【正文】 節(jié)閥的選擇 .................................................31 DCS 系統(tǒng)選型..................................................32 系統(tǒng)概算 .....................................................34第 5 章 總結(jié) .........................................................35參考文獻(xiàn) ............................................................36謝 辭 ...............................................................371第 1 章 前言石油煉制工藝的根本目的，一是提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品；二是增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。催化裂化過程投資較少、操作費(fèi)用較低、原料適應(yīng)性強(qiáng)，輕質(zhì)產(chǎn)品收率高，技術(shù)較成熟，是目前煉油廠利潤的主要來源。C 的溫度和 ～ 的壓力條件下，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭過程。 催化裂化過程的特點(diǎn)如下。 (2)催化裂化反應(yīng)在催化劑條件下進(jìn)行，由于催化劑活性受到積炭影響，因此，要使反應(yīng)和再生交替進(jìn)行。 (3)催化裂化反應(yīng)過程中有很多過程變量無法檢測(cè)，例如，燒焦率、催化劑2循環(huán)量、催化裂化體積轉(zhuǎn)化率、再生器表線速度、油劑比等，因此，要采用軟測(cè)量的方法對(duì)這些過程變量進(jìn)行檢測(cè)和控制。反應(yīng)—再生系統(tǒng)是催化裂化過程中最重要的部分。 本文主要論述了催化裂化及反應(yīng)再生控制方案，是根據(jù)物料平衡和質(zhì)量。運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)，如過程控制工程，測(cè)控儀表及裝置，DCS 及現(xiàn)場(chǎng)總線，可編程控制器，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，完成自動(dòng)控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，包括了解工藝過程，控制方案選擇及論證，儀表選型，繪制控制方案流圖，控制系統(tǒng)投資概率等方面內(nèi)容，使該控制系統(tǒng)符合自動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)的基本要求，基本滿足生產(chǎn)過程需要，能夠安全有效地投入生產(chǎn)且運(yùn)行良好，能夠提高經(jīng)濟(jì)效益。催化裂化是煉油工業(yè)中二次加工的重要過程之一。 原料油經(jīng)過催化裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成汽油、柴油、氣體等主要產(chǎn)品以及渣油、焦炭。催化裂化汽油辛烷值可達(dá) 80 以上，是車用汽油的理想調(diào)合組分，催化裂化的柴油十六烷值較低，但其凝點(diǎn)也低，其中有含量高達(dá)40％～50％的芳烴，可抽提出來作寶貴的化工原料。 在催化裂化三部分中，反應(yīng)—再生系統(tǒng)是催化裂化過程中最重要的部分。圖 21 所示為分子篩提升管催化裂化裝置的反應(yīng)—再生系統(tǒng)控制流程。經(jīng)提升管口快速分離進(jìn)入沉降器，經(jīng)三組旋風(fēng)分離器分離油氣和催化劑。圖 21 催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)控制圖除圖 21 所示控制系統(tǒng)外，還設(shè)置了約束控制，使部分控制成為卡邊控制，保證設(shè)備安全?！?5 ○ 6一些裝置對(duì)重要的過程變量（例如催化劑循環(huán)量、劑油比等）采用軟測(cè)量技6術(shù)，進(jìn)行推斷和估計(jì)，并應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，取得了良好的效果。該系統(tǒng)由反應(yīng)和再生部分組成。 再生部分有： 再生器設(shè)有輔助燃燒室，用于開工時(shí)加熱主風(fēng)、再生器升溫；○ 1再生器內(nèi)設(shè)有主風(fēng)分布器，實(shí)現(xiàn)合理布風(fēng)，保證正常流化和催化劑再生效果；○ 2再生器設(shè)有兩級(jí)旋風(fēng)分離器，用于氣固分離，降低催化劑損失； 增設(shè)內(nèi)取熱○ 3 ○ 4器或外取熱器，取走再生燒焦過剩熱量，控制再生溫度； 設(shè)有催化劑裝卸設(shè)施，○ 5用于開、停工裝卸催化劑，控制適宜的催化劑平衡活性； 部分裝置設(shè)有 CO 助○ 67燃劑加入系統(tǒng)，利用焦炭燃燒生成 CO 的化學(xué)熱，實(shí)現(xiàn)完全再生，防止再生器尾燃，降低裝置能耗。部分裝置還合理利用了分餾塔頂油氣的低溫位熱源。 分餾系統(tǒng)主要過程在分餾塔內(nèi)進(jìn)行，與一般精餾塔相比，催化裂化分餾塔具有如下技術(shù)特點(diǎn)。在分餾塔內(nèi)，油氣首先通過脫過熱段，變成飽和油氣以利于產(chǎn)品的分餾。從塔底抽出的油漿經(jīng)換熱、冷卻后返回塔內(nèi)和上升的油氣逆流接觸，使油氣迅速冷卻以便于分離，并把油氣中夾帶的催化劑粉末洗滌下來，防止污染側(cè)線產(chǎn)品及塔盤堵塞。8 產(chǎn)品質(zhì)量易于控制。這些餾分彼此之間設(shè)有富吸收油入口，主要回收吸收塔頂貧氣帶出的輕汽油組分。 分餾塔過熱量大。從節(jié)能角度看，宜增大高溫位的油漿循環(huán)和中段循環(huán)的取熱量。 該系統(tǒng)的主要任務(wù)是將來自分餾系統(tǒng)的粗汽油和來自氣壓機(jī)的的壓縮富氣分離成干氣、合格的穩(wěn)定汽油和液態(tài)烴。一般控制液態(tài)烴 C2以下組分不大于 2％（體積） 、C 5以上組分不大于 ％（體積） 。各設(shè)備的基本作用如下： 吸收塔以粗汽油、穩(wěn)定汽油作吸收劑，將氣壓機(jī)出口的壓縮富氣中的○ 1CC 4組分盡可能吸收下來，解析塔則是盡可能將脫乙烷烷氣油中的 C2組分解吸出去。9 穩(wěn)定塔是將脫乙烷汽油分離成質(zhì)量合格的液化氣和穩(wěn)定汽油。典型的高低并列式提升管重油催化裂化裝置單器完全再生和再生器串聯(lián)的反應(yīng)再生系統(tǒng)流程。新鮮進(jìn)料按其性質(zhì)分為蠟油和渣油，按外供原料溫度分為冷料和熱料。對(duì)于蠟油催化裂化，原料預(yù)熱溫度 350～380℃.重油催化裂化因生焦量大、再生溫度高、油劑比大，新鮮進(jìn)料溫度 180～275℃。冷料和熱料經(jīng)計(jì)量表、管道混合后進(jìn)入原料緩沖罐，經(jīng)原料油泵加壓后與分餾部分的介質(zhì)（一中回流、循環(huán)油漿等）換熱，然后經(jīng)原料流控制閥和進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管反應(yīng)器。在其對(duì)流室出口與回?zé)捰秃狭鹘?jīng)加熱爐輻射段加熱到一定溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。10 （2）反應(yīng)部分工藝流程 以往設(shè)計(jì)采用新鮮進(jìn)料與回?zé)捰突旌线M(jìn)料，新新設(shè)計(jì)或新改造的重油催化裂化多采用分段進(jìn)料，將新鮮進(jìn)料與回?zé)捰头珠_。從再吸收來的部分脫前干氣經(jīng)流控閥和提升管底部的蓮蓬式分布器進(jìn)入提升管，與預(yù)熱提升蒸汽等作提升介質(zhì)，將從再生器來的約 640～700℃的再生催化劑提升到進(jìn)料位置。新鮮原料分為幾路，每路設(shè)有流量控制閥，每路再分為兩支，每支路又加流量指示，保證各路進(jìn)料流量均勻，然后經(jīng)過相對(duì)的兩個(gè)進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管?；?zé)捰拖确殖蓛陕?，每路設(shè)有流量控制閥，每路再分為兩支，每支路又加流量指示，保證各路進(jìn)料流量均勻，然后經(jīng)過相對(duì)的兩個(gè)進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管。從又將泵來的約 350℃的部分油漿經(jīng)流控閥和油漿進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管，其霧化蒸汽上設(shè)有限流孔板。從分餾部分來的急冷油經(jīng)流控閥和急冷油噴嘴、經(jīng)蒸汽霧化后進(jìn)入提升管。從沉降室頂旋風(fēng)分離器和提升管出口快速分離器分離下來的催化劑進(jìn)入汽提，與氣提蒸汽蒸汽逆流接觸，置換出的催化劑顆粒間和孔隙內(nèi)的油氣匯合進(jìn)入沉降11器頂旋風(fēng)分離器。根據(jù)生產(chǎn)要求，用流控閥控制汽提蒸汽流量。金屬鈍化劑用計(jì)量泵從儲(chǔ)罐中抽出，根據(jù)原料性質(zhì)和平衡崔戶籍污染情況，按一定比例與新鮮進(jìn)料混合后進(jìn)入提升管反應(yīng)器。（3）再生部分工藝流程 對(duì)于常規(guī)單段再生，來自沉降器汽提段得待生催化劑分布器進(jìn)入再生器床層，與貧氧主風(fēng)逆向接觸，燒掉催化劑上大部分氫和部分碳，然后與主風(fēng)分布器來的主風(fēng)接觸，燒焦后的再生催化劑經(jīng)再生器底部的淹流管排出再生器。分離后的煙氣經(jīng)集氣室排進(jìn)再生煙道，經(jīng)蒸汽過熱器溫度降到≤700℃，在經(jīng)第三級(jí)旋風(fēng)分離器（三級(jí)） ，將煙氣含塵量降到≤250mg/m 3大部分煙氣進(jìn)入煙氣輪機(jī)（煙機(jī)）發(fā)電或帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)行。再生壓力在再生煙氣全部進(jìn)煙機(jī)時(shí)由煙機(jī)入口蝶閥控制；在再生煙氣部分進(jìn)煙機(jī)時(shí)由煙機(jī)旁路閥自動(dòng)控制。12對(duì)于重油催化裂化裝置，再生器還設(shè)有內(nèi)取熱器和/或外取熱器，可通過調(diào)節(jié)外取熱器滑閥開度和/或流化風(fēng)量控制外取熱器取熱量來調(diào)節(jié)再升溫度。一再催化劑料位由半再生單動(dòng)滑閥控制。二再再生催化劑經(jīng)脫氣罐和再生立罐、再生滑閥進(jìn)入提升管反應(yīng)器。二再壓力控制與常規(guī)單段再生相同。再生器噴燃燒流程。根據(jù)噴油處的溫度指示，可判斷燃燒油是否噴著。其余主風(fēng)經(jīng)過主風(fēng)單向阻尼閥（與氧氣混合）一部分經(jīng)流控閥作再生器底部小分布環(huán)用風(fēng)，其余經(jīng)過輔助燃燒室一、二風(fēng)次閥進(jìn)入再生器，用于催化劑再生燒焦。對(duì)于同軸式裝置，主風(fēng)機(jī)出口主風(fēng)分別進(jìn)入兩密相段底部的分布器。同時(shí)原料自保動(dòng)作，切斷反應(yīng)所有進(jìn)料，新鮮進(jìn)料通過事故旁通線，可進(jìn)入原料緩沖罐、回?zé)捰凸?、分餾塔底、油漿緊急放空線等，反應(yīng)進(jìn)料霧化蒸汽流控閥全開。14第 3 章 控制方案設(shè)計(jì)及論證 控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)石油餾分的催化裂化反應(yīng)是一個(gè)氣固相的非均相催化反應(yīng)，在反應(yīng)器中，原料和產(chǎn)品是氣相，而催化劑是固相，因此在催化劑表面進(jìn)行裂化反應(yīng)時(shí)，包括以下 7 個(gè)步驟：原料油分子由主氣流擴(kuò)散到催化劑表面；○ 1原料油分子沿催化劑微孔向催化劑的內(nèi)部擴(kuò)散；○ 2油氣分子被催化劑內(nèi)表面所吸附；○ 3油氣分子在催化劑內(nèi)表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；○ 4反應(yīng)產(chǎn)物分子自催化劑內(nèi)表面脫附；○ 5反應(yīng)產(chǎn)物分子沿催化劑微孔向外擴(kuò)散；○ 6反應(yīng)產(chǎn)物分子擴(kuò)散到主氣流中去；○ 7近年來許多中外企業(yè)增設(shè)了第二再生器，其主要控制目標(biāo)為：處理殘?zhí)?1％～％（質(zhì)量）的原料時(shí)，生焦率 6％～7％（質(zhì)量） ，不設(shè)○ 1取熱設(shè)施；采用兩個(gè)串聯(lián)的再生器，兩個(gè)再生器的煙氣自成系統(tǒng)，第二再生器采用外○ 2旋；使用金屬鈍化和高效霧化進(jìn)料噴嘴；○ 3使用采用超穩(wěn)分子篩（USY）催化劑；○ 415 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)應(yīng)遵循的原則 以反應(yīng)再生系統(tǒng)為例，應(yīng)用目的是平穩(wěn)操作工藝、保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。單程轉(zhuǎn)化率= 100％（重）總 進(jìn) 料 焦 炭氣 體汽 油 ? 總轉(zhuǎn)化率= 100％（重）新 鮮 原 料 焦 炭氣 體汽 油藏量：在反應(yīng)器或再生器經(jīng)常保持的催化劑量稱為藏量?？账伲好啃r(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的油量與反應(yīng)器內(nèi)催化劑藏量之比。假反應(yīng)時(shí)間：空速越大，原料油停留在催化劑上的時(shí)間越短，故用空速的○ 4倒數(shù)稱假反應(yīng)時(shí)間。假反應(yīng)時(shí)間= h空 速1催化劑循環(huán)量:單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的再生催化劑量，以 t/h 表示。常以 C/O 表示。但也有串級(jí)控制系統(tǒng)。它是最基本、最常見、應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)性強(qiáng)。但只有主控制器具有自己獨(dú)立的設(shè)定值。它主要用于對(duì)象慣性滯后打，對(duì)象具有較大的純滯后和嚴(yán)重的非線性以及干擾幅值大且頻繁等場(chǎng)合，其優(yōu)點(diǎn)： ①由于副回路的快速作用，發(fā)生于副回路的擾動(dòng)在影響變量之前即可由副控制器予以校正。這對(duì)克服進(jìn)入主副回路的擾動(dòng)都是有利的。④當(dāng)副變量為流量時(shí)，副回路可以按照主回路的需要對(duì)質(zhì)量流和能量流實(shí)施17精確的控制。這類控制系統(tǒng)采用不止一個(gè)控制器，其中，一個(gè)控制器輸出作為另一個(gè)控制器的測(cè)量信號(hào)。它即要考慮工藝的合理和經(jīng)濟(jì)，又要考慮控制性能的快速性。雙重控制系統(tǒng)是綜合這些操縱變量的各自優(yōu)點(diǎn)，克服各自弱點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化控制的。增加開環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性?！?2動(dòng)靜結(jié)合，快慢結(jié)合，急則治標(biāo)，緩則治本。18 反應(yīng)熱平衡控制○ 2 熱平衡是指反應(yīng)需熱和供熱的平衡，反應(yīng)所需熱量的提供主要是再生器燒焦放出的熱量通過催化劑循環(huán)傳遞到反應(yīng)器，因此反應(yīng)器和再生器應(yīng)保持需熱和供熱的平衡，才能保持一定的反應(yīng)溫度和再升溫度。再升溫度和再生器熱平衡的結(jié)果。催化裂化反應(yīng)再生裝置約束條件為工藝能否達(dá)到使結(jié)焦的催化劑恢復(fù)到催化反應(yīng)要求的活性標(biāo)準(zhǔn)。不同類型的催化劑對(duì)反應(yīng)再生催化劑的含量的要求相差很大?？紤]到不少工業(yè)催化劑在 730℃以上的水熱穩(wěn)定性差，如果要求 CR不大于％，一般要采用特殊的待生劑進(jìn)入方式和分配結(jié)構(gòu)或者兩段再生工藝，讓少部分的催化劑藏量處在第二段的高溫下（該段煙氣中水蒸氣