自動加料系統(tǒng)在350萬噸/年催化裂化裝置的應(yīng)用

吳章柱，鄒 衡，王本鈴，張 磊

（中國石油廣西石化公司生產(chǎn)一部，廣西 欽州 535008）

催化裂化裝置催化劑在生產(chǎn)過程中由于不斷老化、正常的跑損、重金屬污染中毒、磨損等原因造成催化劑活性選擇性下降，為了維持催化劑一定的平衡活性、選擇性，將重金屬含量維持在一定的水平上，便需向再生器中不斷地補充新鮮催化劑。

20世紀80年代前我國的催化裂化裝置采用一種小型加料器[1]，目前仍有部分煉廠使用，該小型加料器是ketjen式加料器，此系統(tǒng)包括一個φ150~200mm的立式密相流化床、φ10~13mm的引出管、看窗和閥門[2]。 在小型自動加料系統(tǒng)中，目前國產(chǎn)的主要有洛陽石油化工工程公司、上海高橋石化公司、九江儀表廠自動加料器等等，國外自動加料系統(tǒng)在中國運用的主要有Consolidated Fluidflo公司和INTERCAT公司的小型自動加料器。這些小型自動加料系統(tǒng)的工作原理都類似，催化劑罐里催化劑經(jīng)過系統(tǒng)的稱重儀稱重后進行流化輸送至再生器，其中稱重方式有氣動和電子式。它們的主要特點是一體型流化罐、柔性管路連接、外部稱重、PLC系統(tǒng)控制。在使用過程中，ketjen式小型加料器采用人工定時操作，加料量不便控制，易堵塞，工人勞動強度較大，裝置的運行隨新鮮催化劑加料量的多少也會有些波動[2]。而一些自動加料器因復(fù)雜的稱重方式而故障率高，柔性管路連接帶來的安全問題，閥門磨損嚴重、易堵等等，給自動加料器長周期運行帶來很大的問題。中國石油廣西石化公司350萬t·a-1重油催化裂化裝置應(yīng)用了天津科林斯凱環(huán)保科技有限公司的小型自動加劑系統(tǒng)，采用區(qū)別以往的稱重方式，使得稱重系統(tǒng)故障率大大減小；進料閥和出料閥采用雙閘板陶瓷耐磨閥，耐磨程度大大提高；運用先進的控制系統(tǒng)大大減少了操作人員的勞動量。在裝置運行兩年期間，期間出現(xiàn)閥門堵塞經(jīng)處理后，已經(jīng)連續(xù)運行將近一年未出現(xiàn)問題，運行效果很好。

1 系統(tǒng)介紹

如圖1所示，每一套輸送單元由計量倉、計量倉進料閥、放空閥、加壓閥、發(fā)送倉、發(fā)送倉進料閥、發(fā)送倉排氣閥、出料閥、輸送氣閥和吹掃氣閥等設(shè)備組成。

圖1 廣西石化催化裂化裝置小型自動加劑系統(tǒng)

它采用正壓密相氣力輸送工藝，可分為5個步驟：（a）計量倉進灰階段計量；（b）倉流化加壓階段；（c）發(fā)送倉進灰階段；（d）發(fā)送倉流化輸送階段；（e）吹掃階段。

控制系統(tǒng)采用西門子（SIEMENS）可編程控制器（PLC）300系列CPU315-2DP配置，控制界面為液晶觸摸控制，置于外操間。該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)每天所需加入量，自動計算出每次輸送時間間隔。自動完成輸送系統(tǒng)的進料、排氣、進氣加壓流化、出料、吹掃、再進料的循環(huán)過程的控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備狀態(tài)顯示、料位監(jiān)視、報警工藝參數(shù)設(shè)定等功能。

2 系統(tǒng)特點

2.1 采用料位測量方式稱重

常規(guī)自動加料系統(tǒng)的測量方式為氣動或電子式稱重儀，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，而本系統(tǒng)通過在計量倉內(nèi)設(shè)置料位計(采用美國DE公司生產(chǎn)的射頻導(dǎo)納料位計)，催化劑由催化劑罐進入計量倉，當(dāng)計量倉內(nèi)催化劑料位達到前期標(biāo)定的額定重量便停止進料，其測量誤差在1%~2%。相比復(fù)雜的氣動和電子稱重儀，結(jié)構(gòu)簡單，故障率低。

2.2 全鋼管連接

在進料段和出料段采用了全鋼管連接，消除了其他類型設(shè)備管線采用軟管連接方式存在的安全隱患，沒有柔性接頭容易爆破問題，安全性大大提高。

2.3 進料、出料、排氣閥門采用雙閘板陶瓷耐磨閥

小型自動加料系統(tǒng)中催化劑在輸送過程中速度快，對閥門磨損嚴重，必須使用耐磨閥。在此系統(tǒng)中采用生產(chǎn)商專有技術(shù)的陶瓷閥芯偏心耐磨物料閥，壽命周期內(nèi)無需更換任何密封件，這種閥門為國內(nèi)公認的應(yīng)用于高磨損粉體輸送方面的閥門之一。其特殊的結(jié)構(gòu)使閥門的阻力更小，采用硬質(zhì)金屬+陶瓷密封，沒有易損件，使用壽命長。

2.4 先進的控制系統(tǒng)

操作員只需通過觸摸屏輸入本班的輸送次數(shù)或輸送量后，系統(tǒng)將由PLC程序控制，自動完成輸送，無需其他人工操作。本系統(tǒng)通過裝在氣源、輸送管路、計量倉和發(fā)送倉的遠傳壓力表，自動計算計量倉與發(fā)送倉壓差、發(fā)送倉與輸送管線壓差來判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)不正常則自動判斷是否出現(xiàn)氣源故障、堵管、輸送時間過長。當(dāng)出現(xiàn)故障時候則自動停止系統(tǒng)，防止故障進一步加大，智能化控制。

3 運行過程中出現(xiàn)的問題

該套系統(tǒng)在兩年的運行時間內(nèi)出現(xiàn)了出料閥閥門卡死、輸送氣閥動力風(fēng)管線被催化劑堵住等故障。

3.1 出料閥閥門卡死

該閥門為氣動閥門，如圖2所示，在運行一段時間后系統(tǒng)因堵管故障無法使用，在外觀無法判斷的情況下，拆掉出料閥門進行檢查，發(fā)現(xiàn)在閥門內(nèi)部儲存著大量催化劑將其堵住無法動作。出現(xiàn)此問題后裝置組將出料閥氣源短接使其保持全開狀態(tài)，沒有了閥門堵塞發(fā)生，運行順暢。但是在出現(xiàn)停風(fēng)緊急情況時再生器高溫催化劑倒流至發(fā)送倉內(nèi)會造成設(shè)備損壞。為此，可將閥門設(shè)計為平時保持常開，當(dāng)裝置發(fā)生停風(fēng)時自動關(guān)閉防止熱催化劑倒流至設(shè)備。系統(tǒng)中計量倉進料閥、發(fā)送倉進料閥和出料閥為同一種閥門，都容易被催化劑堵塞，建議在閥門上加一條吹掃風(fēng)線。閥門是氣缸與閥體盤根一體式的，在系統(tǒng)堵管故障時無法分辨是否是閥門堵塞，哪處閥門故障，需打開系統(tǒng)檢查，若改為氣缸與閥體分體式的則可直接分辨。

圖2 出料閥

3.2 輸送氣閥門被催化劑堵塞

如圖3所示，輸送氣閥門為氣動兩位式閥門，其中動力風(fēng)為一根直徑約為5mm的凈化風(fēng)管，催化劑由于非常細小，很容易進入閥門中的動力風(fēng)管線發(fā)生堵塞。建議在垂直管線上設(shè)置一單向閥防止催化劑倒流。

圖3 輸送氣閥門

3.3 催化劑罐需要一定壓力才能正常進料

在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)從催化劑罐至計量倉進料，需要催化劑罐的壓力達到0.2MPa以上才能正常穩(wěn)定地進料，平時操作中我們一般控制在0.3MPa。而對于350萬t·a-1的催化裝置，需要的新鮮催化劑的量是很大的，所以催化劑罐大約15d左右就需要往里裝載催化劑，就需要將催化劑的0.3MPa的壓力放掉然后抽真空進行裝劑，等裝劑完成后，再打開充壓風(fēng)對催化劑罐進行充壓至0.3MPa，這樣頻繁地對這么大的催化劑罐泄壓充壓，對非凈化風(fēng)是一種浪費。如何進行改造使催化劑罐為常壓狀態(tài)下正常穩(wěn)定地進料至計量倉是一項節(jié)能節(jié)耗的措施，并能大大減少操作人員的工作量。

4 結(jié)語

中國石油廣西石化重油催化裂化從開工至今將近兩年時間，其中自動加料系統(tǒng)在前期出現(xiàn)故障處理之后，在分析了使用過程中存在的問題后，提出了合理的解決方法，已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運行接近1年，通過這1年時間的運行，證明解決方法切實可行，裝置故障率低，運行平穩(wěn)，控制先進，操作簡單，安全可靠。

[1] 陳俊武，曹漢倉.催化裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，1995.321-323.

[2] 蘇秦豫.夏金法.劉丹. LPEC-2型小型催化劑自動加料器的研制[J].煉油設(shè)計，2002，（9）：12-14.