自動(dòng)加料系統(tǒng)在350萬(wàn)噸/年催化裂化裝置的應(yīng)用

吳章柱，鄒 衡，王本鈴，張 磊

（中國(guó)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(guò)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(bǔ)充新鮮催化劑。

20世紀(jì)80年代前我國(guó)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(gè)φ150~200mm的立式密相流化床、φ10~13mm的引出管、看窗和閥門(mén)[2]。 在小型自動(dòng)加料系統(tǒng)中，目前國(guó)產(chǎn)的主要有洛陽(yáng)石油化工工程公司、上海高橋石化公司、九江儀表廠自動(dòng)加料器等等，國(guó)外自動(dòng)加料系統(tǒng)在中國(guó)運(yùn)用的主要有Consolidated Fluidflo公司和INTERCAT公司的小型自動(dòng)加料器。這些小型自動(dòng)加料系統(tǒng)的工作原理都類(lèi)似，催化劑罐里催化劑經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的稱重儀稱重后進(jìn)行流化輸送至再生器，其中稱重方式有氣動(dòng)和電子式。它們的主要特點(diǎn)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(guò)程中，ketjen式小型加料器采用人工定時(shí)操作，加料量不便控制，易堵塞，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，裝置的運(yùn)行隨新鮮催化劑加料量的多少也會(huì)有些波動(dòng)[2]。而一些自動(dòng)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(lái)的安全問(wèn)題，閥門(mén)磨損嚴(yán)重、易堵等等，給自動(dòng)加料器長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來(lái)很大的問(wèn)題。中國(guó)石油廣西石化公司350萬(wàn)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(dòng)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??；進(jìn)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(yùn)用先進(jìn)的控制系統(tǒng)大大減少了操作人員的勞動(dòng)量。在裝置運(yùn)行兩年期間，期間出現(xiàn)閥門(mén)堵塞經(jīng)處理后，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行將近一年未出現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)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(jì)量倉(cāng)、計(jì)量倉(cāng)進(jìn)料閥、放空閥、加壓閥、發(fā)送倉(cāng)、發(fā)送倉(cāng)進(jìn)料閥、發(fā)送倉(cāng)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(dòng)加劑系統(tǒng)

它采用正壓密相氣力輸送工藝，可分為5個(gè)步驟：（a）計(jì)量倉(cāng)進(jìn)灰階段計(jì)量；（b）倉(cāng)流化加壓階段；（c）發(fā)送倉(cāng)進(jìn)灰階段；（d）發(fā)送倉(cāng)流化輸送階段；（e）吹掃階段。

控制系統(tǒng)采用西門(mén)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(dòng)計(jì)算出每次輸送時(shí)間間隔。自動(dòng)完成輸送系統(tǒng)的進(jìn)料、排氣、進(jìn)氣加壓流化、出料、吹掃、再進(jìn)料的循環(huán)過(guò)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(bào)警工藝參數(shù)設(shè)定等功能。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 采用料位測(cè)量方式稱重

常規(guī)自動(dòng)加料系統(tǒng)的測(cè)量方式為氣動(dòng)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(guò)在計(jì)量倉(cāng)內(nèi)設(shè)置料位計(jì)(采用美國(guó)DE公司生產(chǎn)的射頻導(dǎo)納料位計(jì))，催化劑由催化劑罐進(jìn)入計(jì)量倉(cāng)，當(dāng)計(jì)量倉(cāng)內(nèi)催化劑料位達(dá)到前期標(biāo)定的額定重量便停止進(jìn)料，其測(cè)量誤差在1%~2%。相比復(fù)雜的氣動(dòng)和電子稱重儀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低。

2.2 全鋼管連接

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

2.3 進(jìn)料、出料、排氣閥門(mén)采用雙閘板陶瓷耐磨閥

小型自動(dòng)加料系統(tǒng)中催化劑在輸送過(guò)程中速度快，對(duì)閥門(mén)磨損嚴(yán)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(wú)需更換任何密封件，這種閥門(mén)為國(guó)內(nèi)公認(rèn)的應(yīng)用于高磨損粉體輸送方面的閥門(mén)之一。其特殊的結(jié)構(gòu)使閥門(mén)的阻力更小，采用硬質(zhì)金屬+陶瓷密封，沒(méi)有易損件，使用壽命長(zhǎng)。

2.4 先進(jìn)的控制系統(tǒng)

操作員只需通過(guò)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(dòng)完成輸送，無(wú)需其他人工操作。本系統(tǒng)通過(guò)裝在氣源、輸送管路、計(jì)量倉(cāng)和發(fā)送倉(cāng)的遠(yuǎn)傳壓力表，自動(dòng)計(jì)算計(jì)量倉(cāng)與發(fā)送倉(cāng)壓差、發(fā)送倉(cāng)與輸送管線壓差來(lái)判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)不正常則自動(dòng)判斷是否出現(xiàn)氣源故障、堵管、輸送時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)候則自動(dòng)停止系統(tǒng)，防止故障進(jìn)一步加大，智能化控制。

3 運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

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

3.1 出料閥閥門(mén)卡死

該閥門(mén)為氣動(dòng)閥門(mén)，如圖2所示，在運(yùn)行一段時(shí)間后系統(tǒng)因堵管故障無(wú)法使用，在外觀無(wú)法判斷的情況下，拆掉出料閥門(mén)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在閥門(mén)內(nèi)部?jī)?chǔ)存著大量催化劑將其堵住無(wú)法動(dòng)作。出現(xiàn)此問(wèn)題后裝置組將出料閥氣源短接使其保持全開(kāi)狀態(tài)，沒(méi)有了閥門(mén)堵塞發(fā)生，運(yùn)行順暢。但是在出現(xiàn)停風(fēng)緊急情況時(shí)再生器高溫催化劑倒流至發(fā)送倉(cāng)內(nèi)會(huì)造成設(shè)備損壞。為此，可將閥門(mén)設(shè)計(jì)為平時(shí)保持常開(kāi)，當(dāng)裝置發(fā)生停風(fēng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉防止熱催化劑倒流至設(shè)備。系統(tǒng)中計(jì)量倉(cāng)進(jìn)料閥、發(fā)送倉(cāng)進(jìn)料閥和出料閥為同一種閥門(mén)，都容易被催化劑堵塞，建議在閥門(mén)上加一條吹掃風(fēng)線。閥門(mén)是氣缸與閥體盤(pán)根一體式的，在系統(tǒng)堵管故障時(shí)無(wú)法分辨是否是閥門(mén)堵塞，哪處閥門(mén)故障，需打開(kāi)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(mén)被催化劑堵塞

如圖3所示，輸送氣閥門(mén)為氣動(dòng)兩位式閥門(mén)，其中動(dòng)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(xì)小，很容易進(jìn)入閥門(mén)中的動(dòng)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(mén)

3.3 催化劑罐需要一定壓力才能正常進(jìn)料

在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)從催化劑罐至計(jì)量倉(cāng)進(jìn)料，需要催化劑罐的壓力達(dá)到0.2MPa以上才能正常穩(wěn)定地進(jìn)料，平時(shí)操作中我們一般控制在0.3MPa。而對(duì)于350萬(wàn)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(jìn)行裝劑，等裝劑完成后，再打開(kāi)充壓風(fēng)對(duì)催化劑罐進(jìn)行充壓至0.3MPa，這樣頻繁地對(duì)這么大的催化劑罐泄壓充壓，對(duì)非凈化風(fēng)是一種浪費(fèi)。如何進(jìn)行改造使催化劑罐為常壓狀態(tài)下正常穩(wěn)定地進(jìn)料至計(jì)量倉(cāng)是一項(xiàng)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(yǔ)

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

[1] 陳俊武，曹漢倉(cāng).催化裂化工藝與工程[M].北京：中國(guó)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(dòng)加料器的研制[J].煉油設(shè)計(jì)，2002，（9）：12-14.