodiment of the invention the combustion pressure signals are stored in memory and classified in histograms in a programmable memory oscilloscope which calculates by comparison the
valeurs d'indice de cétane.cetane number values.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, on ajuste la composition du combustible en mélangeant les sorties de plusieurs sources de combustible, de compositions différentes, en fonction de According to another embodiment of the invention, the composition of the fuel is adjusted by mixing the outlets of several fuel sources, of different compositions, according to
l'écart entre l'indice de cétane mesuré et l'indice souhaité. the difference between the cetane number measured and the desired index.
Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention fournit un dispositif qui comprend un moteur Diésel de mesure alimenté par une For the implementation of this method, the invention provides a device which comprises a measurement diesel engine powered by a
fraction du combustible produit, des moyens de démarrage et de régula- fraction of the fuel produced, means of starting and
tion du moteur, un capteur qui forme des signaux représentatifs de la motor, a sensor that forms signals representative of the
pression de combustion du combustible dans le moteur, des moyens d'ana- fuel combustion pressure in the engine, means of
lyse de ces signaux pour en déduire l'indice de cétane du combustible, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage en continu de la composition du combustible et des moyens de calcul sensibles à la valeur de l'indice de cétane du combustible, établie par les moyens d'analyse, pour en déduire des signaux de commande des moyens de réglage, propres à ajuster en continu la composition du combustible de manière à maintenir lysis of these signals to deduce the fuel cetane number, characterized in that it comprises means for continuously adjusting the composition of the fuel and calculation means responsive to the cetane index value of the fuel , established by the analysis means, to deduce therefrom control signals from the adjustment means, capable of continuously adjusting the composition of the fuel so as to maintain
un indice de cétane à la valeur souhaitée. a cetane number at the desired value.
De préférence, le dispositif est employé pour le réglage de indice de cétane d'un combustible produit dans un mélangeur alimenté Preferably, the device is used for setting cetane number of a fuel produced in a fed mixer
par plusieurs réservoirs contenant chacun un combustible d'une compo- several tanks each containing a fuel of a
sition différente et les moyens de réglage agissent sur les débits de sortie de ces réservoirs pour ajuster la composition du combustible qui sort du mélangeur, de manière que ce combustible présente l'indice de different setting and the adjustment means act on the output flow of these tanks to adjust the composition of the fuel leaving the mixer, so that this fuel has the index of
cétane souhaité.cetane desired.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de démar- According to one embodiment of the invention, the means for starting
rage et de régulation du moteur comprennent un automate programmable. Engine control and regulation include a programmable logic controller.
Les figures annexées, données seulement à titre d'exemple: - la figure 1 représente schématiquement le dispositif de réglage suivant l'invention; et - la figure 2 est un tableau synoptique de certaines étapes du procédé suivant l'invention, étapes qui correspondent à la mesure en continu de l'indice de cétane d'une The appended figures, given only by way of example: FIG. 1 schematically represents the adjustment device according to the invention; and FIG. 2 is a synoptic table of certain steps of the process according to the invention, which steps correspond to the continuous measurement of the cetane number of a
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production de gazole, en vue de sa correction automa- production of diesel, with a view to its automatic correction
tique lorsque cet indice sort de la fourchette de when this index falls outside the range of
valeurs souhaitée.desired values.
On se réfère à la figure i o le dispositif suivant l'invention est représenté comme comprenant plusieurs réservoirs 1, 2, 3, 4 conte- nant chacun un gazole d'une certaine composition, provenant d'une distillation en raffinerie de pétrole. Le gazole commercial est obtenu en mélangeant le contenu de ces divers réservoirs dans des proportions Referring to Figure i o the device according to the invention is shown as comprising several tanks 1, 2, 3, 4 each containing a diesel of a certain composition, from a distillation oil refinery. Commercial gas oil is obtained by mixing the contents of these various tanks in proportions
calculées de manière à donner à ce gazole une composition bien détermi- calculated to give this diesel a well-defined composition.
née, notamment en ce qui concerne sa composition en cétane, ceci pour ajuster la susceptibilité à l'inflammation, mesurée par l'indice de cétane. Suivant l'invention, on assure une régulation en boucle fermée de cet indice avec une boucle qui comprend un moteur Diésel alimenté par le gazole qui sort du mélangeur, la combustion de ce gazole dans le moteur fournissant à un oscilloscope programmable à mémoire des informations permettant de calculer l'indice de cétane du gazole qui alimente le moteur. Un calculateur compare l'indice mesuré à l'indice souhaité et en especially with regard to its cetane composition, this to adjust the susceptibility to ignition, measured by the cetane number. According to the invention, a closed-loop regulation of this index is provided with a loop which comprises a diesel engine powered by the diesel fuel leaving the mixer, the combustion of this diesel fuel in the engine supplying a programmable oscilloscope with memory information allowing to calculate the cetane number of diesel fueling the engine. A calculator compares the index measured with the desired index and
déduit une commande appropriée des électrovannes de sortie des réser- deduce an appropriate control of the solenoid valves
voirs, de manière à corriger la composition du gazole sortant du mélan- see, in order to correct the composition of the diesel coming out of the
geur pour que l'indice de cétane du gazole produit revienne à la valeur souhaitée. Suivant l'invention encore, on automatise les fonctions de réglage du moteur, nécessaires à la mesure de l'indice de cétane. A cet égard, on sait que, outre les températures d'air-, d'eau, d'huile du moteur, il est nécessaire de régler l'avance à l'injection, le débit d'injection et the cetane number of the product gas oil returns to the desired value. According to the invention again, the engine control functions necessary for the measurement of the cetane number are automated. In this respect, it is known that, in addition to the air-temperature, water temperature, and engine oil, it is necessary to adjust the injection feedrate, the injection flow rate and
le taux de compression.-the compression ratio.-
Dans la partie "mesure" du procédé de réglage conforme à la présente invention, on.régle automatiquement l'avance à l'injection et le débit d'injection du moteur à l'aide d'un automate programmable qui commande des actionneurs agissant sur ce débit et cette avance. Le taux In the "measurement" part of the tuning method according to the present invention, the injection feedrate and the injection rate of the engine are automatically adjusted by means of a programmable controller which controls actuators acting on this flow and this advance. The rate
de compression reste fixe.compression remains fixed.
Les susceptibilités d'auto-inflammation sont mesurées par le capteur de pression de combustion classiquement utilisé à cet effet, The autoignition susceptibilities are measured by the combustion pressure sensor conventionally used for this purpose,
dont les signaux sont transmis et utilisé par l'oscilloscope program- whose signals are transmitted and used by the program oscilloscope.
mable à mémoire.memory mable.
Les différentes formes, positions et valeurs de ces signaux sont The different shapes, positions and values of these signals are
utilisées pour la détermination de l'indice de cétane, en continu. used for the determination of the cetane number, continuously.
On se réfère maintenant au tableau synoptique de la figure 2 pour décrire une mise en oeuvre préférée du procéde de réglage suivant l'invention. Apres démarrage de l'ensemble du dispositif par un opérateur, l'automate programmable assure, en agissant sur un bloc de contrôle et Reference is now made to the synoptic table of Figure 2 to describe a preferred implementation of the adjustment process according to the invention. After starting the entire device by an operator, the programmable logic controller provides, by acting on a control block and
de régulation, le réglage du moteur, à l'exception du taux de compres- the regulation of the engine, with the exception of the compression rate.
sion qui est réglé manuellement par l'opérateur au moment de la mise en which is manually set by the operator at the time of
service.service.
De son coté, l'oscilloscope programmable à mémoire reçoit les informations de réglage "PRET" de l'automate et des signaux de pression de combustion du gazole dans le moteur, par l'intermédiaire d'un capteur classiquement utilisé à cet effet. Il met ces signaux en mémoire, les classe en histogrammes et calcule par comparaison les valeurs d'indice de cetane. Ces valeurs sont transmises en salle de contrôle ou un calculateur en dérive des commandes de corrections appropriées des On the other hand, the programmable memory oscilloscope receives the "READY" setting information from the PLC and the diesel fuel combustion pressure signals in the engine, via a sensor conventionally used for this purpose. It puts these signals in memory, classifies them in histograms and calculates by comparison the cetane index values. These values are transmitted in the control room or a calculator derives commands appropriate corrections of
électrovannes de commande des réservoirs. solenoid valves for controlling tanks.
Pour réaliser la mesure de l'indice de cétane, l'oscilloscope programmable doit être capable de: To measure the cetane number, the programmable oscilloscope must be able to:
1) d'acquérir un signal de rapidité comprise entre 10'4 et 10'9 secon- 1) to acquire a speed signal between 10'4 and 10'9 sec-
des, correspondant au signal de combustion du moteur Diésel lorsque ce dernier tourne à 900 tr/mn. L'angle de rotation d'un vilebrequin qui correspond à ce signal est alors d'environ 30 à 40 , soit environ 0,01 s pour le signal; 2) de mettre en mémoire les signaux acquis; corresponding to the combustion signal of the diesel engine when the latter is running at 900 rpm. The angle of rotation of a crankshaft that corresponds to this signal is then about 30 to 40, or about 0.01 s for the signal; 2) to memorize the acquired signals;
3) de compiler les signaux en un temps donné pour en former l'histo- 3) to compile the signals in a given time to form the histo-
gramme; 4) de comparer celui-ci à un histogramme de référence; gram; 4) compare it to a reference histogram;
5) de calculer l'indice de cetane, en association avec un minicalcu- 5) to calculate the cetane index, in combination with a minicalcu-
lateur;freezer;
6) de scruter les opérations de l'automate programmable, en associa- 6) to scrutinize the operations of the PLC, in association with
tion avec un scanner; 7) de transmettre en salle de contrôle les indices de cétane calculés sous forme de tension ou d'intensité électriques exploitables par with a scanner; 7) to transmit in the control room the cetane numbers calculated in the form of electrical voltage or intensity that can be exploited by
le calculateur qui agit sur le débit des réservoirs. the calculator which acts on the flow of the tanks.
Les sociétés La Télémécanique et Gould, notamment, commercialisent des automates programmables qui conviennent à la mise en oeuvre de The Télémécanique and Gould companies, in particular, market programmable controllers that are suitable for the implementation of
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l'invention. L'automate agit sur le moteur par l'intermédiaire d'action- the invention. The automaton acts on the motor via action-
neurs thermométriques ou mécaniques. thermometric or mechanical sensors.
En ce qui concerne les actionneurs thermométriques, il faut noter With regard to the thermometric actuators, it should be noted
que la régulation de la température d'eau de refroidissement de l'injec- that the regulation of the cooling water temperature of the injection
teur peut exiger un bain thermostaté. Les autres températures (air may require a thermostatic bath. Other temperatures (air
admission, eau de refroidissement cylindre, entrée gazole pompe d'injec- inlet, water cooling cylinder, diesel inlet injection pump
tion, gaz d'échappement) peuvent être régulées.à partir de résistances thermostatées. exhaust gas) can be controlled from thermostatic resistances.
On pourra utiliser des actionneurs mécaniques du type position- It will be possible to use mechanical actuators of the position-
neurs électropneumatiques pour les commandes de débit et d'avance de la electropneumatic units for flow control and feed
pompe d'injection.injection pump.
En ce qui concerne le moteur lui-même, on pourra choisir le moteur CRFWAUKESHA-ASTM-Diésel D 613 classiquement utilisé pour les mesures d'indice de cétane au laboratoire. Avec ce moteur, la mesure de l'avance Regarding the engine itself, we can choose the engine CRFWAUKESHA-ASTM-Diesel D 613 conventionally used for cetane index measurements in the laboratory. With this motor, the measurement of the advance
de la pompe d'injection peut se faire à l'aide d'un jeu de capteur- the injection pump can be done using a sensor set-
délaimètre, tandis que la mesure du débit est réalisée à l'aide de débitmétres instantanés de précision du commerce tels que ceux de la delimeter, while flow measurement is performed using commercial precision instant flow meters such as those of the
Société Générale des Fluides.General Society of Fluids.
Ainsi, grâce à l'invention, on règle en continu la valeur de Thus, thanks to the invention, the value of
l'indice de cétane d'un gazole dans une fourchette de valeurs prédéter- the cetane number of a diesel in a range of predetermined values
minée, dans le courant même de la production industrielle en raffinerie in the course of industrial production in the refinery
de ce gazole.of this diesel.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au réglage industriel de l'indice de cétane d'un gazole. Elle s'étend au contraire au réglage de la composition de tout combustible défini notamment par son indice de cétane. Of course, the invention is not limited to the industrial setting of the cetane number of a diesel fuel. It extends instead to the setting of the composition of any fuel defined in particular by its cetane number.
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| FR2569881B1 (en) | 1988-01-08 |
| GB2163878A (en) | 1986-03-05 |
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