催裂化仪表及自控设计导则

1 总则1.1 本导则适用于新建催化裂化装置（FCC），重油接触裂化制乙烯装置（HCC）的仪表及自动控制设计。

2 流化床催化剂的密度和藏量测量2.1 密度和藏量测量2.1.1 如图1所示，流化床的平均密度用同床层内不同高度的两测压点之间的静压差来度量，并按(1)式计算。

ρ=△P1/H (1)式中：ρ——床层的平均密度kg/m3△P1——仪表测量的床层静压差kg/m3H——两个测压点之间的实际垂直距离m2.1.2 催化剂藏量是指流化床内上、下两测压点之间的催化剂持有量（以千克计）。

流化床催化剂藏量的测量方法是测量底部与顶部之间的总差压（包括密相床和稀相床）△P2，并按(2)式计算，参见图1。

W=W1+W2=△P2·A1+W2（1-A1/A2）=△P2.A1 (2)式中：W——流化床催化剂藏量kgW1——密相床的催化剂藏量kgW2——稀相床的催化剂藏量kg△P2——流化床总静压差kg/m2A1——密相床的有效面积m2A2——稀相床的有效面积m22.2 测压点的位置2.2.1 流化床的测压点一般应按图2设置，测压点配置反吹系统和便于用机械方式进行不停工清扫的措施。

当只能用弯曲伸入的方法才能测量两器内部某指定点的压力时，还必须在两第 2 页共 48 页 12B202-2005器内部设置导压管。

设置器内导压管时，要考虑热补偿以防止在升温时导压管被拉裂或拉断，器内导压管只能依靠反吹气保持通畅，不能用机械方式进行不停工清扫；同时要注意在运行中有被流化床内的局部高速气流冲蚀穿孔的可能。

2.2.2 测压点管嘴采用DN20mm承插焊接管嘴或3/4”锥管螺纹管嘴，内部引起管采用φ32×4.5无缝钢管，其材质根据最高操作温度确定。

2.2.3 测压点应向内下斜45°；当两器外部空间受限制时，也可以是水平取压方式，以方便安装和清扫为原则。

2.2.4 测压点的标高和方位应按以下原则确定：1、测量仪表应安装在对应测压点的上方。

2、测压点的标高和间距应满足过程测量和仪表量程选择的需要。

3、测压点的方位宜取相当方位或相近方位，并避免碰撞周围的配管、平台和框架梁柱。

2.3 仪表刻度值和差压变送器量程的确定。

2.3.1 测压点间距（H）、仪表刻度值（ρ及W）及差压变送器量程（△P1或△P2）三者之间的关系如前（1）式和（2）式所示。

ρ=△P1/H (1)W=△P2·A1一般的选择匹配原则是：1、按密度和藏量的正常值和最大值确定仪表的刻度值（ρ及W），仪表的刻度值应取圆整值，以便于仪表刻度和读数。

2、按上式计算差压变送器差压值（△P1或△P2）作为差压变送器的量程（取计算值不取圆整值）3、测量稀相床密度时，差压计算值往往很小，在选择低压变送器时应注意：a、低差压变送器的耐压等级必须大于最大操作压力的1.5倍。

b、如果因差压计算值太小，选不到合适的差压变送器时，则要重新确定两测压点的间距，也可以适当扩大仪表的刻度值。

2.3.2 设计文件应列表说明仪表编号、管嘴编号及标高（或间距），仪表刻度值和差压计算值。

2.3.3 两器吊装完成后，应按实测的各测压点之间的距离核算差压，并根据新的差压值调校差压变送器的量程并修改原设计文件的数据。

2.4 反吹系统的设计12B202-2005 第 3 页 共 48 页2.4.1 测压点应按图2设置反吹气，再生系统的反吹气采用净化压缩空气，反应系统的反吹气宜采用惰性气，也可以采用净化压缩空气。

2.4.2 反吹气压力应大于或等于被测压力的2倍。

对于低压反应——再生系统需要400~600kPa （绝），对于高压反应——再生系统需要600~800kPa （绝）2.4.3 反吹气用限流部件可用限流孔板或限流闸阀。

2.4.4 反吹气流在限流部件后的线速宜采用0.5~1m/s 。

2.4.5 用限流部件控制反吹气量是一种简单易行的恒流方法，反吹用限流部件可按下式计算：G=1.2522.φ.d 2.11r P (3)对于压缩气体：当K=1.4 （d/D ）2<<0.7 P 2/P 1≤0.5时 φ=0.357故 G=0.417.d 2.P 1.0r (4)G ——重量流量 kg/hφ——流量系数，一般取0.35~0.4d ——限流部件锐孔直径 mm一般可选0.6、0.8、1.0mmD ——反吹气源管内径 mmr 1——反吹气操作重度 kg/m 3r 0——反吹气标准重度 kg/m 3·nP 1——限流部件前的压力 kg/cm 2 （绝压）用净化压缩空气作反吹气并按（4）式计算，其结果详见表1。

第 4 页共 48 页 12B202-2005注(1)：反吹气线速度按内部引压管规格φ32×4.5(内径为φ23mm)计算。

2.5 反吹气配管设计及安装2.5.1 反吹气点应尽量靠近测压点。

2.5.2 限流部件宜装在垂直向上或水平的气源管道上，其位置应便于拆装。

2.5.3 反吹气源总管与仪表供风总管应分别从装置外引入反应——再生框架，反吹气源总管管径一般用DN15~20，反吹气源管道不应采用焊接。

2.5.4 反吹气源总管上宜设置过滤器，以防止限流部件堵塞（特别是在开工初期）。

2.5.5 反吹气源总管及支管道上宜设置弹簧式止回阀。

2.5.6 密相床的反吹限流部件锐孔直径宜用φ1.0mm，稀相床的反吹限流板锐孔直径宜为φ0.8mm，也可用φ1.0mm。

3 反应——再生系统的温度测量3.1 耐磨热电偶反应——再生系统的温度测量一般应采用耐磨热电偶，耐磨热电偶的结构特点如图3所示。

垫片以用0Cr19Ni9—柔性石墨缠绕垫片为宜，螺栓材质为15CrMoA，螺母材质为35号钢。

3.1.1 保护管材质应根据反应再生器的操作温度选用。

一般的FCC装置保护管及耐磨头本体材质用0Cr18Ni9Ti即可；对于HCC装置，由于二再温度为800~850℃，所以保护管及耐磨头本体材质应选用GH30或GH39。

3.1.2 保护管端部的耐磨头长度为200mm，采用整体棒料钻孔制成，其外面再喷焊或烧结复合耐磨层。

3.1.3 应在固定装置连接处安装不锈钢保险密封卡套。

当热电偶保护套管端部磨穿时，不锈钢保险密封卡套能自动隔断外溢通道，避免事故的发生。

3.1.4 连接法兰DN50，PN2.5MPa光滑式密封面。

3.1.5 插入深度l=外套管长度（L）+100~150mm。

外套管长度为设备法兰面到器内保护管端部的距离。

3.2 非耐磨热电偶当只能用弯曲的办法才能将热电偶插入两器内某些部位时，可以不采用耐磨热电偶，而采用φ6mm的铠装热电偶。

此时，设备法兰以内的保护管（保护管端部和设备隔离）由设备设计人员负责设计并随两器一起试压，铠装热电偶则插到设备的保护管内。

此外在设备外设置密封卡套，以便在热电12B202-2005 第 5 页共 48 页偶保护管被磨穿时介质也致于外漏。

3.3 非耐磨热电偶的安装及其他特殊处理3.3.1 耐磨热电偶的插入深度愈大，安装所需的外部空间也愈大，在委托设备开口的标高和方位时应当注意，安装形式以向内下斜45°为好（不易残留催化剂），如果为适应安装维护的需要，个别部位也可采取水平或其他安装形式。

3.3.2 标准结构耐磨热电偶在再生器、沉降器等稀、密相床内的使用寿命一般都在5年以上，而在提升管反应器等高线速部位的使用寿命较短。

因此对于安装在提升管反应器等部位的耐磨热电偶还必须采取如下保护措施：1）在耐磨热电偶前设置防冲蚀档板（硬质合金的或是刚玉衬里的）。

2）延长设备上的套管使之稍稍超过热电偶端部，将外套管端部背向气流部分割去半圆，割去长度约为100mm。

3）采用双套管结构，内套管可更换（设备开口改大至80mm）。

3.4 辅助燃烧室热电偶辅助燃烧室内虽然没有催化剂，但由于开工时短期最高操作温度可能超过1000℃，有时损坏也很严重（高温烧坏）。

为了不影响生产，辅助燃烧室的测温热电偶宜采用耐高温热电偶，其保护管材质宜采用GH214。

热电偶端缩入炉膛耐火砖表面10~20mm。

辅助燃烧室炉膛热电偶应采用两支热电偶，分度号宜为“S”。

其中一支热电偶接至控制室，另一支供开工时接现场指示仪用，热电偶分度号宜为“S”。

为了防止主风分布管（板）在开工时因超温烧坏，在辅助燃烧室出口主风总管上应设置两支热电偶，其中一支热电偶供开工时接现场指示器用。

4 主要控制方案4.1 反应压力控制反应压力控制对于流化催化裂化装置十分重要，反应压力不仅影响催化剂的正常流化循环、影响产品质量，往往还是催化剂损失量增加的重要原因之一。

值得注意的是任何反应压力失控情况的出现都是十分危险的，对于不同的生产装置，尽管工艺流程、运转负荷、设备能力和设备状况可能存在很大差异，在具体操作方法方面也不尽相同，但是下述控制原理和操作要点是共同的。

4.1.1 在不同的操作阶段，采用下列几种基本手段来控制反应压力（参见图4）：1）烘器阶段根据反应沉降器的压力指示（PR-1）通过遥控沉降器顶的放空阀来控制反应器的压力，其目的是控制反应器的升温速度。

2）装剂、转剂、两器流化实验、建立汽封至拆分馏塔大盲板前根据反应沉降器的压力指示（PR-1）通过遥控沉降器顶的放空阀来控制反应器的压力。

3）拆分馏塔大盲板后至反应进油前用分馏塔顶压力控制分馏塔至塔顶冷凝器之间的蝶型调节阀来保证反应器的压力的平稳。

第 6 页共 48 页 12B202-20054）反应进油后到富气压缩机投运前用分馏塔顶压力控制富气压缩机入口放火炬小阀（PRCV-1D），配以遥控富气压缩机入口放火炬大阀（PRCV-2D），以保证反应器压力平稳。

5）富气压缩机正常运行后a、对于离心式富气压缩机，用分馏塔顶压力控制富气压缩机的转速来保证反应器压力的平稳，此时，富气压缩机入口放火炬大、小阀均自动关闭，若汽轮机调速器失常，设置调速器于固定开度，则机组恒速运行，此时，用富气压缩机出入口循环线上的调节阀（反喘振阀FRCV-6）来保证反应器压力的平稳。

b、对于使用往复式富气压缩机的小型催化裂化装置，宜采用分程控制富气压缩机的循环量和入口放火炬相结合的控制方案来保证反应压力的平稳（见图5）。

6）富气压缩机突然故障后富气压缩机组入口设独立的压力控制，通过调节入口放火炬大阀保证机组入口压力平稳。

该压力调节器的给定值比正常操作值高10-20KPa，当富气压缩机组故障停机时，机组入口放火炬大小阀自动调节以保证反应压力不超高。

4.1.2 主要设计原则1）与反应压力控制有关的各种控制手段和操作权限一般应集中到装置控制室，不宜交给气压机岗位分管。

因为岗位之间的操作不协调往往是造成处理不当或意外事故的重要原因。

2）气压机出口富气放火炬管线上不宜设置遥控阀，也不要轻易开启出口放火炬阀（最好加铅封），否则装置控制室将失去对反应压力的控制手段，这是很危险的。