催化裂化小型自动加料器的改进

陶志成 向刚伟

（中国石油四川石化有限责任公司）

催化裂化工艺中把用于维持装置中催化剂活性、藏量和重金属含量的平衡，使催化裂化反应能稳定进行而补充催化剂的设备称为小型加料器。中国石油四川石化有限责任公司催化裂化装置有一台催化剂小型自动加料器，投用不到半年便出现进料不畅、流化不畅、出料不畅及软管破裂等诸多问题，无法继续使用，只好改为人工定时现场小型加料操作。人工定时现场小型加料操作导致加料量控制不稳，反应系统平衡催化剂活性波动较大影响装置的平稳运行，不利于装置的生产技术优化，直接影响了装置的经济效益；小型加料管线经常堵塞，需人工疏通放空，以致劳动强度较大，造成新鲜催化剂浪费和粉尘污染环境。2016年2月，公司对小型加料系统进行了改造，3年多的生产运行表明，改造后的简易小型加料器操作简单、投资省、耐用性高、故障率低、维护方便，改进效果明显［1］。

1 改造前的小型自动加料器

1.1 系统简述

改造前的小型自动加料器如图1所示。根据现场料罐与管道等设备的实际安装情况，催化剂自动加剂系统主要由正压计量罐部分、称重部分 （西门子高精度称重传感器和西门子称重模块）、阀门控制部分和安装在正压防爆箱内的控制系统 （西门子S7 PLC和西门子触摸屏）组成。

图1 催化裂化小型自动加料器结构示意图

1.2 控制流程说明

系统控制进料阀开启，物料通过软管流出，依靠重力作用落入罐中；罐的每个支撑点安装有西门子高精度称重传感器，每个传感器将重量的信号传至西门子PLC的称重模块，计算出重量，再减去皮重，得到物料的净重量，当罐中重量达到预先设定的重量值时，系统控制罐上部的落料阀门关闭。

罐状态稳定、就位后，控制系统会启动物料输送程序：首先在管道和罐中加压，达到一定压力值后，发送罐出口与再生器大型加卸料管线入口处阀门自动打开，在发送罐与再生器之间形成密闭通道。因为发送罐处气压高于再生器内压力，被输送物料就会沿密闭管道输送到再生器中。

当罐中的物料输送完毕后，系统会连续检测发送罐内的物料重量的变化，反映并作出判断，自动停止发送，及时关断各处阀门，按物料输送的时间间隔，预备下一轮物料的计量和发送［2］。

2 改造过程

2.1 进料不畅问题分析及解决方法

下料陶瓷闸阀气缸活塞密封圈破损，导致气缸窜气，阀门无法开关到位，影响加料系统程序运行；阀杆密封填料环（原厂为聚四氟乙烯填料环）破损，导致密封不严，气缸内仪表压缩空气会进入阀腔，从而进入加料罐内，使罐内压力升高，在下料过程中虽然放空阀打开，但是压差过小，放空管线过长，无法及时完全泄压，导致在规定时间内无法完成预设的下料重量，出现下料不畅报警，更无法达到工艺要求的总加料量。实施的简易改动为：

a.更换下料陶瓷闸阀阀杆密封填料环为石墨绳；

b.新增过滤网清理催化剂中的杂物以防止堵塞下料管线；

c.增加机械限位，控制下料第2道工艺阀门开度，从而控制下料速度；

d.改变放空管线的放空口至催化剂罐顶，确保放空线路通畅。

2.2 流化不畅问题分析及解决方法

本项目的物料输送系统是动态测量物料的重量，物料在重力的作用下落下时，会对称重传感器有冲击力，造成虚拟增加重量值，进而在每次循环结束后会增加储罐的皮重，在10来次循环过程后，会出现流化不畅报警，实际进入再生器的催化剂已很少，误差过大。实施的简易改动如下：

a.由单点称重传感器改为三角形式的三点称重传感器，增加测量精度；

b.取消现场PLC系统，将现场仪表21点均改为硬线接入DCS系统，系统通过建模运算，消除虚拟增加的重量值；

c.在原流化风管线上新增加带上下游阀的限流孔板，用于限制和调节流化风用量，确保流化状态正常。

2.3 出料不畅问题分析及解决方法

储罐稳定就位后，系统会打开出料蝶阀和出料闸阀，将新鲜催化剂送至再生器，但由于再生器内有一定压力，每次出料结束后，催化剂会倒回至出料闸阀前，影响出料闸阀的打开和出料效果，延长了出料时间，出现出料不畅报警。实施的简易改动如下：

a.在出料闸阀前后和流程中拐弯处新增3条输送风管线，并保持送风压力长期微高于再生器压力，确保出料管线的畅通；

b.改变小型自动加料进再生器的部位，与手动小型加催化剂和助燃剂管线分开，互不影响；

c.新增阀道反吹风，确保阀门开关灵活；

d.将储罐内的联通管线由直口改为喇叭口，出料更迅速。

以上改造方法流程简单，操作方便，功能齐全，加料平稳。只保留DCS系统的小型自动加料器与现场PLC控制的小型加料相比，修改参数更便捷，工艺可及时根据自身需要修改单次加料重量、单次加料时间及每日总加料次数等关键指标，使加料量更易控制且平稳，工人劳动强度

低［3］。

改造后设备耐用性高，故障率低，便于维护。下料、称重、流化、出料及放空等各个环节均已改进，复杂的系统变得更为简洁，通过故障现象判断故障原因的过程更为直观，自改造完毕投用以来仅出现一次阀卡的故障，且该故障短时间能处理好，其他部件运行正常。

本次改造投资少、维护费用低。原来计划再采购一台加料器作为备用，需要30万元左右，每年的维护费用也在七八万元，而改进后的小型加料器每年仅耗费更换阀门填料的费用，仅1万元左右，投资费用明显降低。

3 小型自动加料系统改进后的应用效果

为了更加直观地反映小型自动加料系统改进后的应用效果，选取改进前（2014～2015年）与改进后（2016～2018年）的数据进行对比。应用前后装置的催化剂单耗、平衡催化剂活性和装置总液收对比见表1。对比期间装置无其他工艺改造，且应用的催化剂类型保持不变。

表1 小型自动加料系统改造前后催化装置关键数据对比

从表1中的数据可以看出：

a.改造前装置催化剂单耗较高且无规律，改造后其平均值由1.8kg/t降低至1.7kg/t，且每月催化剂单耗比较稳定；

b.改造前装置平衡催化剂活性较低且波动较大，改造后活性上涨至60%且每月活性比较稳定；

c.改造前装置总液收较低且波动较大，改造后总液收上涨约0.7%且每月总液收比较稳定。

4 结束语

生产运行情况表明，改进后的小型自动加料器可以使新鲜催化剂准确、均匀、平稳地加入系统，降低了现场操作员的工作量，并且有利于催化剂的活性稳定，从而保证装置催化裂化反应的平稳进行，实现降低装置生焦的目的，最终达到提高处理负荷、降低装置综合能耗的效果。另一方面小型自动加料器改造投用后，有助于装置总液收的提高、剂耗的降低，提高了经济效益，经测算预计年增收5千万元。