分析连续重整IFP工艺的闭锁料斗控制方案实现

陈力 王煜 张东升(中国石油长庆石化公司，陕西咸阳712000)

分析连续重整IFP工艺的闭锁料斗控制方案实现

陈力 王煜 张东升(中国石油长庆石化公司，陕西咸阳712000)

闭锁料斗被视为重整催化剂连续发生装置的核心装置，从功能上来说，它主要负责实现上部低压区的催化剂传输，使其作用于下部高压区，其运行机制主要依赖于闭锁料斗内的气压变化，以此来实现催化剂流量稳定、连续控制，满足催化剂无阀输送的需求。本文中笔者结合DCS控制系统（浙江中控）在ECS-700上的运行特点展开分析，针对闭锁料斗装置可实现稳定的自动运行需求，探索控制方案的实现策略。

闭锁料斗;控制方案;IFP工艺;系统控制

闭锁料斗是进行重整催化剂连续再生的核心装置，目前世界上最主要的两种闭锁料斗工艺分别是阀控式和密封阀式，各自具备优势和不足。IFP公司（法国）是两种闭锁料斗工艺的重要提供方，对于阀控式而言，由于逻辑控制系统的开发原理较为简单，实现手段较多，因此得到了较快推广，但这一公司的投资较高、容易堵塞设备，由此产生磨损和老化；美国环球油品（UOP）和IFP联合提供的ERGEN C技术，进一步促使该工艺完善和成熟。

1 连续重整IFP工艺原理概述

一般来说，石化工业中连续重整装置的主要原料是石脑油，临氢催化反应后可以生产高辛烷值汽油组分，以及重要的芳烃原料，其副产品为氢气，在提倡清洁能源利用的现代社会，进一步提高了改工艺的推广价值。IFP的闭锁料斗系统中，包括了反应器、上部缓冲罐、闭锁料斗、出入口、切断阀、压力平衡阀等装置。在正常的运转状态下，反应器中的催化剂可利用氮气携带进入上部缓冲罐，当催化剂组分达到临界值以后，待生催化剂在压力控制下被输送到闭锁料斗，这一过程被称之为“装料”；随后，等待上部缓冲罐的空间足够大，催化剂又会被从闭锁料斗中运出，重新回到上部缓冲罐的存储区，这一过程被称之为“卸料”。装料和卸料的反复运转、循环进行，整个交替的连续性保障了催化剂的连续运输。

2 连续重整IFP工艺的闭锁料斗控制方案设计与实现

2.1 总体设计需求

根据IFP工艺的闭锁料斗特征，当上部缓冲罐中的待生催化剂达到临界值水平以后，由于压力、重力等作用会自动实现（定期）向闭锁料斗的输送，然后再度返回到存储区，这其中就产生了一个关键的控制对象，即单位时间内的循环次数（或催化剂循环量）；以锁闭料斗的固定容量来决定循环时间（1H），并考虑上部缓冲罐的压力远低于下部再生器压力的事实，所以可以认定，两者之间气压达到平衡的时间点，就是进行控制操作的时间点。再操作过程中，可采用DSC系统自动进行，程序会根据现场数据自动运行，包括工艺信息参数、状态产生、闭合参数等。

前文中已经阐明，闭锁料斗的工作机制可分为两个组成部分，分别是装料和卸料，基于DSC程序控制，闭锁料斗程序可设计成“加载”和“卸载”两部分。其中，加载程序监控上部缓冲罐向闭锁料斗“装料”的工程，卸载程序监控闭锁料斗中催化剂向上部缓冲罐回溯的过程；基于人机操作需求，程序员可利用DSC界面的控制机制，记录数据或随时停止反应，换而言之，人工操作具有最高权限，这样一旦程序自动设定发生异常，如仪表故障、工艺问题、阀门故障等，可以绕过程序操作实现快速处理。

2.2 加载与卸载程序设计原则

工业应用程序设计中需要充分考虑工艺、设备、技术、原料等之间的发生滞后性，为了提高连续重整催化剂反应精准性，加载和卸载程序设计过程中，可以视为相对独立的两个组成部分，分别制定过渡性的“加载阶段”、“卸载阶段”，加载阶段包括系统自动装料、人工装料，卸载阶段包括自动卸料和人工卸料两个部分。这种“过渡性”可以满足“反应停止”和“程序停止”的同步性。

同时，过渡机制的存在，确保操作人员能够根据催化剂所在的目前为止，利用DCS人机交互界面实现目的性操作，或卸料或装料，在两种生产需求中随意切换，扩大了系统程序应用的范围。

2.3 闭锁料斗的停机程序

连续重整IFP工艺的闭锁料斗控制中使用DCS人机交互系统，它的停机实现有两种机制，其一是依靠停机输送程序，其二是人工停机，操作人员可以在高权限状态下随时终止催化剂的输送，当然，这一过程也是依靠系统停机指令实现的。考虑到关闭气密阀门的行为有延迟性，所以停机指令执行之后，需要重新设置标志，以确保管道中的催化剂排放干净，加载、卸载的指令才能恢复有效性。

2.4 方案实现与特点

采取浙江中控提供的ECS-700系统作用于DCS项目，该系统具有很好的集成性，软件功能中除了常用的PID控制功能之外，还支持多种语言（ST/SFC），可以十分便捷地开发顺控逻辑程序，其特点包括三个方面。

第一，投资小，安全简单。实践中验证，该系统中的所有部件都能够有效地支持冗余，并能够自动地检测和处理安全故障，确保生产安全、系统安全和人员安全，总体上投资较小，便于市场推广。

第二，逻辑程序编写简易、直观。现有的ECS-700以ST语言为基础，但在具体的开发过程中，选用DIO-21v逻辑控制功能块，可以将开关反馈、输出状态、保持时间等有效的引入，整个过程简易直观，不需要过度开发。

第三，人机交互界面友好。采用HIM界面提供较好的友好性，操作方便简单，所有的工艺信息实时显示，可根据工况变化在线调整。

3 结语

整体上，石油工业中催化剂重整是生产高辛烷值汽油、芳烃的重要途径，在目前我国经济快速发展、基本有机化工原料需求增加、环保矛盾日益尖锐的情况下，提高催化剂重整加工能力，可以有效地实现供给满足。IFP工艺的连续重整中的闭锁料斗控制与国产DCS系统的结合，对石化工业发展具有重要的现实意义，同时对其他重要石化装置在国产DCS系统中应用也具有很好的借鉴价值。

[1] 何文,王国庆.连续重整IFP工艺的闭锁料斗控制方案实现[J].仪器仪表标准化与计量,2017,(02):18-21.

[2] 张文吉.S Zorb装置闭锁料斗常见故障分析及处理[J].炼油技术与工程,2016,(12):38-41+45.

[3] 王琛.重整装置中闭锁料斗控制程序的工程设计[J].广州化工,2014,(15):208-211.

[4] 张丹平.连续重整闭锁料斗控制系统研究[J].石化技术，2008，15（3）：50.