浅谈连续重整催化剂反应再生控制(茂名石化)

浅谈连续重整催化剂再生的控制与实现倪海梅（茂名石化炼油分部仪表车间，广东茂名525011）摘要介绍了催化剂再生控制在茂名石化连续重整装置中的应用，着重论述几种特殊控制方案的使用，并以装置中闭锁料斗的一些复杂控制方案为例论述控制方案的先进性。

关键词连续重整装置催化剂再生控制CRCS控制方案目前炼油重整工艺普遍采用的美国环球油公司（UOP）的连续再生式流程工艺，该工艺通过催化剂的连续再生，使反应器中的催化剂经常保持高活性，从而提高了产品的质量和收率。

若没有催化剂再生段，反应段就不得不为催化剂再生而停车，烧去焦炭，以恢复催化剂的活性和选择性。

有了催化剂再生段，重整装置在操作铂重整反应段时就不必为催化剂再生而停车，通过催化剂再生段中催化剂的连续再生以及铂重整反应段的连续操作实现连续重整工艺流程。

该工艺对过程自动化控制提出了相当高的要求，目前催化剂的连续再生控制应用国外的催化剂再生控制系统CRCS。

2006年茂名石化新建一套1.00Mt/a连续重整装置，其中催化剂再生部分由一套与反应部分密切相连又相对独立的设备组成。

其作用之一是实现催化剂连续循环，之二是在催化剂循环的同时完成催化剂氧化再生。

来自第四重整反应器积炭的待生催化剂被提升至再生部分，依次进行催化剂的烧焦、氯化（补氯和金属的再分散）、干燥、冷却。

再生后的催化剂经闭锁料斗循环、提升至重整反应器顶部的还原段进行催化剂还原（氧化态变为还原态），然后再进入重整第一反应器。

催化剂的循环和再生控制采用了自适应控制、斜坡控制、逻辑顺序控制、智能仪表等先进控制仪表和手段。

1连续重整催化剂再生控制系统的组成1.1催化剂再生控制系统方框图（见图1）图1催化剂再生控制系统方框图1.2催化剂再生控制系统的组成及其功能连续重整催化剂控制系统CRCS是由两个程序电子系统（PES）组成，一个控制PES，一个保护PES。

并通过MODBUS通讯，在DCS上实现操作控制。

控制PES主要实现DCS的接口功能，调节再生系统的催化剂流量，改进补充阀的斜坡控制，对各个信号进行高速PDIC回路控制，向操作员接口提供串口等功能。

保护PES主要监控工艺和操作阀，防止系统出现偏差。

保护电加热器及其他工艺设备，将因设备操作不当可能造成的伤害、设备损害或催化剂损害的可能性降至最低。

可以在操作期间向系统添加催化剂，也可以在操作期间清除系统的催化剂粉尘和粉末，调节系统所用的化学品；向操作员接口和控制PES 提供串口。

1.3催化剂再生控制系统的操作界面1.3.1旁路开关为了更好地维护控制系统，在控制系统机柜旋架装有5个旁路开关。

不但旁路开关的数量很少，而且还有时间限制，每个回路打旁路的时间只有180min，时间一到，自动恢复，若条件不正常，将会造成冷停车或者热停车。

等于有人在默默地提醒你，打完旁路后一定要记住打回。

CRCS系统与FOXBRO的DCS集散控制系统的旁路切换。

CRCS系统的操作员接口放在控制柜，不方便操作工操作，因此，通过MODEBUS总线CRCS与DCS通讯，操作员在DCS上完成所有的操作。

1.3.2弹出式窗口在不同的显示屏幕上会出现不同的弹出式窗口，以提供资料或者允许执行某个动作。

普通的、报警的、帮助的、确认的、条件的类别不同，窗口的形式亦不同。

其中条件窗口最值得一提，热停车的条件有37个，翻到对应的条件弹出式窗口，不但有联锁值和当前的瞬时值，而且不符合条件的会变成红色，一目了然。

操作方便快捷准确无误。

1.3.3友好的、人性化的流程图动态连接CRCS操作员接口的操作界面友好，流程图的数据动态连接十分人性化。

闭锁料斗循环周期、1#添加料斗循环周期、2#添加料斗循环周期的循环步骤在流程图上都有清楚的指示。

特别是紧急切断阀，在国内一般是两个指示信号，一个阀关，一个阀开。

而CRCS却有5个信号，一个阀关，一个命令关，一个阀开，一个命令开，一个传输。

这样便清楚地了解切断阀的情况及它的动作过程，对日常维护方便。

2连续重整催化剂再生的工艺控制原理2.1催化剂循环催化剂循环包括催化剂从铂重整反应器R701～R704输送到再生器R751及再生后的催化剂返回到铂重整反应器。

2.1.1待生催化剂循环输送催化剂循环控制如图２所示。

待生催化剂在自重的作用下从最后一个反应器R704底部流到催化剂收集器。

催化剂向下流动，与向上流动的氮气逆流，进入待生隔离系统。

在Ｌ阀组件，从提升气增压机来的循环氮气与催化剂混合，将催化剂通过再生催化剂提升管提升至再生器之上的分离料斗V753。

在分离料斗中，来自除尘风机B753的循环氮气，将催化剂碎粒和粉尘同整粒催化剂分开，并将它们随气体带出顶部。

碎粒和粉尘在粉尘收集器中除去，氮气循环返回除尘风机B753和提升风机B754的入口。

整粒催化剂下降到分离料斗的底部，在自重的作用下流入再生器R751。

2.1.2再生催化剂循环输送催化剂在自重的作用下流出再生器，与氮气对流，进入氮封罐V754。

催化剂从氮封罐出来经再生隔离系统流入闭锁料斗V757。

闭锁料斗输送上部容器小批量的催化剂到再生催化剂L阀组件。

在L阀组件，来自铂重整装置再接触或急冷单元的富氢气体与催化剂会合，提升催化剂通过催化剂提升管到达第一个铂重整反应器顶部的还原区。

催化剂在重力作用下流过还原区R705到达第一个反应器顶部。

催化剂在自重的作用下继续流经每个反应器，直到到达催化剂收集器。

图2催化剂循环控制流程注：FRC＝流量记录控制器＝逻辑输入CRCS来PDRC＝压差记录控制器＝信号选择器LR＝料位记录器①＝闭锁料斗闭锁区LRC＝料位记录控制器②＝闭锁料斗缓冲区LI＝料位指示器3连续重整催化剂再生循环控制的几种特殊控制方案3.1待生催化剂提升控制3.1.1工艺过程控制原理如图2，催化剂从反应器底部的收集器逆着隔离氮气经L阀组下降到提升管，靠提升管差压将待生催化剂提升到50m高的分离料斗，为了使催化剂顺利提升，要保证一次提升气与分离料斗淘析气之间的压差（PDIC7515）在一定范围内，压差太小，催化剂无法提升；压差太大，催化剂流速过快，会在弯头处打伤催化剂。

该压差的控制是靠改变二次气流量来实现的。

二次提升气与收集器置换气之间的压差（PDIC7516）是为了保证催化剂顺利靠重力向下流动，压差太小，催化剂流量过大，易造成堵塞，同时反应器中氢气可能会串到提升氮气中，造成危险；压差太大，会托住催化剂，使其无法向下流动。

二次提升气的流量（FIC7515）决定了进入L阀组件的催化剂量的大小，也即催化剂的流率。

提升气流量过大，容易造成二次提升气与收集器置换气之间的压差过大，阻止催化剂向下流动，因此PDIC7516对二次气流量有一定的约束作用。

3.1.2待生催化剂提升控制原理如图3，还原段料位调节器LIC7501输出与催化剂提升率限制器LY7501B经过低选器LY7501C低选后与PDIC7515串级，输出与PDIC7516B的输出进行低选，低选器PDY7516B的输出与FIC7515串级，最后输出到调节阀FV7515。

图3待生催化剂提升控制方块图LY7515B是在开工时刚开始建立催化剂流动时使用的，开工初期，LIC7501未建立料位，靠LY7501B 输出改变PDIC7515的设定值，逐步增加待生催化剂的提升率，以免催化剂提升速率增加太快，引起堵塞。

LY7501B是由再生控制系统（CRCS）给出的，开始的设定值为“0”，当催化剂开始流动后，该值从0逐步增加，当该值大于LIC7501的输出时，PDIC7515改由还原段料位串级控制。

LY7501B的输出值一直增加到正常工况下的值“100”。

热停车或催化剂流动中断都将使LY7001B的值为“0”。

正常情况下，二次气流量FIC7515由PDIC7515串级控制，当PDIC7515的输出大于PDIC7516的输出时，改由PDIC3516B控制FIC7515，这就限制了二次气流量的进一步增加。

3.2再生催化剂提升控制3.2.1再生催化剂提升控制工艺过程如图2，来自再生反应器的再生催化剂，经氮封罐至闭锁料斗，连续输送到L阀组后到达提升管，靠增压氢气提升到反应器顶部的还原段。

与待生催化剂提升原理相似，提升管的压差（PDIC7514）保证催化剂的提升，二次气流量（FIC7514）控制催化剂的提升量。

同样的道理，为了使催化剂顺利提升，要保证提升管的压差在一定范围内，压差太小，催化剂无法提升，压差太大，催化剂流速过快，会在弯头处打伤催化剂。

二次提升气的流量也要控制在一定范围内，流量过大，大量催化剂进入提升管，易造成堵塞，提升气流量过小，催化剂来不及提升，会导致闭锁料斗缓冲区料位（LI7507）不能按要求的速率下降，从而影响闭锁料斗的循环，不能保证设定的催化剂循环速率。

3.2.2再生催化剂提升控制原理如图2，再生催化剂的提升是由一个串级控制回路构成的，PDIC7541是主调节器，FIC7541是副调节器。

值得一提的是，差压调节器PDIC7541的给定值HIC7529来自CRCS的输出，其作用是限制再生催化剂提升的速率。

可以将HIC7529理解为一个广义的调节器，该调节器的测量值实际上是计算值，计算公式如下：实际催化剂循环率（%）=标定的闭锁料斗尺寸（LB）×3600×100%设计催化剂循环率（LB/h）×实际闭锁料斗循环时间（s）其中标定的闭锁料斗尺寸（LB）是闭锁料斗负载量，在开车期间由UOP的仪电外国专家现场检尺标定，设置后不得改动。

茂名石化重整装置的闭锁料斗尺寸为45.4LB，设计催化剂循环率为908LB/h，假设实际闭锁料斗循环时间为180s，则：实际催化剂循环率（%）=45.4（LB）×3600×100%908（LB/h）×180（s）=100%将人工给定的催化剂循环率与计算出的实际催化剂循环率比较，CRCS经过一定的限制升降速度运算，得到的输出作为调节器PDIC7541的外部给定值。

保证开工期间的正常运行，并逐步建立起反应器还原段的料位LIC7501。

使闭锁料斗建立正常的循环周期。

回路的控制过程。

假设计算出的实际催化剂循环率低于给定值，CRCS的运算结果会将输出提高，即PDIC7541给定值提高，由于该调节器是反作用，输出将增加，即流量调节器FIC7541给定值增加，二次气流量增加，引起催化剂提升量增加，闭锁料斗缓冲区料位下降速度加快，导致闭锁料斗循环时间减小，由公式可得实际催化剂循环率增加，最终调节的结果是实际催化剂循环率基本等于循环率给定值。

3.3R751再生器氧含量和温度控制3.3.1工艺过程控制原理图4催化剂再生器氧含量和温度控制示意为了使待生催化剂恢复活性，尽可能地接近新鲜催化剂，对结焦的催化剂进行再生。