連續(xù)重整催化劑再生裝置典型控制方案分析

周小娜，王雅鴻

(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)

連續(xù)重整催化劑再生裝置典型控制方案分析

周小娜，王雅鴻

(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)

重整催化劑在使用過程中活性會(huì)逐漸下降，催化劑再生是為了保持催化劑的性能良好，使裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。以并列式連續(xù)重整為例，對(duì)連續(xù)重整催化劑再生裝置中的催化劑燒焦控制、催化劑提升控制、氣體密封控制等典型控制方案進(jìn)行了描述和分析，明確了控制器的作用方式，并給出了控制示意圖。

催化劑再生裝置 催化劑燒焦控制 催化劑提升控制 氣體密封

重整催化劑在使用過程中由于積炭、金屬凝聚與熔結(jié)、中毒、結(jié)構(gòu)變化等原因使得活性逐漸下降，積炭、金屬凝聚與熔結(jié)導(dǎo)致的失活可以通過催化劑再生過程使其活性得到恢復(fù)或者部分恢復(fù)，因而催化劑再生是保持催化劑的性能良好，使裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵過程。連續(xù)重整是催化劑連續(xù)再生式催化重整的簡(jiǎn)稱，目前有兩種連續(xù)再生工藝： 一種是軸向重疊式連續(xù)重整工藝；一種是并列式連續(xù)重整工藝。重整催化劑再生過程都包括催化劑再生和催化劑輸送兩個(gè)過程。文中以并列式連續(xù)重整為例，對(duì)連續(xù)重整催化劑再生裝置典型控制方案進(jìn)行了描述和分析。

1 催化劑燒焦控制

并列式連續(xù)重整催化劑燒焦控制主要由燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制和燒焦溫度控制兩部分組成。

1.1氧體積分?jǐn)?shù)控制

催化劑再生燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制的相關(guān)工藝流程如圖1所示，再生器分為燒焦段、氧氯化段和焙燒段，再生循環(huán)氣分3路進(jìn)入再生器，主流路為一段燒焦氣，兩支路氣體分別進(jìn)入氧氯化段和焙燒段。

1) 再生器一段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)的控制與工藝的操作模式有關(guān)，工藝的操作模式分為白燒和黑燒兩種。

a) 白燒。是指在燒焦段燒焦后的催化劑碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.2%以下，可以進(jìn)入氧體積分?jǐn)?shù)高的氧氯化段和焙燒段進(jìn)行后續(xù)再生處理，此時(shí)再生器燒焦段的注入空氣是來自氧氯化段，此時(shí)UV-3016閥門打開，UV-3017閥門關(guān)閉，主氧體積分?jǐn)?shù)控制器AIC-3002控制一段燒焦氣氧體積分?jǐn)?shù)，使之穩(wěn)定在0.8%，其控制輸出作為焙燒支路的副氧體積分?jǐn)?shù)控制器AIC-3007的設(shè)定值，使其氧體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在9%，副氧體積分?jǐn)?shù)控制器的控制輸出作為注入空氣的流量控制回路FIC-3012的設(shè)定值。

b) 黑燒。即黑催化燒焦，一般在開工初期催化劑碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3.5%以上，為防止燒焦不徹底、積碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的催化劑進(jìn)入氧體積分?jǐn)?shù)高的氧氯化段和焙燒段，此時(shí)UV-3016閥門關(guān)閉，氧氯化段和焙燒段不通空氣，UV-3017閥門打開，再生器燒焦段通過空氣壓縮機(jī)出口的1根黑燒線來補(bǔ)充空氣；主氧體積分?jǐn)?shù)控制器AIC-3002的控制輸出直接作為注入空氣的流量控制回路FIC-3012的設(shè)定值。白燒和黑燒采用HS-3006選擇控制，工藝聯(lián)鎖觸發(fā)時(shí)，由DCS自動(dòng)選擇黑燒模式，如須切換到白燒模式，需操作工確認(rèn)后，再人為切換。一段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制系統(tǒng)示意如圖2所示。

2) 二段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制是以再生器燒焦氣體出口氧體積分?jǐn)?shù)控制器AIC-3003的控制輸出作為二段燒焦氣補(bǔ)氧空氣的流量控制副回路FIC-3008的設(shè)定值進(jìn)行串級(jí)調(diào)節(jié)，其控制目標(biāo)是保持再生燒焦后氣體的氧體積分?jǐn)?shù)在0.2%，以確保催化劑完全除焦。二段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制系統(tǒng)示意如圖3所示。

圖1 催化劑再生燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制工藝流程

圖2 一段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制系統(tǒng)示意

圖3 二段燒焦氧體積分?jǐn)?shù)控制系統(tǒng)示意

1.2燒焦溫度控制

燒焦溫度控制主要包括一段燒焦入口的溫度控制、二段燒焦入口的溫度控制和還原罐入口的溫度控制，其中一段燒焦氣和還原氫氣的2路溫度由電加熱器控制，二段燒焦氣的溫度由急冷閥控制，這里均為常規(guī)控制，在此不再贅述。

2 催化劑提升控制

催化劑連續(xù)再生，一方面靠催化劑的自身重力，在再生器或反應(yīng)器中由上往下移動(dòng)；另一方面氫氣或者氮?dú)庾鳛榇呋瘎┨嵘到y(tǒng)的載體，將催化劑從每個(gè)反應(yīng)器的底部送到下一個(gè)反應(yīng)器或再生器的頂部，二段催化劑提升控制工藝流程如圖4所示。提升載氣分2路進(jìn)入特制的提升器內(nèi)，一次風(fēng)即松動(dòng)風(fēng)由底部進(jìn)入，提供克服催化劑重力的速度頭；二次風(fēng)由側(cè)面吹入，為提升風(fēng)。在總提升風(fēng)量一定的條件下，改變二次風(fēng)量可改變提升管輸送差壓，從而改變催化劑提升量。

催化劑的提升采用上部料斗的料位控制LIC-3018與提升器提升差壓PDIC-3055串級(jí)控制的方案，該方案可以使控制鏈上各環(huán)節(jié)能實(shí)現(xiàn)均勻調(diào)節(jié)，平衡控制，避免提升速度不匹配導(dǎo)致的提升中斷。催化劑提升控制系統(tǒng)示意如圖5所示。

3 氣體密封控制

連續(xù)重整催化劑在再生過程中同時(shí)處于氫氣和氧氣兩種氣體環(huán)境中，為防止氫氣和氧氣混合發(fā)

生爆炸，因而需要多處利用差壓進(jìn)行氣體的密封。

圖4 二段催化劑提升控制工藝流程

圖5 催化劑提升控制系統(tǒng)示意

3.1再生部分的密封控制

再生部分氣體密封工藝流程如圖6所示。再生器的密封包括再生器頂部的壓力密封、燒焦段和氧氯化段的壓力密封、再生器底部的壓力密封3個(gè)部分。

圖6 再生部分氣體密封工藝流程

再生器頂部壓力密封的目的是防止氧體積分?jǐn)?shù)高的再生氣上竄到閉鎖料斗，采用再生器頂部與一段燒焦氣入口差壓控制的方案，控制器PDIC-3017作用方式為反作用，當(dāng)差壓變大時(shí)關(guān)小補(bǔ)氮閥PDV-3017，當(dāng)差壓變小時(shí)開大補(bǔ)氮閥PDV-3017，該控制為單回路控制。

燒焦段和氧氯化段的壓力密封是防止氧體積分?jǐn)?shù)高的氧氯化段氣體上竄到燒焦段，采用燒焦段和氧氯化段的差壓分程控制的方案，當(dāng)差壓變大時(shí)，關(guān)小氧氯化段氣體出口閥PDV-3025B，閥門氣源故障位置為FO，控制器PDIC-3025應(yīng)選擇正作用；當(dāng)差壓減小時(shí)，關(guān)小燒焦段氣體出口閥PDV-3025A，閥門氣源故障位置為FO，控制器應(yīng)選擇反作用，但控制器只能選擇一種作用，為了解決該矛盾，設(shè)計(jì)中將控制器選擇為正作用，同時(shí)DCS輸出至燒焦段氣體出口閥PDV-3025A的AO做一次反向，控制系統(tǒng)示意如圖7所示。

再生器底部的壓力密封是防止氧體積分?jǐn)?shù)高的再生氣下竄到1號(hào)下部料斗，采用再生器底部與1號(hào)下部料斗差壓控制的方案，控制器PDIC-3048作用方式為反作用，當(dāng)差壓變大時(shí)，關(guān)小補(bǔ)氮閥PDV-3048；當(dāng)差壓變小時(shí)，開大補(bǔ)氮閥PDV-3048。

圖7 燒焦段、氧氯化段壓力密封控制系統(tǒng)示意

3.2反應(yīng)部分的密封控制

反應(yīng)部分氣體密封工藝流程如圖8所示，反應(yīng)器的密封包括還原段與1號(hào)上部料斗的壓力密封、還原段與第一反應(yīng)器的壓力密封、5號(hào)提升器與上部緩沖罐的壓力密封。

1) 還原段與1號(hào)上部料斗的壓力密封控制是防止還原段的氫氣上竄到1號(hào)上部料斗，采用還原段與1號(hào)上部料斗差壓控制的方案，控制器PDIC-3058作用方式為正作用，當(dāng)差壓變大時(shí)，開大粉塵收集器閥門PDV-3058；當(dāng)差壓變小時(shí)，關(guān)小粉塵收集器閥門PDV-3058。

2) 還原段與第一反應(yīng)器的壓力密封是防止第一反應(yīng)器的進(jìn)料進(jìn)入還原罐，采用還原段與第一反應(yīng)器差壓控制的方案，控制器PDIC-3061作用方式為正作用，當(dāng)差壓變大時(shí)，開大氫氣出口閥門PDV-3061；當(dāng)差壓變小時(shí)，關(guān)小氫氣出口閥門PDV-3061。

3) 第5號(hào)提升器與上部緩沖罐的壓力密封是保持5號(hào)提升線的穩(wěn)定，采用第5號(hào)提升器與上部緩沖罐差壓控制的方案，控制器PDIC-3087作用方式為正作用，當(dāng)差壓變大時(shí)，開大上部緩沖罐的氮?dú)忾y門PDV-3087；當(dāng)差壓變小時(shí)，關(guān)小上部緩沖罐的氮?dú)忾y門PDV-3087。

反應(yīng)部分的壓力密封控制均為單回路控制，控制系統(tǒng)圖不再贅述。

圖8 反應(yīng)部分氣體密封工藝流程

4 結(jié)束語

催化劑再生是保證連續(xù)重整裝置良好運(yùn)行的關(guān)鍵過程，為了保證催化劑再生裝置乃至整個(gè)連續(xù)重整裝置的良好運(yùn)行，選用合理、成熟、先進(jìn)的控制方案至關(guān)重要。

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天津市協(xié)力自動(dòng)化工程有限公司

天津市南開區(qū)華苑產(chǎn)業(yè)園區(qū)榕苑路15號(hào)8號(hào)樓

A座101

電話： 022-27415555,23361069

網(wǎng)址： www.shelly.com.cn

郵箱： shelly-tianjin@vip.sina.com

防護(hù)儀表

上海辰竹儀表有限公司

上海市松江區(qū)民益路201號(hào)6號(hào)樓

電話： 400-881-0780

網(wǎng)址： www.chenzhu-inst.com

郵箱： chenzhu@chenzhu-inst.com

南京菲尼克斯電氣有限公司

南京市江寧區(qū)菲尼克斯路36號(hào)

電話： 025-52121888

網(wǎng)址： www.phoenixcontact.com.cn

魏德米勒電聯(lián)接(上海)有限公司

上海市裕通路100號(hào)寶礦洲際商務(wù)中心25樓

電話： 021-22195008

網(wǎng)址： www.weidmueller.com.cn

浙江中控自動(dòng)化儀表有限公司

杭州市濱江區(qū)網(wǎng)商路272號(hào)中控軟件園A3

電話： 0571- 86667888

網(wǎng)址： www.supconauto.com

上海雷迅防雷技術(shù)有限公司

廣州市番禺區(qū)鐘村工業(yè)A區(qū)鐘盛路112號(hào)福美產(chǎn)業(yè)園

1號(hào)廠房2層

全國(guó)統(tǒng)一服務(wù)熱線：400-880-2014

網(wǎng)址：http://www.asp.com.cn

郵箱：marketing@asplx.com

振動(dòng)監(jiān)測(cè)

沈陽振科儀表有限公司

沈陽市渾南新區(qū)新隆街7號(hào)206室

電話： 024-83786099/83786199

網(wǎng)址： www.vibrotech.cn

郵箱： sales@vibrotech.cn

變頻器及電源

施耐德電氣(中國(guó))有限公司

網(wǎng)址： www.schneider-electric.com

變送器

重慶橫河川儀有限公司

重慶市北部新區(qū)黃山大道中段61號(hào)

電話： 023-68222603

網(wǎng)址： www.cys.com.cn

郵箱： eja@cys.com.cn

無紙記錄儀

福建順昌虹潤(rùn)精密儀器有限公司

福建省順昌縣城南路45號(hào)虹融科技園

業(yè)務(wù)熱線： 0599-7852831,7824366,7821390,7857658

技術(shù)熱線： 0599-7857921,7852057

郵箱： hrgs@hrgs.com.cn

網(wǎng)址： WWW.HRGS.COM.CN,WWW.NHRGS.COM

廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司

廈門市火炬高新區(qū)火炬北路17號(hào)宇電大廈

電話： 400-880-9029

網(wǎng)址： www.yudian.com

輔助設(shè)備

廣州虹科電子科技有限公司

廣東省廣州市天河區(qū)五山路華南理工大學(xué)國(guó)家科技園2號(hào)樓504-505室

電話： 020-38743032

網(wǎng)址： www.hkaco.com

郵箱： sales@hkaco.com

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，山東濰坊人，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)控制科學(xué)與工程專業(yè)，從事儀表及自控設(shè)計(jì)工作，任工程師。