催化裂化裝置操作的哲學(xué)思考

茍俊杰（青海油田格爾木煉油廠，青海 海西 816400）

催化裂化裝置是整個煉廠平穩(wěn)運行的錨舵，常常起到牽一發(fā)而動全身的作用，而催化裂化裝置又以其設(shè)備眾多、工藝復(fù)雜、上下游裝置銜接密切、操作難度大而著稱。催化裂化裝置中任何崗位任何參數(shù)都不是簡單孤立的，整個催化是一個有機的整體，操作的調(diào)整也絕不是一蹴而就的。作為實際的操作者，我們有必要認(rèn)真的探討和總結(jié)一下催化裂化實際操作當(dāng)中寶貴的經(jīng)驗和技巧。

格爾木煉油廠重油催化裂化裝置設(shè)計處理量為90×104t/a，最小處理量72×104t/a，年開工8400小時。所使用的原料油為大于460℃的減壓渣油，產(chǎn)品方案為多產(chǎn)油品方案。現(xiàn)以格爾木煉油廠催化裂化裝置為例，結(jié)合一線主操人員實際操作經(jīng)驗，從物理、數(shù)學(xué)、概率和哲學(xué)方面簡單分析和探討催化裂化裝置操作當(dāng)中一些規(guī)律和技巧。

1 “慣性理論”在催化裂化操作中的體現(xiàn)與影響。

慣性定律即牛頓第一定律(Newton's First Law,or Law of Inertia)，慣性是物體保持其原有運動狀態(tài)（運動或靜止）的能力，是物體的一種固有屬性，即有質(zhì)量的物體皆有慣性。當(dāng)有外力施加于物體時，慣性表現(xiàn)為對其運動狀態(tài)變化的一種阻抗能力，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。在催化裂化的日常操作中，細(xì)心觀察就能感受到慣性對于操作的影響無處不在。

在催化裂化操作中，反再系統(tǒng)中的主要介質(zhì)有催化裂化催化劑、主風(fēng)（主要為氮氣和氧氣）、焦炭、混合油氣、煙氣、蒸汽等，不管這些介質(zhì)是什么種類什么性狀，它們都是物質(zhì)的，都是有質(zhì)量的，因此這些介質(zhì)本身都是有慣性的。當(dāng)操作達(dá)到相對穩(wěn)態(tài)時，可以看做外界影響因素對反再系統(tǒng)操作的合力為零，如果各個參數(shù)都在要求的指標(biāo)內(nèi)，這種平衡狀態(tài)就是我們所要追求的平穩(wěn)操作。在這種穩(wěn)態(tài)下，引入變量即可觀察到系統(tǒng)慣性發(fā)生的作用。下圖為格爾木煉油廠催化裂化裝置反再操作畫面，我們結(jié)合此操作畫面來說明問題。

1.1反應(yīng)溫度TICA1030。反應(yīng)溫度是催化裂化操作中很重要的一個指標(biāo)，它的主要影響因素有（1）處理量（2）原料性質(zhì)（3）原料帶水量（4）回?zé)捰突責(zé)捔浚?）床層溫度（6）再滑閥開度（7）終止劑量（8）兩器差壓。除了這些主要影響因素，操作畫面上的任何一個參數(shù)都會對反應(yīng)溫度造成影響，只不過影響是間接的。反應(yīng)溫度穩(wěn)態(tài)下，引入能夠改變它的變量，此時系統(tǒng)慣性就會發(fā)生作用，有一種維持原來運動狀態(tài)的力量主動來抵觸變量，使其盡可能的維持原來的反應(yīng)溫度。假如變量是再滑閥開度，再滑閥開大，反應(yīng)溫度會有升高的趨勢，系統(tǒng)慣性體現(xiàn)在兩器差壓PDTA106將會變小，增大再生線路流化阻力阻礙反應(yīng)溫度的上升。如果兩器差壓相對比較小，這就是為什么有的時候，即使小幅開了再滑閥反應(yīng)溫度也不會有明顯的上升，因為引入的變量所能提供的力量不夠強大，不足以克服系統(tǒng)慣性，類似于推動力小于最大靜摩擦力，物體運動狀態(tài)還不足以發(fā)生改變。我們還需要配合氣壓機提速的操作，進(jìn)一步引入能夠提高反應(yīng)溫度的力量，使其最終發(fā)生我們想要的改變。如引入的變量是二再床溫，當(dāng)床溫變低，反應(yīng)溫度會有下降的趨勢，系統(tǒng)慣性為了阻礙反應(yīng)溫度的下降，兩器差壓將會升高以此增大再生線路推動力，在再滑閥閥位不變的情況下增大催化劑流速進(jìn)而增大劑油比，使反應(yīng)溫度盡可能的維持原來相對比較高的水平，反之亦然。

1.2兩器差壓PDTA106。這個參數(shù)可以說是整個催化裂化裝置最重要切最敏感的一個參數(shù)。一二再壓力單位為MP，兩器差壓的單位為mmH2O，mmH2O在數(shù)值上比MP擴大了105倍，如此的放大效應(yīng)使任何的一點波動都能夠反應(yīng)到兩器差壓這個參數(shù)上。當(dāng)我們一一引入所有能夠增大兩器差壓的變量時，例如氣壓機提速，二再床溫降低，主風(fēng)增大二再壓力升高等等，系統(tǒng)慣性為了維持原來相對比較小的兩器差壓內(nèi)在會發(fā)生一系列反應(yīng)變化，將要增大的兩器差壓必定會增大再生線路上的推動力，增大劑油比，使催化裂化反應(yīng)更加充分以此產(chǎn)生更多的油氣分子來填補即將增大的差壓。當(dāng)我們逐一引入所有能夠減小兩器差壓的變量時，例如氣壓機降速，二再床溫升高，汽提蒸汽量增大，原料油變重，分餾塔底液位升高等等，這些能夠使兩器差壓變小的因素都會使再生線路阻力增大，推動力減小，催化劑流速變慢，減小的劑油比使原料油不能充分的反應(yīng)以此來抵消將要減小的兩器差壓。

1.3系統(tǒng)慣性的存在，對現(xiàn)實操作的指導(dǎo)意義。以上事例只是絕大參數(shù)當(dāng)中的一小部分，由于篇幅所限不能一一例舉。實際操作中，絕大多數(shù)參數(shù)對于將要到來的變化首先會發(fā)生一個抵觸作用，來盡可能的維持過去的狀態(tài)，這就是系統(tǒng)慣性。在系統(tǒng)慣性所能夠承受的范圍內(nèi)，系統(tǒng)能夠自發(fā)的消耗掉一些相對比較小的變量，而系統(tǒng)參數(shù)不發(fā)生特別大的波動，即在我們的指標(biāo)范圍內(nèi)。這就是一個裝置的操作彈性。這也解釋了為什么設(shè)計處理量越大的裝置反而會相對更平穩(wěn)的運行，更大的物料更多的介質(zhì)意味著更大的質(zhì)量和更大的慣性，其抗干擾能力越強。在實際操作中，系統(tǒng)慣性是可以克服的，否則，我們就得不到我們想要的調(diào)整結(jié)果。在調(diào)整過程中，由于慣性的存在，我們一而再再而三的連續(xù)調(diào)整也許沒有立刻收獲到我們想要的結(jié)果，但所有的調(diào)整力量一旦突破了最大靜摩擦力，調(diào)整的效果就會來的比較猛烈，甚至超過我們想要的。因此在實際操作中，調(diào)整的力量要盡可能的收放有度，在系統(tǒng)運行狀態(tài)沒有改變之前，需要我們連續(xù)引入變量，當(dāng)系統(tǒng)運行狀態(tài)一旦發(fā)生改變，我們需要及時撤出變量，防止調(diào)整過度。

2 正態(tài)分布在裝置操作中的意義

正態(tài)分布（Normal distribution）又名高斯分布（Gaussian distribution），是一個在數(shù)學(xué)、物理及工程等領(lǐng)域都非常重要的概率分布，在統(tǒng)計學(xué)的許多方面有著重大的影響力。

我們催化裂化的操作，很多方面都符合正態(tài)分布，即使不是一個標(biāo)準(zhǔn)的正太分布曲線也是一個和正態(tài)分布曲線相類似的曲線，即使函數(shù)關(guān)系只有正態(tài)分布曲線的一半，乃至是負(fù)數(shù)，對函數(shù)取絕對值后也會得到一個類似的正態(tài)分布曲線。比如催化劑活性對產(chǎn)品分布的影響，反應(yīng)溫度對于輕質(zhì)油收率的影響，一套裝置的加工量和能耗的關(guān)系，甚至是閥門開度對于介質(zhì)流量的影響。一套裝置建成投產(chǎn)，相當(dāng)于數(shù)學(xué)模型已定，裝置的運行是由無數(shù)變量組成，我們要做的就是通過長期生產(chǎn)實踐找到裝置正常平穩(wěn)運行所能達(dá)到的安全、經(jīng)濟(jì)最大化和人力消耗的最小化。

3 蝴蝶效應(yīng)在催化裂化裝置操作中的體現(xiàn)

蝴蝶效應(yīng)（The Butterfly Effect）是指在一個動力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能帶動整個系統(tǒng)的長期的巨大的連鎖反應(yīng)。催化裂化裝置是一個有機的整體，不同崗位之間，繁復(fù)的參數(shù)之間都不是孤立的。每一個參數(shù)的變化都不是無緣無故的，背后都有它必然的原因，每一個參數(shù)的變化也都會對其他參數(shù)造成影響，只是這種影響有的重大明顯有的微小隱秘。在平穩(wěn)狀態(tài)下，晝夜的溫差會對穩(wěn)定系統(tǒng)的空冷冷卻效果造成很大影響，會對主風(fēng)機的風(fēng)量造成影響，甚至清晨一抹亮麗的陽光都會讓反應(yīng)主操感到明顯的風(fēng)量變化，進(jìn)而調(diào)整操作，此時的穩(wěn)態(tài)亦不是彼時的那個穩(wěn)態(tài)了。作為一線的操作人員，我們就是要盡可能的清楚每一個操作參數(shù)變化的原因，了然于胸，防患于未然。

4 把握好矛盾關(guān)系，精確調(diào)整操作

矛盾關(guān)系就是要分清楚主要矛盾和次要矛盾，要分清楚什么是矛盾的主要方面什么是矛盾的次要方面。在催化裂化的操作當(dāng)中，影響因素是多方面的，調(diào)整手段也是多渠道的。特別是在催化裂化反應(yīng)操作的調(diào)整中，要本著對裝置平穩(wěn)影響最小且最有效的原則調(diào)整。不能因為調(diào)整一個參數(shù)而把其他參數(shù)打亂，緊急時刻要找到最關(guān)鍵變量直接調(diào)整。

5 結(jié)語

5.1催化裂化裝置所有崗位，設(shè)備及參數(shù)是一個有機的整體，其間是相互聯(lián)系相互影響的。

5.2催化裂化操作的調(diào)整要本著對裝置平穩(wěn)影響最小且最有效的原則。