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，生產高辛烷值汽油，柴油和液化氣的最重要的一種重油輕質化工藝過程。它由反應再生，分餾，吸收穩(wěn)定，催化劑再生和煙氣輪機動力回收4個過程構成。流程圖如下：一、各個工藝過程的簡介反應再生：設備由反應器，再生器聯(lián)合構成，原料油經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。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再生系統(tǒng)流程為例）分餾系統(tǒng)：分餾系統(tǒng)的任務主要是把反應器（沉降器）頂部的氣態(tài)產物按沸點范圍分割成富氣，汽油，輕柴油，重柴油，回煉油和油漿等餾分。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)送出的柴油組分進行精制。典型流程見下圖。催化劑再生和煙氣輪機動力回收：催化劑再生是在再生器內把反應過程中沉積在催化劑上的焦炭燒掉，以便為反應過程提供恢復了活性的催化劑，并供給所需的熱量。煙氣輪機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動力回收系統(tǒng)的典型工藝流程。熱煙氣從再生器進入三級旋風分離器,在其中除去煙氣中絕大部分催化劑微粒后進入煙氣輪機。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)儀表能實現對工藝過程的自動控制,但故障率高,速度慢,不能實現復雜控制、優(yōu)化控制,無法發(fā)揮網絡技術等高科技在現代化企業(yè)生產經營的優(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)揮在復雜控制、優(yōu)化控制方面的優(yōu)勢,可以根據需要通過網絡技術實施現代化企業(yè)生產經營管理。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)已成功地運用在國民經濟的石化、化工、電力、冶金、生化、造紙的廣闊領域各個不同行業(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)硬件結構21系統(tǒng)結構如上圖所示：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，上述各站通過標準以態(tài)網相連。22 操作站：最低配置CPU:PIII866,21”彩色顯示器,專用、通用鍵盤,聲光報警裝置數字及打印機組成。23控制站：可采集、處理最多512路模擬量輸入、輸出；1024個數字量輸入或輸出；可構成256個PID控制回路及串級、前饋等復雜控制回路,并可實現順序控制。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選擇工作方式)(2)、安裝一套用于系統(tǒng)自保的繼電保護電路,通過操作臺的手動按鈕,可直接將反應進料、主風、滑閥等重要控制閥門設置為安全狀態(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)的軟件結構軟件體系可分為工程師站組態(tài)軟件,操作員站實時監(jiān)控軟件以及現場控制站實時控制軟件三大部分。三大部分軟件分別運行在不同層次的硬件平臺上,并通過控

6、制網絡、系統(tǒng)網絡進行通訊，彼此互為配合、互為協(xié)調、交換各種數據及管理、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、實時數據庫、 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、網絡功能、故障診斷與恢復、事件記錄功能?？刂栖浖ǎ簲祿杉⑥D換及輸出、實時控制、工業(yè)控制算法(多達123種)、通訊功能、在線調試和下裝功能。四、催化裂化的典型控制回路41反應溫度控制手操返回信號手操狀態(tài)信號反應溫度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運算圖6 反應溫度控制模塊連接圖132去報警顯示去報警顯示2反應溫度是影響催化裂化產品分布和回收率的關鍵參數之一,又是反應再生系統(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。這里采用了調節(jié)再生催化劑流量和原料預熱溫度來穩(wěn)定反應溫度的控制方式。反應溫度一般控制在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支路實現主控制回路和外部手操器的跟蹤功能。當外部手操器處于M/H(軟、硬手動)狀態(tài)時,回路輸出跟蹤手動操作信號,當外部手操器處于DDC狀態(tài)時,回路輸出自動調節(jié)信號,當控制站故障時

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對應溫度的轉換(包栝補償),則利用輸入處理模塊的補償輸入與折線化處理功能完成。主回路還設置了上、下限報警,當反應溫度超溫或急驟下降時進行報警,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,調節(jié)從沉降器汽提段流出的待生催化劑量,使之與進入沉降器的待生催化劑量保持平衡。該部分的控制和發(fā)應溫度的控制原理相同，在這里就不重復說明。43反應壓力控制正常生產中,反應壓力靠調節(jié)離心壓縮機負荷來改變其入口壓力,進而穩(wěn)定反應壓力?？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采樣處理算術運算122氣壓機入口壓力32位置調節(jié)D/A輸出處理運算結果去SO輸出卡運算結果去UAO-4輸出卡圖7 反應壓力控制回路圖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-再生系統(tǒng)的關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擴充模塊信號選擇A/D采樣處理PI輸入處理EN型PID擴充模塊A/D采樣處理PI輸入處理報警輸出信號選擇信號選擇DI采樣處理算術運算運算結果去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支路構成了再生器壓力控制的主路。(2) 2支路構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流量的

11、穩(wěn)定和主風機組的平穩(wěn)運行,能有效地排除反應壓力波動對主風流量的影響,易操作,但不利于克服反應波動對催化劑循環(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1支路=0,實際就是采用兩器差壓控制,即用反應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生產需要加以選擇。上述設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提供的順控表可構成相應的自保系統(tǒng)(自動/半自動)，也可以利用獨立的外部保護裝置,其保護動作速度會更快些。自保項目有：進料流量低限自保、再生/待生單動滑閥壓降自保、主風流量低限自保、提升風流量低限自保等等。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品的質量,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運算結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輸出處理運算結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。以洗滌催化反應油氣中夾帶的催化劑和充分回收油漿的高溫熱能,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,油漿回煉量和油漿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