催化裂化控制方案

1、催化裂化控制方案催化裂化是煉油加工企業(yè)中提高原油加工深度， 生產(chǎn)高辛烷值汽油，柴油和 液化氣的最重要的一種重油輕質(zhì)化工藝過程。它由反應(yīng)再生，分餾，吸收穩(wěn)定， 催化劑再生和煙氣輪機(jī)動力回收 4個(gè)過程構(gòu)成。流程圖如下：rir Ilnf-*!1T0爭百, AI 麗IpjIrilrTirJfa-1116ijw*ys 一、各個(gè)工藝過程的簡介反應(yīng)再生：設(shè)備由反應(yīng)器，再生器聯(lián)合構(gòu)成，原料油經(jīng)噴嘴噴入稀相提升管，在 其中與催化劑接觸，發(fā)生裂化反應(yīng)。原料為各類渣油，延遲焦化餾出油，脫瀝青 油，參見下圖。（以并列式催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)流程為例）-r I p 議甘in鼻衍氈*和 靜拓叩*F分餾系統(tǒng)：分餾系統(tǒng)的任務(wù)主

2、要是把反應(yīng)器（沉降器）頂部的氣態(tài)產(chǎn)物按沸點(diǎn)范 圍分割成富氣，汽油，輕柴油，重柴油，回?zé)捰秃陀蜐{等餾分。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)：吸收穩(wěn)定的主要作用是加工來自催化裂化分餾塔頂油氣分離出來 的石腦油和富氣。目的是保證汽油蒸汽壓合格的同時(shí)，分離出干氣（C2及C2以下）， 并回收液化氣，并對送出的汽油，液化石油氣和干氣，以及分餾系統(tǒng)送出的柴油 組分進(jìn)行精制。典型流程見下圖。催化劑再生和煙氣輪機(jī)動力回收：催化劑再生是在再生器內(nèi)把反應(yīng)過程中沉積在 催化劑上的焦炭燒掉，以便為反應(yīng)過程提供恢復(fù)了活性的催化劑，并供給所需的 熱量。煙氣輪機(jī)動力回收是回收煙氣中的熱能，因?yàn)?，再生器所帶走的熱量約占全裝置的1/4。下圖為催化裂化

3、裝置煙氣輪機(jī)動力回收系統(tǒng)的典型工藝流程。熱 煙氣從再生器進(jìn)入三級旋風(fēng)分離器，在其中除去煙氣中絕大部分催化劑微粒后進(jìn) 入煙氣輪機(jī)。煙氣在煙氣輪中作功后，溫度大約降低成120180C ,排出的煙氣 可以進(jìn)入CO鍋爐或余熱鍋爐,回收剩余的熱能。HI I F VL kgZES w* JTitz ss 于石曲軒節(jié)fl J. WRHilVK WP好tffl軌曲r*綜上所述，催化裂化是煉油加工業(yè)創(chuàng)造效益的龍頭裝置 ，雖然用常規(guī)儀表能 實(shí)現(xiàn)對工藝過程的自動控制，但故障率高，速度慢,不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制、優(yōu)化控制, 無法發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技在現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的優(yōu)勢。而DCS不但可以取代 常規(guī)儀表的檢測、控制功能,

4、而且還可以發(fā)揮在復(fù)雜控制、優(yōu)化控制方面的優(yōu)勢，可以根據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)施現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理。我們浙大中自公司自90年代后期開發(fā)的Suny Tech TDCS920CDCS系統(tǒng)已成 功地運(yùn)用在國民經(jīng)濟(jì)的石化、化工、電力、冶金、生化、造紙的廣闊領(lǐng)域各個(gè)不 同行業(yè)。以下是用SunyTDCS920的DCS空制系統(tǒng)用在100萬噸/年催化裂化裝置的簡 單說明。、SunyTDCS920系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)2. 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上圖所示：四臺操作臺互為冗余，系統(tǒng)可以分成三個(gè)控制站，其 中I/O通道可以采用1:1冗余配置，上述各站通過標(biāo)準(zhǔn)以態(tài)網(wǎng)相連。2. 2操作站：最低配置CPU:PHI866,21 ”彩色顯示器,專

5、用、通用鍵盤,聲光報(bào) 警裝置數(shù)字及打印機(jī)組成。2. 3控制站：可采集、處理最多512路模擬量輸入、輸出；1024個(gè)數(shù)字量輸入 或輸出；可構(gòu)成256個(gè)PID控制回路及串級、前饋等復(fù)雜控制回路，并可實(shí)現(xiàn)順 序控制。2. 4儀表臺：(不建議使用)(1) 、最多可安裝14臺手操器,(現(xiàn)裝10臺)串聯(lián)在控制站AO輸出通道上, 兩控制站各連接5臺最重要的控制回路，當(dāng)控制站一旦發(fā)生重大故障時(shí)，可自動 無擾動地切換至手操器操作。(亦可由操作人員用面板開關(guān)選擇工作方式)(2) 、安裝一套用于系統(tǒng)自保的繼電保護(hù)電路，通過操作臺的手動按鈕，可直 接將反應(yīng)進(jìn)料、主風(fēng)、滑閥等重要控制閥門設(shè)置為安全狀態(tài)。(3)安裝有6個(gè)

6、報(bào)警燈，分別顯示系統(tǒng)供電狀態(tài)及自保狀態(tài)。2. 5報(bào)警臺: (1)安裝有28個(gè)面板燈，由用戶定義用來指示相應(yīng)工位的報(bào)警（2）供用戶安裝可燃性氣體報(bào)警儀。三、SunyTDCS920系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)軟件體系可分為工程師站組態(tài)軟件，操作員站實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件以及現(xiàn)場控制站實(shí)時(shí)控制軟件三大部分。三大部分軟件分別運(yùn)行在不同層次的硬件平臺上，并通過控制網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，彼此互為配合、互為協(xié)調(diào)、交換各種數(shù)據(jù)及管 理、控制信息，完成整個(gè)集散控制系統(tǒng)的各種功能。其中：組態(tài)軟件包栝:對工程管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、控制算法、系統(tǒng)硬件、圖形、報(bào)表、報(bào)警、歷史記錄、安全性等方面的組態(tài)。監(jiān)控軟件包栝:畫面及流程顯示、實(shí)時(shí)趨勢顯示和

7、歷史趨勢顯示、報(bào)警功能、報(bào) 表功能、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)功能、故障診斷與恢復(fù)、事件記錄功能?？刂栖浖ǎ簲?shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換及輸出、實(shí)時(shí)控制、工業(yè)控制算法（多達(dá)123種）、 通訊功能、在線調(diào)試和下裝功能。四、催化裂化的典型控制回路4.1反應(yīng)溫度控制反應(yīng)溫度是影響催化裂化產(chǎn)品分布和回收率的關(guān)鍵參數(shù)之一 ，又是反應(yīng)再生 系統(tǒng)熱平衡控制、物料控制各變量中最活躍和難以控制的變量。 這里采用了調(diào)節(jié) 再生催化劑流量和原料預(yù)熱溫度來穩(wěn)定反應(yīng)溫度的控制方式。 反應(yīng)溫度一般控制 在490C到510C之間。報(bào)警輸出去去報(bào)警顯示1 反應(yīng)溫度22手操返回信號3手操狀態(tài)信號采樣處理采樣處理輸入處理基本PID信號選擇SVSV-1

8、DDCSV-2跟蹤手操器輸出處理去輸出卡X采樣處理信號選擇X算術(shù)運(yùn)算圖6反應(yīng)溫度控制模塊連接圖圖中主回路主要完成采樣、輸入處理報(bào)警、 PID控制與輸出,2支路、3支路 實(shí)現(xiàn)主控制回路和外部手操器的跟蹤功能。當(dāng)外部手操器處于 M/H（軟、硬手動） 狀態(tài)時(shí)，回路輸出跟蹤手動操作信號，當(dāng)外部手操器處于DDC狀態(tài)時(shí)，回路輸出自動調(diào)節(jié)信號，當(dāng)控制站故障時(shí)，后備手操器處于保持狀態(tài)，此功能由硬件完成。回 路中的熱電偶毫伏信號與對應(yīng)溫度的轉(zhuǎn)換（包栝補(bǔ)償）,則利用輸入處理模塊的補(bǔ) 償輸入與折線化處理功能完成。主回路還設(shè)置了上、下限報(bào)警，當(dāng)反應(yīng)溫度超溫或急驟下降時(shí)進(jìn)行報(bào)警，提醒操作人員注意，以防催化劑在提升管中”

9、和泥”，破 壞催化劑循環(huán)，造成事故。4. 2沉降器藏量控制沉降器藏量控制主要通過控制待生單動滑閥的開度 ，調(diào)節(jié)從沉降器汽提段流出的 待生催化劑量，使之與進(jìn)入沉降器的待生催化劑量保持平衡。該部分的控制和發(fā) 應(yīng)溫度的控制原理相同，在這里就不重復(fù)說明。4. 3反應(yīng)壓力控制正常生產(chǎn)中，反應(yīng)壓力靠調(diào)節(jié)離心壓縮機(jī)負(fù)荷來改變其入口壓力，進(jìn)而穩(wěn)定反應(yīng)壓力。控制原理如下圖所示：運(yùn)算結(jié)果去SO輸出卡運(yùn)算結(jié)果去UAO-4輸出卡圖7反應(yīng)壓力控制回路圖4.4再生器壓力-兩器差壓切換控制再生器壓力控制或兩器差壓控制是反應(yīng)-再生系統(tǒng)的關(guān)鍵控制回路且影響控 制的因素較多。一般的控制方案有三種：再生器壓力定值控制、兩器差壓控制

10、（再 生器壓力隨動控制）、再生器壓力和兩器差壓自動選擇控制。一般采用以再生器 壓力定值調(diào)節(jié)為主，輔以兩器差壓控制的人工切換控制方案。該回路設(shè)置了后備手操器模塊連接如下圖所示圖8再生器壓力/兩器差壓選擇控制模塊連接圖圖中：(1)1支路構(gòu)成了再生器壓力控制的主路。(2) 2支路構(gòu)成了兩器差壓控制的主體。1支路/2支路選擇器用于兩種控制方案的切換，其它模塊用于控制輸出與后 備手操器的跟蹤處理。再生器壓力控制，當(dāng)1支路選擇器為1時(shí)，實(shí)行再生器定值 壓控，即用再生器壓力直接控制雙動滑閥，此種方案有利于主風(fēng)流量的穩(wěn)定和主 風(fēng)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，能有效地排除反應(yīng)壓力波動對主風(fēng)流量的影響，易操作，但不 利于克服反

11、應(yīng)波動對催化劑循環(huán)量的影響，由于提升管催化裂化操作彈性較大，這種方案在實(shí)際操作中得到普遍接受。兩器差壓控制，當(dāng)1支路=0,實(shí)際就是采用兩器差壓控制，即用反應(yīng)器和再生 器之間的差壓控制雙動滑閥，使再生器壓力浮動，以保證兩器差壓的衡定，此外, 該方案有利于兩器的壓力平衡，可排除反應(yīng)壓力波動對催化劑循環(huán)量的干擾，兩 種方案操作人員可根據(jù)生產(chǎn)需要加以選擇。上述設(shè)計(jì)的控制功能圖用我公司的控制軟件編程如下圖所示：a匚述側(cè)* jmpoc *pci.a2sv0PCLDF &C1OSJRC3B3P=TD2一已羯 屮=PM 列if-dC DjjkjhlP-SCL：P5 PdZi.Qhf vPdllOL P4C19

12、IP 戶C= i.l 戸處LlB pqt 沁 4#4VDCW3MM可以看到用我公司的編程軟件，非常容易和簡單的實(shí)行了它的控制功能4. 5自保系統(tǒng)自保系統(tǒng)對催化裂化裝置的安全運(yùn)行十分重要， 它用于對破壞系統(tǒng)壓力平衡 和催化劑循環(huán)異常等事故的緊急處理。利用DCS提供的順控表可構(gòu)成相應(yīng)的自保 系統(tǒng)（自動/半自動），也可以利用獨(dú)立的外部保護(hù)裝置，其保護(hù)動作速度會更快 些。自保項(xiàng)目有：進(jìn)料流量低限自保、再生 /待生單動滑閥壓降自保、主風(fēng)流量 低限自保、提升風(fēng)流量低限自保等等。自保原理圖如下：4. 6分餾塔頂溫度控制分餾塔頂溫度的高低基本上決定了塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量，采用了塔頂溫度和塔頂 回流量串級的控制方案。

13、主環(huán)（溫度回路）的輸出做為副環(huán)（流量回路）的給定，當(dāng) 流量控制回路處于自動方式時(shí)，溫度控制回路的輸出跟蹤流量的給定值 ，可實(shí)現(xiàn) 串級投入和切除?？刂圃韴D如下所示：分頂溫度分頂回流量PI輸入處理A/D采樣處理PI輸入處理SET報(bào)警輸出基本PID基本PIDD/A輸出處理運(yùn)算結(jié)果去輸出卡分餾塔頂溫度控制原理圖4. 7漿系統(tǒng)的控制對分餾塔油漿系統(tǒng)的控制，采用了油漿循環(huán)量定值控制。以洗滌催化反應(yīng)油 氣中夾帶的催化劑和充分回收油漿的高溫?zé)崮?，分餾塔底液面控制油漿換熱三通 閥,即控制油漿換熱系統(tǒng)的取熱量，從而控制分餾塔油漿換熱段的平衡，保持液位 穩(wěn)定,油漿回?zé)捔亢陀蜐{外送量采用定值控制。下圖為油漿循環(huán)量定值控制回路 原理圖。油漿循環(huán)量0運(yùn)算結(jié)果去輸出卡48 吸收穩(wěn)定系