催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)控制及改進(jìn)方案探究

亓玉坤 泥吉磊(青島安邦煉化有限公司 266111)

引言

隨著我們汽車工業(yè)的發(fā)展，汽油需求量也是日益增長。我國的商品汽油中約80%和商品柴油約30%都是由催化裂化工藝生產(chǎn)。為了使燃油經(jīng)濟(jì)性得到提高，在實(shí)際生產(chǎn)中催化裂化工藝有著重要的意義，對其工藝的研究也很有價(jià)值。在居高的原油價(jià)格下，如何使用低廉原料加工出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，是煉化企業(yè)的最為關(guān)心的問題。因此，要加強(qiáng)催化裂化新技術(shù)的開發(fā)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的效益，這也是持續(xù)發(fā)展煉化企業(yè)的重要戰(zhàn)略措施。

一、反應(yīng)再生系統(tǒng)控制現(xiàn)狀

反應(yīng)系統(tǒng)

催化裂化裝置的核心就是反應(yīng)-再生系統(tǒng)。該系統(tǒng)分別由反應(yīng)部分和再生部分兩大部分組成。反應(yīng)部分的主要構(gòu)成有：

1.預(yù)提升段設(shè)置在提升管下端，使用干氣或蒸汽也可混合兩者使用作為提升介質(zhì)。這樣做的目的是加速再生器的再生催化劑的作用，使其均勻分布，提供一個(gè)理想的環(huán)境使催化劑能充分接觸原料并反應(yīng)；

2.根據(jù)回?zé)捰?、油漿、原料油的性質(zhì)不同，進(jìn)行多層進(jìn)料噴嘴設(shè)置，進(jìn)料位置和噴嘴形式的選擇要恰當(dāng)，這樣對霧化效果的改善、產(chǎn)品收率的提高都有重要意義；

3.提升管溫度控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料量、原料預(yù)熱溫度、催化劑循環(huán)量對提升管各個(gè)部分達(dá)到溫度可控，也可注入終止劑在上部、注入汽油在提升管下部對提升管反應(yīng)時(shí)間和出口溫度進(jìn)行控制；

4.安裝油氣分離系統(tǒng)在提升管出口，這樣就可以快速分離反應(yīng)后的催化劑與裂化油氣，可以節(jié)省二次反應(yīng)，油氣快速分離沉降器進(jìn)入了分餾塔；

5.汽提段，在沉降器內(nèi)回收旋風(fēng)分離器分離出的催化劑，在汽提段內(nèi)將夾帶的油氣用過熱蒸汽置換出來后進(jìn)入再生器；

6.注入金屬鈍化劑設(shè)施，原料中重金屬根據(jù)的不同的種類和含量，對鈍化劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，要防止催化劑中毒事件發(fā)生。

再生部分

再生器的作用是把結(jié)焦催化劑上的焦炭燒去使催化劑的活性，需的熱量得以恢復(fù)。

1.設(shè)輔助燃燒室在再生器內(nèi)，用于在生產(chǎn)過程中主風(fēng)加熱、升溫再生器；

2.主風(fēng)分布板，再生器內(nèi)安裝主風(fēng)分布裝置實(shí)現(xiàn)布風(fēng)合理，使催化劑再生和流化效果正常；

3.再生器內(nèi)安裝兩級旋風(fēng)分離器，用于固氣分離，可以有效的防止催化劑損失；

4.安裝外取熱器或者內(nèi)取熱器，把再生燒焦過程產(chǎn)生的過剩熱量取走，以控制再生溫度；

5.安裝裝卸催化劑設(shè)施，用于正常工況下和設(shè)備啟停階段，根據(jù)催化劑的活性變化情況，及時(shí)更新催化劑，使催化劑平衡活性得到合理控制；

6.再生器燒焦罐溫度切換控制外取熱下滑閥與外取熱器流化風(fēng)流量串級，燒焦速率與再生煙氣氧分壓成正比，氧分壓是再生壓力與再生煙氣氧分子體積分?jǐn)?shù)的乘積。所以提高再生壓力可以提高燒焦速率。

二、反應(yīng)再生控制系統(tǒng)改進(jìn)

1.控制系統(tǒng)平衡

控制物料平衡，物料平衡是指各種物料進(jìn)入與排出反應(yīng)-再生系統(tǒng)的平衡，如單程轉(zhuǎn)化率與回?zé)捰捅?、原料與產(chǎn)品、燒焦與生焦、催化劑的損失與補(bǔ)充、供氧與需氧、氣壓機(jī)能力和氣體產(chǎn)量的平衡等。

熱平衡是指反應(yīng)供熱和需熱之間的平衡，提供反應(yīng)所需熱量的主要途徑是通過催化劑把再生器燒焦放出的熱量循環(huán)傳遞到反應(yīng)器，因此再生器和反應(yīng)器應(yīng)保持供熱和需熱的平衡，才能使反應(yīng)溫度和再升溫度得到。根據(jù)原料油性質(zhì)、對轉(zhuǎn)化率的要求、生成方案和再生形式及燒焦放熱速度的要求，并且綜合考慮設(shè)備取熱情況和主風(fēng)量的影響來確定反應(yīng)溫度和再生溫度，在操作中控制反應(yīng)溫度。最終使得再生器中再升溫度之間達(dá)到熱平衡結(jié)果。

2.反應(yīng)-再生系統(tǒng)的控制方案

目前，有關(guān)催化裂化的控制方案幾乎都是對反應(yīng)溫度、反應(yīng)器藏量、再生器藏量、再生溫度、再生器壓力進(jìn)行策略控制，這說明問題不是控制方案選擇的不合理，而是理想化的設(shè)計(jì)方案與實(shí)際生產(chǎn)過程中現(xiàn)場條件發(fā)生較大的偏差?，F(xiàn)將改進(jìn)措施分析如下：

(1)低選控制的低選條件分析與改進(jìn)

改進(jìn)現(xiàn)場儀表的安裝、檢測條件，完善現(xiàn)場儀表的檢測性能，提高現(xiàn)場儀表的可靠性和可重復(fù)性，為控制創(chuàng)造基礎(chǔ)條件；改進(jìn)組態(tài)方式，增加控制手段，實(shí)現(xiàn)兩器平衡的多手段控制，對提高兩器正常流化將起著重要的作用。利用反應(yīng)器藏量(沉降器料位)料封可防止催化劑倒流的特點(diǎn)，以沉降器料位作為控制的低選條件，同樣也可以起到兩器平衡的保護(hù)功能；以各斜管推動(dòng)力為參考值，在低選條件儀表失靈的情況下，把控制改為軟開關(guān)切換控制，由操作工自主選擇提升管出口溫度(料位)或滑閥壓降控制滑閥的開度，當(dāng)?shù)瓦x條件滿足時(shí)，再切換回原有控制模式。

(2)提升管流化催化裂化

在加熱爐入口新鮮原料和回?zé)捰蛥R合，在加熱爐內(nèi)溫度升至360～400℃，與高溫再生催化劑在提升管底部相遇，全部立即氣化，并以極快的速度通過提升管反應(yīng)器，反應(yīng)時(shí)間為3～4s，反應(yīng)溫度為470～530℃。設(shè)兩個(gè)以上的進(jìn)料點(diǎn)在提升管下部不同的高度，使原料和回?zé)捰驮谔嵘軆?nèi)停留的時(shí)間有差異，經(jīng)過頂部傘帽反應(yīng)后的油氣快速分離，大部分催化劑被迅速分離出，經(jīng)兩級旋風(fēng)分離器油氣與其攜帶的少量催化劑在此分出，經(jīng)原料油噴嘴排出部分催化劑，進(jìn)入分餾塔。

結(jié)束語

催化裂化工藝具有輕質(zhì)產(chǎn)品收率高、較少投資、原料適應(yīng)性強(qiáng)、較低操作費(fèi)用、技術(shù)較成熟的優(yōu)點(diǎn)，可以為煉油企業(yè)提供利潤來源。同時(shí)還要進(jìn)一步加大現(xiàn)場儀表運(yùn)行條件的改善，徹底地整改反吹風(fēng)帶水，取壓點(diǎn)堵塞等基礎(chǔ)設(shè)施，滿足現(xiàn)場儀表的運(yùn)行環(huán)境，提高現(xiàn)場儀表的可靠性和穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步提高裝置的自動(dòng)化水平，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，為裝置的平穩(wěn)、優(yōu)化操作創(chuàng)造條件。

[1]·王歡歡．新能源在汽車動(dòng)力裝置中的延伸開發(fā)．[J]．科技導(dǎo)刊，2014(2)：5-7.

[2]·劉洋．催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)控制技術(shù)改進(jìn)．[D]．山東科技大學(xué)碩士論文，2013年.