分析連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案實現(xiàn)

陳力 王煜 張東升(中國石油長慶石化公司，陜西咸陽712000)

分析連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案實現(xiàn)

陳力 王煜 張東升(中國石油長慶石化公司，陜西咸陽712000)

閉鎖料斗被視為重整催化劑連續(xù)發(fā)生裝置的核心裝置，從功能上來說，它主要負責實現(xiàn)上部低壓區(qū)的催化劑傳輸，使其作用于下部高壓區(qū)，其運行機制主要依賴于閉鎖料斗內的氣壓變化，以此來實現(xiàn)催化劑流量穩(wěn)定、連續(xù)控制，滿足催化劑無閥輸送的需求。本文中筆者結合DCS控制系統(tǒng)（浙江中控）在ECS-700上的運行特點展開分析，針對閉鎖料斗裝置可實現(xiàn)穩(wěn)定的自動運行需求，探索控制方案的實現(xiàn)策略。

閉鎖料斗;控制方案;IFP工藝;系統(tǒng)控制

閉鎖料斗是進行重整催化劑連續(xù)再生的核心裝置，目前世界上最主要的兩種閉鎖料斗工藝分別是閥控式和密封閥式，各自具備優(yōu)勢和不足。IFP公司（法國）是兩種閉鎖料斗工藝的重要提供方，對于閥控式而言，由于邏輯控制系統(tǒng)的開發(fā)原理較為簡單，實現(xiàn)手段較多，因此得到了較快推廣，但這一公司的投資較高、容易堵塞設備，由此產(chǎn)生磨損和老化；美國環(huán)球油品（UOP）和IFP聯(lián)合提供的ERGEN C技術，進一步促使該工藝完善和成熟。

1 連續(xù)重整IFP工藝原理概述

一般來說，石化工業(yè)中連續(xù)重整裝置的主要原料是石腦油，臨氫催化反應后可以生產(chǎn)高辛烷值汽油組分，以及重要的芳烴原料，其副產(chǎn)品為氫氣，在提倡清潔能源利用的現(xiàn)代社會，進一步提高了改工藝的推廣價值。IFP的閉鎖料斗系統(tǒng)中，包括了反應器、上部緩沖罐、閉鎖料斗、出入口、切斷閥、壓力平衡閥等裝置。在正常的運轉狀態(tài)下，反應器中的催化劑可利用氮氣攜帶進入上部緩沖罐，當催化劑組分達到臨界值以后，待生催化劑在壓力控制下被輸送到閉鎖料斗，這一過程被稱之為“裝料”；隨后，等待上部緩沖罐的空間足夠大，催化劑又會被從閉鎖料斗中運出，重新回到上部緩沖罐的存儲區(qū)，這一過程被稱之為“卸料”。裝料和卸料的反復運轉、循環(huán)進行，整個交替的連續(xù)性保障了催化劑的連續(xù)運輸。

2 連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案設計與實現(xiàn)

2.1 總體設計需求

根據(jù)IFP工藝的閉鎖料斗特征，當上部緩沖罐中的待生催化劑達到臨界值水平以后，由于壓力、重力等作用會自動實現(xiàn)（定期）向閉鎖料斗的輸送，然后再度返回到存儲區(qū)，這其中就產(chǎn)生了一個關鍵的控制對象，即單位時間內的循環(huán)次數(shù)（或催化劑循環(huán)量）；以鎖閉料斗的固定容量來決定循環(huán)時間（1H），并考慮上部緩沖罐的壓力遠低于下部再生器壓力的事實，所以可以認定，兩者之間氣壓達到平衡的時間點，就是進行控制操作的時間點。再操作過程中，可采用DSC系統(tǒng)自動進行，程序會根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動運行，包括工藝信息參數(shù)、狀態(tài)產(chǎn)生、閉合參數(shù)等。

前文中已經(jīng)闡明，閉鎖料斗的工作機制可分為兩個組成部分，分別是裝料和卸料，基于DSC程序控制，閉鎖料斗程序可設計成“加載”和“卸載”兩部分。其中，加載程序監(jiān)控上部緩沖罐向閉鎖料斗“裝料”的工程，卸載程序監(jiān)控閉鎖料斗中催化劑向上部緩沖罐回溯的過程；基于人機操作需求，程序員可利用DSC界面的控制機制，記錄數(shù)據(jù)或隨時停止反應，換而言之，人工操作具有最高權限，這樣一旦程序自動設定發(fā)生異常，如儀表故障、工藝問題、閥門故障等，可以繞過程序操作實現(xiàn)快速處理。

2.2 加載與卸載程序設計原則

工業(yè)應用程序設計中需要充分考慮工藝、設備、技術、原料等之間的發(fā)生滯后性，為了提高連續(xù)重整催化劑反應精準性，加載和卸載程序設計過程中，可以視為相對獨立的兩個組成部分，分別制定過渡性的“加載階段”、“卸載階段”，加載階段包括系統(tǒng)自動裝料、人工裝料，卸載階段包括自動卸料和人工卸料兩個部分。這種“過渡性”可以滿足“反應停止”和“程序停止”的同步性。

同時，過渡機制的存在，確保操作人員能夠根據(jù)催化劑所在的目前為止，利用DCS人機交互界面實現(xiàn)目的性操作，或卸料或裝料，在兩種生產(chǎn)需求中隨意切換，擴大了系統(tǒng)程序應用的范圍。

2.3 閉鎖料斗的停機程序

連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制中使用DCS人機交互系統(tǒng)，它的停機實現(xiàn)有兩種機制，其一是依靠停機輸送程序，其二是人工停機，操作人員可以在高權限狀態(tài)下隨時終止催化劑的輸送，當然，這一過程也是依靠系統(tǒng)停機指令實現(xiàn)的。考慮到關閉氣密閥門的行為有延遲性，所以停機指令執(zhí)行之后，需要重新設置標志，以確保管道中的催化劑排放干凈，加載、卸載的指令才能恢復有效性。

2.4 方案實現(xiàn)與特點

采取浙江中控提供的ECS-700系統(tǒng)作用于DCS項目，該系統(tǒng)具有很好的集成性，軟件功能中除了常用的PID控制功能之外，還支持多種語言（ST/SFC），可以十分便捷地開發(fā)順控邏輯程序，其特點包括三個方面。

第一，投資小，安全簡單。實踐中驗證，該系統(tǒng)中的所有部件都能夠有效地支持冗余，并能夠自動地檢測和處理安全故障，確保生產(chǎn)安全、系統(tǒng)安全和人員安全，總體上投資較小，便于市場推廣。

第二，邏輯程序編寫簡易、直觀。現(xiàn)有的ECS-700以ST語言為基礎，但在具體的開發(fā)過程中，選用DIO-21v邏輯控制功能塊，可以將開關反饋、輸出狀態(tài)、保持時間等有效的引入，整個過程簡易直觀，不需要過度開發(fā)。

第三，人機交互界面友好。采用HIM界面提供較好的友好性，操作方便簡單，所有的工藝信息實時顯示，可根據(jù)工況變化在線調整。

3 結語

整體上，石油工業(yè)中催化劑重整是生產(chǎn)高辛烷值汽油、芳烴的重要途徑，在目前我國經(jīng)濟快速發(fā)展、基本有機化工原料需求增加、環(huán)保矛盾日益尖銳的情況下，提高催化劑重整加工能力，可以有效地實現(xiàn)供給滿足。IFP工藝的連續(xù)重整中的閉鎖料斗控制與國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的結合，對石化工業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義，同時對其他重要石化裝置在國產(chǎn)DCS系統(tǒng)中應用也具有很好的借鑒價值。

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