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個過程構(gòu)成。流程圖如下：一、各個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）分餾系統(tǒng)：分餾系統(tǒng)的任務(wù)主要是把反應(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

2、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，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，因為，再生器所帶走的熱量約占全裝置的1/4。下圖為催化裂化裝置煙氣輪機(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12

3、0180,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。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)儀表能實現(xiàn)對工藝過程的自動控制,但故障率高,速度慢,不能實現(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,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 TDCS9200 DCS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)域各個不同行業(yè)。以下是用SunyTDCS9200的

4、DCS控制系統(tǒng)用在100萬噸/年催化裂化裝置的簡單說明。二、SunyTDCS9200系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)21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。22 操作站：最低配置CPU:PIII866,21”彩色顯示器,專用、通用鍵盤,聲光報警裝置數(shù)字及打印機(jī)組成。23控制站：可采集、處理最多512路模擬量輸入、輸出；1024個數(shù)字量輸入或輸出；可構(gòu)成256個PID控制回路及串級、前饋等復(fù)雜控制回路,并可實現(xiàn)順序控制。24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

5、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,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個報警燈,分別顯示系統(tǒng)供電狀態(tài)及自保狀態(tài)。25報警臺：(1)安裝有28個面板燈,由用戶定義用來指示相應(yīng)工位的報警。(2)供用戶安裝可燃性氣體報警儀。三、SunyTDCS9200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,操作員站實時監(jiān)控軟件以及現(xiàn)場控制站實時控制軟件三大部分。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

6、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、實時數(shù)據(jù)庫、 控制算法、系統(tǒng)硬件、圖形、報表、報警、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、實時趨勢顯示和歷史趨勢顯示、報警功能、報表功能、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)功能、故障診斷與恢復(fù)、事件記錄功能。控制軟件包括：數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換及輸出、實時控制、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41反應(yīng)溫度控制手操返回信號手操狀態(tài)信號反應(yīng)溫度SV-1 DDCSV-2 跟蹤手操器采樣處理輸入處理基本PID報警

7、輸出采樣處理信號選擇信號選擇輸出處理SV輸出處理去輸出卡采樣處理算術(shù)運(yùn)算圖6 反應(yīng)溫度控制模塊連接圖132去報警顯示去報警顯示2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490到510之間。圖中主回路主要完成采樣、輸入處理報警、PID控制與輸出,2支路、3支路實現(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,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,回路輸出自動調(diào)節(jié)信號,當(dāng)控制站故障時

8、,后備手操器處于保持狀態(tài),此功能由硬件完成?；芈分械臒犭娕己练盘柵c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、下限報警,當(dāng)反應(yīng)溫度超溫或急驟下降時進(jìn)行報警,提醒操作人員注意,以防催化劑在提升管中”和泥”,破壞催化劑循環(huán),造成事故。42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。43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?？刂圃砣缦聢D所示：SV

9、-1 DDCSV-2 跟蹤手操器手操返回信號手操狀態(tài)信號采樣處理輸入處理基本PID報警輸出采樣處理輸入處理信號選擇輸出處理SV采樣處理算術(shù)運(yùn)算122氣壓機(jī)入口壓力32位置調(diào)節(jié)D/A輸出處理運(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(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:報警

10、輸出1再生器壓力2兩器差壓3手操返回信號4手操器狀態(tài)信號A/D采樣處理PI輸入處理EN型PID擴(kuò)充模塊信號選擇A/D采樣處理PI輸入處理EN型PID擴(kuò)充模塊A/D采樣處理PI輸入處理報警輸出信號選擇信號選擇DI采樣處理算術(shù)運(yùn)算運(yùn)算結(jié)果去UAO-4輸出卡圖8再生器壓力/兩器差壓選擇控制模塊連接圖SVSV2112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,實行再生器定值壓控,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

11、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,這種方案在實際操作中得到普遍接受。兩器差壓控制,當(dāng)1支路=0,實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)計的控制功能圖用我公司的控制軟件編程如下圖所示：可以看到用我公司的編程軟件，非常容易和簡單的實行了它的控制功能。45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

12、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：46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。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,溫度控制回路的輸出跟蹤流量的給定值,可實現(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A/D采樣處理PI輸入處理基本PID報警輸出A/D采樣處理PI輸入處理基本PIDD/A輸出處理SET運(yùn)算結(jié)果去輸出卡分餾塔頂溫度控制原理圖47漿系統(tǒng)的控制油漿循環(huán)量A/D采樣處理PI輸入處理基本PIDD/A輸出處理運(yùn)算結(jié)果去輸出卡對分餾塔油漿系統(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