自动加料系统在350万吨/年催化裂化装置的应用

吴章柱，邹 衡，王本铃，张 磊

（中国石油广西石化公司生产一部，广西 钦州 535008）

催化裂化装置催化剂在生产过程中由于不断老化、正常的跑损、重金属污染中毒、磨损等原因造成催化剂活性选择性下降，为了维持催化剂一定的平衡活性、选择性，将重金属含量维持在一定的水平上，便需向再生器中不断地补充新鲜催化剂。

20世纪80年代前我国的催化裂化装置采用一种小型加料器[1]，目前仍有部分炼厂使用，该小型加料器是ketjen式加料器，此系统包括一个φ150~200mm的立式密相流化床、φ10~13mm的引出管、看窗和阀门[2]。 在小型自动加料系统中，目前国产的主要有洛阳石油化工工程公司、上海高桥石化公司、九江仪表厂自动加料器等等，国外自动加料系统在中国运用的主要有Consolidated Fluidflo公司和INTERCAT公司的小型自动加料器。这些小型自动加料系统的工作原理都类似，催化剂罐里催化剂经过系统的称重仪称重后进行流化输送至再生器，其中称重方式有气动和电子式。它们的主要特点是一体型流化罐、柔性管路连接、外部称重、PLC系统控制。在使用过程中，ketjen式小型加料器采用人工定时操作，加料量不便控制，易堵塞，工人劳动强度较大，装置的运行随新鲜催化剂加料量的多少也会有些波动[2]。而一些自动加料器因复杂的称重方式而故障率高，柔性管路连接带来的安全问题，阀门磨损严重、易堵等等，给自动加料器长周期运行带来很大的问题。中国石油广西石化公司350万t·a-1重油催化裂化装置应用了天津科林斯凯环保科技有限公司的小型自动加剂系统，采用区别以往的称重方式，使得称重系统故障率大大减小；进料阀和出料阀采用双闸板陶瓷耐磨阀，耐磨程度大大提高；运用先进的控制系统大大减少了操作人员的劳动量。在装置运行两年期间，期间出现阀门堵塞经处理后，已经连续运行将近一年未出现问题，运行效果很好。

1 系统介绍

如图1所示，每一套输送单元由计量仓、计量仓进料阀、放空阀、加压阀、发送仓、发送仓进料阀、发送仓排气阀、出料阀、输送气阀和吹扫气阀等设备组成。

图1 广西石化催化裂化装置小型自动加剂系统

它采用正压密相气力输送工艺，可分为5个步骤：（a）计量仓进灰阶段计量；（b）仓流化加压阶段；（c）发送仓进灰阶段；（d）发送仓流化输送阶段；（e）吹扫阶段。

控制系统采用西门子（SIEMENS）可编程控制器（PLC）300系列CPU315-2DP配置，控制界面为液晶触摸控制，置于外操间。该控制系统能够根据每天所需加入量，自动计算出每次输送时间间隔。自动完成输送系统的进料、排气、进气加压流化、出料、吹扫、再进料的循环过程的控制，并能够实现设备状态显示、料位监视、报警工艺参数设定等功能。

2 系统特点

2.1 采用料位测量方式称重

常规自动加料系统的测量方式为气动或电子式称重仪，结构复杂，故障率高，而本系统通过在计量仓内设置料位计(采用美国DE公司生产的射频导纳料位计)，催化剂由催化剂罐进入计量仓，当计量仓内催化剂料位达到前期标定的额定重量便停止进料，其测量误差在1%~2%。相比复杂的气动和电子称重仪，结构简单，故障率低。

2.2 全钢管连接

在进料段和出料段采用了全钢管连接，消除了其他类型设备管线采用软管连接方式存在的安全隐患，没有柔性接头容易爆破问题，安全性大大提高。

2.3 进料、出料、排气阀门采用双闸板陶瓷耐磨阀

小型自动加料系统中催化剂在输送过程中速度快，对阀门磨损严重，必须使用耐磨阀。在此系统中采用生产商专有技术的陶瓷阀芯偏心耐磨物料阀，寿命周期内无需更换任何密封件，这种阀门为国内公认的应用于高磨损粉体输送方面的阀门之一。其特殊的结构使阀门的阻力更小，采用硬质金属+陶瓷密封，没有易损件，使用寿命长。

2.4 先进的控制系统

操作员只需通过触摸屏输入本班的输送次数或输送量后，系统将由PLC程序控制，自动完成输送，无需其他人工操作。本系统通过装在气源、输送管路、计量仓和发送仓的远传压力表，自动计算计量仓与发送仓压差、发送仓与输送管线压差来判断系统是否出现故障，若出现不正常则自动判断是否出现气源故障、堵管、输送时间过长。当出现故障时候则自动停止系统，防止故障进一步加大，智能化控制。

3 运行过程中出现的问题

该套系统在两年的运行时间内出现了出料阀阀门卡死、输送气阀动力风管线被催化剂堵住等故障。

3.1 出料阀阀门卡死

该阀门为气动阀门，如图2所示，在运行一段时间后系统因堵管故障无法使用，在外观无法判断的情况下，拆掉出料阀门进行检查，发现在阀门内部储存着大量催化剂将其堵住无法动作。出现此问题后装置组将出料阀气源短接使其保持全开状态，没有了阀门堵塞发生，运行顺畅。但是在出现停风紧急情况时再生器高温催化剂倒流至发送仓内会造成设备损坏。为此，可将阀门设计为平时保持常开，当装置发生停风时自动关闭防止热催化剂倒流至设备。系统中计量仓进料阀、发送仓进料阀和出料阀为同一种阀门，都容易被催化剂堵塞，建议在阀门上加一条吹扫风线。阀门是气缸与阀体盘根一体式的，在系统堵管故障时无法分辨是否是阀门堵塞，哪处阀门故障，需打开系统检查，若改为气缸与阀体分体式的则可直接分辨。

图2 出料阀

3.2 输送气阀门被催化剂堵塞

如图3所示，输送气阀门为气动两位式阀门，其中动力风为一根直径约为5mm的净化风管，催化剂由于非常细小，很容易进入阀门中的动力风管线发生堵塞。建议在垂直管线上设置一单向阀防止催化剂倒流。

图3 输送气阀门

3.3 催化剂罐需要一定压力才能正常进料

在使用过程中，我们发现从催化剂罐至计量仓进料，需要催化剂罐的压力达到0.2MPa以上才能正常稳定地进料，平时操作中我们一般控制在0.3MPa。而对于350万t·a-1的催化装置，需要的新鲜催化剂的量是很大的，所以催化剂罐大约15d左右就需要往里装载催化剂，就需要将催化剂的0.3MPa的压力放掉然后抽真空进行装剂，等装剂完成后，再打开充压风对催化剂罐进行充压至0.3MPa，这样频繁地对这么大的催化剂罐泄压充压，对非净化风是一种浪费。如何进行改造使催化剂罐为常压状态下正常稳定地进料至计量仓是一项节能节耗的措施，并能大大减少操作人员的工作量。

4 结语

中国石油广西石化重油催化裂化从开工至今将近两年时间，其中自动加料系统在前期出现故障处理之后，在分析了使用过程中存在的问题后，提出了合理的解决方法，已经连续稳定运行接近1年，通过这1年时间的运行，证明解决方法切实可行，装置故障率低，运行平稳，控制先进，操作简单，安全可靠。

[1] 陈俊武，曹汉仓.催化裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，1995.321-323.

[2] 苏秦豫.夏金法.刘丹. LPEC-2型小型催化剂自动加料器的研制[J].炼油设计，2002，（9）：12-14.