催化重整装置分程控制系统运行分析及优化

要强（中石化安庆分公司，安徽安庆246002）



催化重整装置分程控制系统运行分析及优化

要强
（中石化安庆分公司，安徽安庆246002）

摘要：针对安庆石化新建100万吨/年催化重整装置基于UOP提出的三分程机组控制系统方案的分析，介绍催化重整装置压力控制流程，总结实际运行中的先进性及存在的问题。

关键词：重整装置；反应压力；三分程控制

1　概况

中石化安庆分公司100万吨/年催化重整装置是以常减压直馏石脑油和加氢焦化石脑油为原料，采用连续重整工艺技术，主要生产高辛烷值汽油组分、苯、甲苯、混合二甲苯，副产氢气、C5馏分油等。催化重整反应复杂，控制参数要求十分精确。其中反应系统的压力关系到装置平稳运行及催化剂使用寿命。反应压力的降低，有利于重整反应提高转化率、液化率。但是，重整催化剂在低压下操作，催化剂的结碳速率迅速增加，将严重影响催化剂的使用寿命。为此重整装置必须保持一个适宜的反应压力维持一定的氢分压，避免过高的结碳速率。本装置压力控制由UOP提供，采用压力三分程对机组进行控制，以反应产物分离罐（D201）压力为控制基准点，在保证压缩机安全运行的前提下，使反应压力得到平稳控制。本装置反应产物分离罐（D201）压力控制为0.24MPa，四合一反应器的平均压力为0.35MPa。

2　压缩工艺流程

本装置采用循环氢压缩机K201（BCL806）与氢增压机K202（BCL608+BCL609）两套离心压缩机组进行串联，保证重整产物分离罐（D201）的压力稳定。控制系统采用Triconex TS3000的CCS控制系统。压缩系统工艺流程如图1所示。

3　重整反应压力控制方案

3.1反应压力三分程控制原则

本装置反应系统压力是以重整产物分离罐（D201）的压力为控制基准点，其压力控制（PIC20801）对输出进行了三分程控制：第一级是与氢增压机K202高、低压缸的防喘振综合控制进行的安全选择控制；第二级是与重整氢增压机的汽轮机转速调节组成的串级调节控制系统；第三级是超压放空阀（PV21001）控制系统。三分程的信号算法见表1。

由表1可知，PIC20801输出动作量程的0％～33％作用于K202低压缸的防喘振阀（XV21101），参与防喘振阀的手、自动、安全高选输出，对应动作量程为100％ ～0％，作用方式为反作用。输出动作量程的33％～66％作用于K202汽轮机的转速控制，转速控制为反作用方式。输出动作量程的66％～100％作用于超压放空阀（PV21001），对应动作量程为0％～100％，D202罐内压力超过设定值后可通过放空阀释放压力。

3.2氢增压机控制中三个压力优选控制

整个控制系统中，UOP为了整个工艺系统安全稳定，对氢增压机K202一级出口压力PIC21002设定了高限（≯1.35MPa）；二级入口压力PIC21003设定了低限（≮0.95MPa），二级出口压力PIC21004设定了高限（≯2.55MPa）的最高级优选，控制低压缸防喘振阀XV21101和高压缸防喘振阀XV21102。某些工艺操作可能引发出口压力超过安全阀的设计压力，K202压缩机的低压缸和高压缸的出口压力增高到出口压力高限设定点，高压缸与低压缸各自的防喘振阀将打开，以便维持各自压力高限设定点。某些工艺操作可能引发高压缸入口分液罐D203压力低的情况，进而有液体将留存于罐中，如果罐体压力低于高压缸入口压力限定设定点以下，高压缸防喘振阀将打开，以便维持低压限定。

4　三分程控制方案的原理

重整反应压力是一个分程控制过程，它由一级入口分液罐压控PIC20801、机组转速调节、“二返一”控制器XV21101组成。正常生产中，泄压阀PV21001和“二返一”充压阀XV21101为常关状态，通过调节机组转速来保证PIC20801的压力控制在0.24MPa。在产氢量过大或过小等特殊情况下，靠调节机组转速无法控制PIC20801的压力时，打开泄压阀PV21001或“二返一”充压阀XV21101。

“二返一”充压阀XV21101同时也是K202一级的防喘振阀。在入口流量低于喘振流量或一级出口压力高于设定值时，XV21101优先打开。

XV21102是K202二级的防喘振阀。在入口流量低喘振流量，或二级入口压力低于设定值，或二级出口压力高于设定值时，XV21102打开。逻辑关系见图2。

5　运行状况和存在问题

5.1CCS机组三分程控制系统投用情况

开工初期，三分程控制方案未投用，反应系统压力控制不稳定，PIC21801压力在0.21～0.27MPa范围内大幅度波动。循环氢压缩机K201和氢增压机K202靠人工手动调节转速，工作量非常大。三分程控制方案投用后，反应系统压力得到稳定控制。在工艺操作没有大幅调整时，循环氢压缩机K201控制好出口压力，氢增压机自动根据PIC20801设定压力调节转速，达到了稳定运行的目的。

5.2CCS机组三分程控制系统存在的问题

生产负荷有多次调整，基本在60％～100％负荷都运行。主要存在以下问题：

（1）低负荷运行时，氢增压机K202高低压缸防喘振阀不能全关，能耗很大。

（2）开工过程中由于有氢增压机K202二级入口压力PI21003设定了低限（≮0.95MPa），在低于此压力时，高压缸防喘振阀一直处于全开状态，机组氢气外送并网较慢。

（3）机组防喘振曲线不准确，压缩机能耗大，且在出现突发状况时，进料大幅下降，K202机组自适应较差，第一时间触发防喘振阀动作，压力波动较大。

针对以上问题，氢增压机组优化节能的空间还有很大，进一步优化防喘振曲线将为减少蒸汽耗量奠定基础。对于防喘振控制，如果实现阶跃响应，适度自动开关防喘振阀，达到系统压力稳定运行，机组不发生喘振，氢气外送不中断，可保证装置长周期稳定运行。

6　结束语

通过了解三分程控制原理及日常运行中存在的问题，认为该控制方案对于重整装置稳定运行是可靠有效的，不仅降低了人工劳动强度，而且提高了氢增压机的性能和稳定性，从而实现机组的安全、长期运行，为装置的安全生产提供了保障。

参考文献

[1]徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2006.

[2]周春晖.化工过程控制原理[M].北京：化学工业出版社，1998.

[3]宋文华，王亮.连续重整装置专有控制技术的实现和应用[J].化工自动化及仪表，2012，39（9）：118- 120.

[4]黄凡峻.天津石化100万吨/年重整抽提装置反应压力控制[J].中国仪器仪表，2010（8）：15- 17.

[5]胡海军.催化重整装置反应压力控制方案探讨[J].石油化工自动化，2013，49（1）：7- 9.□

作者简介：要强（1983-），男，毕业于辽宁石油化工大学，工程师，从事石化设备管理工作，0556- 5388083，18956993905，yaoqiang.aqsh@sinopec.com。

收稿日期：2015- 12- 03

中图分类号：TE624.4+2

文献标识码：B

文章编号：1008- 553X（2016）02- 0045- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.014