连续重整催化剂再生装置典型控制方案分析
2017-11-01周小娜王雅鸿
周小娜，王雅鸿
(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)
连续重整催化剂再生装置典型控制方案分析
周小娜，王雅鸿
(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)
重整催化剂在使用过程中活性会逐渐下降，催化剂再生是为了保持催化剂的性能良好，使装置安全、稳定、长周期运转。以并列式连续重整为例，对连续重整催化剂再生装置中的催化剂烧焦控制、催化剂提升控制、气体密封控制等典型控制方案进行了描述和分析，明确了控制器的作用方式，并给出了控制示意图。
催化剂再生装置 催化剂烧焦控制 催化剂提升控制 气体密封
重整催化剂在使用过程中由于积炭、金属凝聚与熔结、中毒、结构变化等原因使得活性逐渐下降，积炭、金属凝聚与熔结导致的失活可以通过催化剂再生过程使其活性得到恢复或者部分恢复，因而催化剂再生是保持催化剂的性能良好，使装置安全、稳定、长周期运转的关键过程。连续重整是催化剂连续再生式催化重整的简称，目前有两种连续再生工艺： 一种是轴向重叠式连续重整工艺；一种是并列式连续重整工艺。重整催化剂再生过程都包括催化剂再生和催化剂输送两个过程。文中以并列式连续重整为例，对连续重整催化剂再生装置典型控制方案进行了描述和分析。
1 催化剂烧焦控制
并列式连续重整催化剂烧焦控制主要由烧焦氧体积分数控制和烧焦温度控制两部分组成。
1.1氧体积分数控制
催化剂再生烧焦氧体积分数控制的相关工艺流程如图1所示，再生器分为烧焦段、氧氯化段和焙烧段，再生循环气分3路进入再生器，主流路为一段烧焦气，两支路气体分别进入氧氯化段和焙烧段。
1) 再生器一段烧焦氧体积分数的控制与工艺的操作模式有关，工艺的操作模式分为白烧和黑烧两种。
a) 白烧。是指在烧焦段烧焦后的催化剂碳质量分数在0.2%以下，可以进入氧体积分数高的氧氯化段和焙烧段进行后续再生处理，此时再生器烧焦段的注入空气是来自氧氯化段，此时UV-3016阀门打开，UV-3017阀门关闭，主氧体积分数控制器AIC-3002控制一段烧焦气氧体积分数，使之稳定在0.8%，其控制输出作为焙烧支路的副氧体积分数控制器AIC-3007的设定值，使其氧体积分数稳定在9%，副氧体积分数控制器的控制输出作为注入空气的流量控制回路FIC-3012的设定值。
b) 黑烧。即黑催化烧焦，一般在开工初期催化剂碳质量分数达到3.5%以上，为防止烧焦不彻底、积碳质量分数高的催化剂进入氧体积分数高的氧氯化段和焙烧段，此时UV-3016阀门关闭，氧氯化段和焙烧段不通空气，UV-3017阀门打开，再生器烧焦段通过空气压缩机出口的1根黑烧线来补充空气；主氧体积分数控制器AIC-3002的控制输出直接作为注入空气的流量控制回路FIC-3012的设定值。白烧和黑烧采用HS-3006选择控制，工艺联锁触发时，由DCS自动选择黑烧模式，如须切换到白烧模式，需操作工确认后，再人为切换。一段烧焦氧体积分数控制系统示意如图2所示。
2) 二段烧焦氧体积分数控制是以再生器烧焦气体出口氧体积分数控制器AIC-3003的控制输出作为二段烧焦气补氧空气的流量控制副回路FIC-3008的设定值进行串级调节，其控制目标是保持再生烧焦后气体的氧体积分数在0.2%，以确保催化剂完全除焦。二段烧焦氧体积分数控制系统示意如图3所示。
图1 催化剂再生烧焦氧体积分数控制工艺流程
图2 一段烧焦氧体积分数控制系统示意
图3 二段烧焦氧体积分数控制系统示意
1.2烧焦温度控制
烧焦温度控制主要包括一段烧焦入口的温度控制、二段烧焦入口的温度控制和还原罐入口的温度控制，其中一段烧焦气和还原氢气的2路温度由电加热器控制，二段烧焦气的温度由急冷阀控制，这里均为常规控制，在此不再赘述。
2 催化剂提升控制
催化剂连续再生，一方面靠催化剂的自身重力，在再生器或反应器中由上往下移动；另一方面氢气或者氮气作为催化剂提升系统的载体，将催化剂从每个反应器的底部送到下一个反应器或再生器的顶部，二段催化剂提升控制工艺流程如图4所示。提升载气分2路进入特制的提升器内，一次风即松动风由底部进入，提供克服催化剂重力的速度头；二次风由侧面吹入，为提升风。在总提升风量一定的条件下，改变二次风量可改变提升管输送差压，从而改变催化剂提升量。
催化剂的提升采用上部料斗的料位控制LIC-3018与提升器提升差压PDIC-3055串级控制的方案，该方案可以使控制链上各环节能实现均匀调节，平衡控制，避免提升速度不匹配导致的提升中断。催化剂提升控制系统示意如图5所示。
3 气体密封控制
连续重整催化剂在再生过程中同时处于氢气和氧气两种气体环境中，为防止氢气和氧气混合发
生爆炸，因而需要多处利用差压进行气体的密封。
图4 二段催化剂提升控制工艺流程
图5 催化剂提升控制系统示意
3.1再生部分的密封控制
再生部分气体密封工艺流程如图6所示。再生器的密封包括再生器顶部的压力密封、烧焦段和氧氯化段的压力密封、再生器底部的压力密封3个部分。
图6 再生部分气体密封工艺流程
再生器顶部压力密封的目的是防止氧体积分数高的再生气上窜到闭锁料斗，采用再生器顶部与一段烧焦气入口差压控制的方案，控制器PDIC-3017作用方式为反作用，当差压变大时关小补氮阀PDV-3017，当差压变小时开大补氮阀PDV-3017，该控制为单回路控制。
烧焦段和氧氯化段的压力密封是防止氧体积分数高的氧氯化段气体上窜到烧焦段，采用烧焦段和氧氯化段的差压分程控制的方案，当差压变大时，关小氧氯化段气体出口阀PDV-3025B，阀门气源故障位置为FO，控制器PDIC-3025应选择正作用；当差压减小时，关小烧焦段气体出口阀PDV-3025A，阀门气源故障位置为FO，控制器应选择反作用，但控制器只能选择一种作用，为了解决该矛盾，设计中将控制器选择为正作用，同时DCS输出至烧焦段气体出口阀PDV-3025A的AO做一次反向，控制系统示意如图7所示。
再生器底部的压力密封是防止氧体积分数高的再生气下窜到1号下部料斗，采用再生器底部与1号下部料斗差压控制的方案，控制器PDIC-3048作用方式为反作用，当差压变大时，关小补氮阀PDV-3048；当差压变小时，开大补氮阀PDV-3048。
图7 烧焦段、氧氯化段压力密封控制系统示意
3.2反应部分的密封控制
反应部分气体密封工艺流程如图8所示，反应器的密封包括还原段与1号上部料斗的压力密封、还原段与第一反应器的压力密封、5号提升器与上部缓冲罐的压力密封。
1) 还原段与1号上部料斗的压力密封控制是防止还原段的氢气上窜到1号上部料斗，采用还原段与1号上部料斗差压控制的方案，控制器PDIC-3058作用方式为正作用，当差压变大时，开大粉尘收集器阀门PDV-3058；当差压变小时，关小粉尘收集器阀门PDV-3058。
2) 还原段与第一反应器的压力密封是防止第一反应器的进料进入还原罐，采用还原段与第一反应器差压控制的方案，控制器PDIC-3061作用方式为正作用，当差压变大时，开大氢气出口阀门PDV-3061；当差压变小时，关小氢气出口阀门PDV-3061。
3) 第5号提升器与上部缓冲罐的压力密封是保持5号提升线的稳定，采用第5号提升器与上部缓冲罐差压控制的方案，控制器PDIC-3087作用方式为正作用，当差压变大时，开大上部缓冲罐的氮气阀门PDV-3087；当差压变小时，关小上部缓冲罐的氮气阀门PDV-3087。
反应部分的压力密封控制均为单回路控制，控制系统图不再赘述。
图8 反应部分气体密封工艺流程
4 结束语
催化剂再生是保证连续重整装置良好运行的关键过程，为了保证催化剂再生装置乃至整个连续重整装置的良好运行，选用合理、成熟、先进的控制方案至关重要。
[1] 孙依滨.分程控制系统在柴油加氢精制装置中的应用[J].化工自动化及仪表，2002，29(05)： 35-37.
[2] 赖文川.催化重整装置典型控制方案分析[J].石油化工自动化，2004，40(03)： 18-20.
[3] 陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].3版.北京： 化学工业出版社，2000.
[4] 蒋慰孙，俞金寿.过程控制工程[M].2版.北京： 中国石化出版社，2004.
[5] 徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京： 中国石化出版社，2006.
[6] 张世方.催化重整工艺技术发展[J].中外能源，2012，17(06)： 60-65.
[7] 刘来印，朱海英，刘永浩.加氢装置塔顶压力控制的几种常见形式[J].化工自动化及仪表，2013，40(07)： 923-926.
[8] 逯建权，梁官军.基于超驰-分程控制的加氢装置反应系统压力复杂控制方案[J].化工自动化及仪表，2011，38(04)： 477-480.
[9] 李春.催化裂化装置再生器压力控制方案的优化[J].化工自动化及仪表，2014，41(01)： 90-92.
[10] 杨祖英.化工原理[M].北京： 化学工业出版社，2004.
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AnaysisonTypicalControlSchemeforCatalystRegenerationofCCRUnit
Zhou Xiaona,Wang Yahong
(Beijing Petrochemical Engineering Co. Ltd., BeiJing, 100107, China)
The activity of reforming catalyst will decrease gradually during application. The catalyst regeneration is mainly to keep the catalyst in good performance to ensure equipment working in safe, stable, long time running condition. Taking a parallel CCR unit as example, typical control scheme of catalyst burning control system, catalyst lifting control system and gas sealing control system of CCR unit are described and analyzed. The action mode of controller is confirmed and the control flow chart is provided.
catalyst regeneration equipment; catalyst burning control;catalyst lifting control; gas sealing
TP273
B
1007-7324(2017)05-0029-04
稿件收到日期： 2017-05-19，修改稿收到日期2017-07-26。
周小娜(1985—)，女，山东潍坊人，2011年毕业于中国石油大学(北京)控制科学与工程专业，从事仪表及自控设计工作，任工程师。
