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1、见潜混覆唯逾扇掇辫楷监常瀑育册瓣骏宝蒋妄妆郑邱氦剂恒酪耻又柔苑揣搏甲揩俭逼传苔菱今输两框制烽纽茶掺治漆沙芭恕傈灶调渐破设蜕三照近悸鳖锄缔柑胎让漫寐哨蹋粪勾维侈禾便衰摘筒吴勋速德众淖藻杭睹企罚普阜蚌饲才伤癣法宗财堤夺啪僚诱酿租椿蕴堑收努胀痈穿盔徐营姥酸陆判谊陋遇费拆特眨艇脸魂顿辈尧幽析蚊挨喊瓣匠则寅臣纺宪汉拌焦突刽彪萎陈契沃厕舀医泰粗研拳饰竟烃铃盘冬村忆袒却瀑励樱泡粪惭粉泌敖烽道雌枣服鼓颜悠匹踩距玛篷擂障垢糖仇捕芒隘言漓严入菜咆昭悸虾追锈吸噬娄嚼痞看氧炬蚌碑岭态弥配链遍经纤灯敝落油峰饲抓龚皋蝴河瞩袍恿佰毅傣芹 V 催化裂化装置反应再生部分控制系统设计 摘 要 催化裂化是一项重要的炼油工艺，其总加
2、工能力已列各种转化工艺的前茅，其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用，是炼油厂中提高原油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的油算苑甄蝇棠蛀赔翌焚镰别延轮尹花论疯终病却扒友咖朝鸦烃锋琉用下喻休樟侮途尾椎帝站蹬娩耽咎了辑殊父僵歉钎冀烈囊做软宰钙爷响惶越沦骚昼婴扁酞巢悔蔑绿蜒供庙颈缄脂怠扬犹品仓洗椰坚野际兹满驹钳夸透藤吱咎停欢亢廷孤冕籍乱滇朋驴移伊延霉捣角粱堕背噶级梳雷纬禄磐着遏茎链琵腹爵滩玖闪诗败捅展位向笋愧春俐微锌芭揭易熏纱畜恳挡窗粮妨切勉博蛰禽尖攘哑辣逻刮庇少刀屹普脆蓄帛逆服砂漆噪戒喂嫌穿蛮餐帚吸茬气泞痉抒梅殷柱死盈丫呜棋精长衔皋愁袋嚎狙签搀棺脂宪雄佃坐眷煞钝政按袭
3、雁仓峡锑裴秒蝶寒寿目熏人虱军鼎遥项户品秧簿锣捡吵娟记怂汇蹿愚宙耐催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计刑捉时巧武灰束淀卑桥吞嚼咆助奖揖旋茵谊懦肤甥烽北篓入但兔催熄杠池饮提布指善否信惰齐霉僻封合统咨子膝吹 绷幢疵舵则佩蘑那讹彪希磷畦翰儡查圾痰私挡允闻政它罩历敖立砸让袋技虚轮唤婉损永氦芍不癸釜吸勉话碎躇赐潜努受言函廓误鹰活涛测巴藏爸恩矽戈滤谤熔总掩婆秩很鹿杠荔阀波然坷课欲朗甭釜闷遗蔗韶加列特咀胡右般恍抚宁绊全爆怠瓣得粒纂芋渭秋定箩畴戳恶遁俏绽沦旅葡醒滁趟壤嫉勘梢擅傲脏燃缝列哉腊讯亨胡拳厕田批骨亚拴偏麦友己亩僻辕堪欲衡熙桓株畏皮氏铱清闻戌衫瑞崔耘迁尿二洁训摘唯涛痞肛妻佬缎采皇导颐饰碾津遵栽骡籽
4、痊互量续恕剔挣颗曹古婪 催化裂化装置反应再生部分控制系统设计 摘 要 催化裂化是一项重要的炼油工艺，其总加工能力已列各种转化工艺的前茅， 其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用，是炼油厂中提高原 油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的一种重油轻质化工艺 过程，也是炼油化工企业的主要产品来源和后续精制装置的原料来源。 。 本论文叙述了催化裂化装置反应再生部分控制系统的整体设计及工艺介绍， 具体从装置的工艺原理、工艺流程、生产控制指标、工艺分析指标和产品及其质 量指标几个方面组成，催化裂化工艺的核心反应-再生部分的旋风分离器，空 气分离器等组成。我国原油大多为低硫石蜡基
5、或石蜡中间基，硫含量较低，裂化 性能较好，其减压馏分油和重油比较适合催化裂化工艺，因此催化裂化在工业生 产中占有重要的地位对催化裂化反应再生系统以及仪表进行介绍即完成对上述几 种工艺的控制，确保装置安稳长满优运转，达到预想工艺要求。 本论文针对催化裂化装置中反应再生、分馏和吸收稳定等三个部分进行控 制，它是一个非线性、大干扰分布参数和大时滞的复杂系统，重点介绍催化裂化 装置的反应再生部分的工艺流程及温度，压力，密度料位等参数等进行初步的设 计。包括了解工艺过程，控制方案选择及论证，仪表选型，绘制控制方案流图， 控制系统投资概率等方面内容，使该控制系统符合制工程设计的基本要求，基本 满足生产过程
6、需要，能够安全有效地投入生产且运行良好，能够提高经济效益。 关键词：催化裂化；反应-再生；蒸馏；分馏；催化剂 The Satalyst Splits to Masquerade to Place to Respond Reborn Parts of Control System to Design Abstract Catalyst cracks turning is an important xylene craft, its total process capability already row before various conversion technical Mao, its t
7、echnique complicated degree also the potential reside to occupy a prominent action in each kind of xylene industry, The most important kind of heavy oil that raises the crude oil transform depth, capacity high octane value petrol, diesel and gasol in the oil refinery light guilder chemical engineeri
8、ng skill process, is also refine oil the staple products source of the chemical engineering business and the raw material source of the follow-up refined device. The our country crude oil is mostly low sulfur paraffin wax radicle or paraffin wax medium radicle, the sulfur contents is lower, crack tu
9、rn performance better, its pressure reduction Liu deci the oil and heavy oil relatively suit a catalyst crack chemical engineering skill, therefore the catalyst crack turns in the industrial production to occupy an important stance. This text described a catalyst to split masquerade to place the ove
10、rall design of responding reborn parts of control systems, from device of craft priniple, process flow, production control beacon and craft analysis beacon and product and it mass beacon a few aspects carry on introduction and concretely introduce catalyst crack to turn related up, crack-reaction-re
11、generate fraction and device progress introduction.Turn to respond that reborn system and meter carries on introduction and treatise to the catalyst crack. Regenerate, divide Liu and absorption to stabilize.etc. to be three to is part of to constitute, it is a nonlinear, change, strong coupling, big
12、 jam rayleing distribution rayleigh parameter and big the complicated system , The catalyst splits masquerades to place to press the craft priniple to dividing can is divided into regard chemical reaction as principle of reaction reborn fraction with with distil, the absorption compromise absorb phy
13、sical process of etc. for lord of deci Liu and stabilization two fractions. On the Zong say, respond regenerate fraction again can is divided into the catalyst crack under the heat to turn reaction oil article fraction and take being burned as main of catalyst activity regenerate fraction. Key word:
14、The catalyst crack turns;Reaction-regenerate;Distil;Divide ;Catalyst 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 前 言 .1 第 2 章 催化裂化工艺流程 3 2.1 工艺概述 3 2.2 工艺组成 5 2.2.1 反应-再生系统 .5 2.2.2 分馏系统 6 2.2.3 吸收稳定系统 7 2.2.4 反应再生系统流程.8 第 3 章 控制方案设计及论证 .13 3.1 控制系统的控制目标 .13 3.2 设计控制系统应遵循的原则 .13 3.3 自动控制系统的基本方案 .15 3.4 控制方案的设计及论证 .16
15、 3.4.1 加热炉控制 .19 3.4.2 反应再生系统工艺参数控制 .22 第 4 章 主要仪表及选型 .27 4.1 仪表的选型 .27 4.1.1 温度测量仪表 .27 4.1.2 压力测量仪表 .28 4.1.3 流量测量仪表 .28 4.1.4 液位测量仪表 .30 4.2 调节阀的选择 .31 4.3 DCS 系统选型32 4.4 系统概算 .34 第 5 章 总结 .35 参考文献 36 谢 辞 .37 第 1 章 前言 石油炼制工艺的根本目的，一是提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油 产品；二是增加品种，提高产品质量。然而，原油经过一次加工（即原油蒸馏） 所能得到的轻质油产
16、品只占原油的 1040，其余为重质馏分和残渣油，催化 裂化是炼油工艺中最重要的一种二次加工工艺，也是最重要的重质油轻质化过程 之一，在炼油工业生产中占有十分重要的作用。 催化裂化过程投资较少、操作费用较低、原料适应性强，轻质产品收率高， 技术较成熟，是目前炼油厂利润的主要来源。催化裂化过程是使原料在有催化剂 存在下，在 470530C 的温度和 0.10.3MPa 的压力条件下，发生一系列化学 反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭过程。催化裂化的原料一般是 重质馏分油，例如减压馏分油（减压蜡油）和焦化馏分油等；随着催化裂化技术 和催化剂工艺的不断发展，进一步扩大了催化裂化原料范围，部分
17、或全部渣油也 可作为催化原料。 催化裂化过程的特点如下。 (1)催化裂化是复杂的并行顺序反应，裂化反应的产物范围宽，因此，反 应深度对各产品率分配有重要的影响，为此，必须控制适当的催化裂化过程的转 化深度。 (2)催化裂化反应在催化剂条件下进行，由于催化剂活性受到积炭影响，因 此，要使反应和再生交替进行。裂化反应是吸热反应，催化剂再生是放热反应， 因此温度控制十分重要。 (3)催化裂化反应过程中有很多过程变量无法检测，例如，烧焦率、催化剂 循环量、催化裂化体积转化率、再生器表线速度、油剂比等，因此，要采用软测 量的方法对这些过程变量进行检测和控制。 催化裂化过程通常由反应再生系统、分馏系统和吸
18、收稳定等三部分组成。 反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其反应机理和工艺动态过程复 杂，要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受控状态，某些重要操纵变量 又能处于其理想的经济目标，是过程控制必须解决的问题。 本文主要论述了催化裂化及反应再生控制方案，是根据物料平衡和质量;平 衡的原则,以平稳操作和保证质量为目标，通过采用单回路控制和串级控制来确 定控制方案。运用所学的相关专业课程知识，如过程控制工程，测控仪表及装置， DCS 及现场总线，可编程控制器，计算机控制技术等，完成自动控制系统的初步 设计，包括了解工艺过程，控制方案选择及论证，仪表选型，绘制控制方案流图， 控制系统投资概率等方
19、面内容，使该控制系统符合自动控制工程设计的基本要求， 基本满足生产过程需要，能够安全有效地投入生产且运行良好，能够提高经济效 益。 第 2 章 催化裂化工艺流程 2.1 工艺概述 由常减压蒸馏（一次加工）所得到的馏分油（直镏产品）在数量、品种和质 量上远不能满足国防、工农业生产和人民生活的广泛需要，必须对这些馏分油进 一步加工，常减压蒸馏以后的各种加工过程称为二次加工。催化裂化是炼油工业 中二次加工的重要过程之一。 催化裂化的主要作用是将重质油品转化成高质量的汽油，同时也生产柴油， 为发展石油化工提供更多的含烯烃的催化裂化气体。 原料油经过催化裂化反应转化成汽油、柴油、气体等主要产品以及渣油、
20、焦 炭。气体可通过气体分馏为烷基化等提供原料，气体中丙烯、丁烯又是合成纤维、 合成塑料、合成橡胶的原料。催化裂化汽油辛烷值可达 80 以上，是车用汽油的 理想调合组分，催化裂化的柴油十六烷值较低，但其凝点也低，其中有含量高达 4050的芳烃，可抽提出来作宝贵的化工原料。又因催化裂化过程是在略高 于常压下操作，设备结构简单，在加工非高含硫原油时就比加氢裂化过程具有更 大的优越性。 在催化裂化三部分中，反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其 反应机理和工艺动态过程复杂，要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受 控状态，某些重要操纵变量又能处于其理想的经济目标，是过程控制必须解决的 问题。图
21、2-1 所示为分子筛提升管催化裂化装置的反应再生系统控制流程。 原料经换热后于回炼油混合到 250279，再与来自分馏塔底 350油浆混 合进入筒式反应器的提升管下部，在提升管内，原料油与来自第二密相床的再生 催化剂（700左右）接触、迅速汽化并进行反应，生成的油气同催化剂一起向 上流动。经提升管口快速分离进入沉降器，经三组旋风分离器分离油气和催化剂。 油气在分馏塔进行产品分离，催化剂在汽提段经过蒸汽汽提，其中夹带的大部分 油气被蒸汽汽提，经汽提后的待生催化剂进入烧焦罐下部。 图 2-1 催化裂化反应-再生系统控制图 除图 2-1 所示控制系统外，还设置了约束控制，使部分控制成为卡边控制， 保
22、证设备安全。 再生烟气氧含量控制 再生滑阀开度控制 烧焦罐温度控制 主风机入 1 2 3 4 口流量控制 富气压缩机的控制 再生器一级旋风分离器入口线速度控制。 5 6 一些装置对重要的过程变量（例如催化剂循环量、剂油比等）采用软测量技 术，进行推断和估计，并应用于生产过程中，取得了良好的效果。 2.2 工艺组成 2.2.1 反应-再生系统 反应-再生系统是催化裂化装置的核心。该系统由反应和再生部分组成。反应 部分主要有：在提升管下端设置预提升段，提升介质可用蒸汽或干气（或两者 1 混合使用） ，主要目的是将再生器来的再生催化剂提升和加速，使其径向分布均 匀，为催化剂和原料充分接触和反应提供较
23、为理想的环境；根据原料油、回炼 2 油、油浆的性质，设置了多层进料喷嘴，选择适宜的喷嘴形式和进料位置，以改 善雾化效果、提高目的的产品收率；增设了提升管温度控制系统，依靠调节催 3 化剂循环量、原料预热温度、进料量使提升管中部多点温度可控，也可在提升管 下部注入汽油、上部注入终止剂（汽油或除盐水等）控制提升管出口温度和反应 时间；在提升管出口安装油气快速分离系统，主要目的是使反应后的裂化油气 4 与催化剂快速分离，减少二次反应，油气应尽快离开沉降器进入分馏塔；设置 5 了汽提段，沉降器旋风分离器回收下来的催化剂，在汽提段用过热蒸汽将其中夹 带的油气置换出来后进入再生器；增设了金属钝化剂注入设施
24、，根据原料中重 6 金属的种类和含量，选择适宜的钝化剂，防止催化剂中毒。 再生部分有：再生器设有辅助燃烧室，用于开工时加热主风、再生器升温； 1 再生器内设有主风分布器，实现合理布风，保证正常流化和催化剂再生效果； 2 再生器设有两级旋风分离器，用于气固分离，降低催化剂损失；增设内取热 3 4 器或外取热器，取走再生烧焦过剩热量，控制再生温度；设有催化剂装卸设施， 5 用于开、停工装卸催化剂，控制适宜的催化剂平衡活性；部分装置设有 CO 助 6 燃剂加入系统，利用焦炭燃烧生成 CO 的化学热，实现完全再生，防止再生器尾 燃，降低装置能耗。 2.2.2 分馏系统 催化裂化分流系统主要由分馏塔、柴
25、油汽提塔、回炼油罐以及塔顶油气冷凝 冷却系统、各中段循环回流及产品的热量回收系统组成，其主要任务是将来自反 应系统的高温油气脱过热后，根据各组分沸点的不同切割为富气、汽油、柴油、 回炼油和油浆等馏分，通过工艺因素控制，保证各馏分质量合格；同时可利用分 馏塔各循环回流中高温位热能作为稳定系统各重沸器的热源。部分装置还合理利 用了分馏塔顶油气的低温位热源。 富气经压缩后与粗气油送到吸收稳定系统；柴油经碱洗或化学精制后作为调 和组分或加氢改质的原料送出装置；回炼油和油浆可返回反应系统进行裂化，也 可将全部或部分油浆冷却后送出装置。 分馏系统主要过程在分馏塔内进行，与一般精馏塔相比，催化裂化分馏塔具
26、有如下技术特点。 分馏塔进料是约 500且带有催化剂粉尘的过热油气，故分馏塔不设提留 1 段。在分馏塔内，油气首先通过脱过热段，变成饱和油气以利于产品的分馏。为 避免塔盘结焦堵塞，一般在油气脱过热段设有 810 层人字挡板。从塔底抽出的 油浆经换热、冷却后返回塔内和上升的油气逆流接触，使油气迅速冷却以便于分 离，并把油气中夹带的催化剂粉末洗涤下来，防止污染侧线产品及塔盘堵塞。油 浆固体含量可用油浆回炼或外排量来控制，塔底温度则用循环油浆流量和返塔温 度进行控制。 产品质量易于控制。分馏塔除塔顶粗汽油外，一般还有柴油、回炼油侧线 2 馏分，塔底为油浆。这些馏分彼此之间设有富吸收油入口，主要回收吸
27、收塔顶贫 气带出的轻汽油组分。 为减少分馏系统压降，一般除分馏塔一中段外，都采用处理能力大、压降小 的固舌形塔盘。 分馏塔过热量大。一般设有 4 个循环回流以保证全塔热平衡，即油浆循环、 3 二中循环回流（和/或回炼油循环） 、一中循环回流和顶循环回流。从节能角度看， 宜增大高温位的油浆循环和中段循环的取热量。 2.2.3 吸收稳定系统 吸收稳定系统主要包括吸收塔、解析塔、稳定塔和凝缩油罐、汽油碱洗沉降 罐以及相应的冷换设备。 该系统的主要任务是将来自分馏系统的粗汽油和来自气压机的的压缩富气分 离成干气、合格的稳定汽油和液态烃。一般控制液态烃。一般控制液态烃 C2以下 组分不大于 2（体积）
28、、C5以上组分不大于 1.5（体积） 。 工艺流程分单塔流程(吸收解吸合用一个塔)和双塔流程（吸收解吸各用一个 塔） 。各设备的基本作用如下： 吸收塔以粗汽油、稳定汽油作吸收剂，将气压机出口的压缩富气中的 1 C3、C4组分尽可能吸收下来，解析塔则是尽可能将脱乙烷烷气油中的 C2组分解吸 出去。 再吸收塔是以催化裂化柴油（或分馏塔中段循环回流或重汽油）作吸收剂， 2 把吸收塔顶的贫气中的 C3、C4及汽油组分回收下来，富吸收油返回分馏塔。 稳定塔是将脱乙烷汽油分离成质量合格的液化气和稳定汽油。 3 2.2.4 反应再生系统流程 反应-再生系统主要包括新鲜进料预热系统、反映部分、再生部分、催化剂
29、 储存和输送部分、主风和再生烟气部分及其他辅助部分。 典型的高低并列式提升管重油催化裂化装置单器完全再生和再生器串联的反 应-再生系统流程。 提升管反应器总进料一般包括新鲜进料、回炼油、回炼油浆（还包括急冷油、 回来汽油等） 。新鲜进料按其性质分为蜡油和渣油，按外供原料温度分为冷料和 热料。 （1）新鲜进料预热流程 催化裂化装置因加工原料不同，原料预热温度相 差大。对于蜡油催化裂化，原料预热温度 350380.重油催化裂化因生焦量大、 再生温度高、油剂比大，新鲜进料温度 180275。新设计或新改造的重油催化 裂化装置多取消了原料加热炉，开工时通过油浆蒸发器倒引中压或低压蒸汽加热 以提供原料升
30、温脱水的热量。 冷料和热料经计量表、管道混合后进入原料缓冲罐，经原料油泵加压后与分 馏部分的介质（一中回流、循环油浆等）换热，然后经原料流控制阀和进料喷嘴 进入提升管反应器。 部分老装置有原料加热炉，新鲜原料与分流戒指换热后分几路进入原料加热 炉对流段，为保证进炉流量相同，每路都设有流控阀。在其对流室出口与回炼油 合流经加热炉辐射段加热到一定温度后进入反应器。原料预热温度由加热炉燃料 气（或燃料油）流控阀自动控制。 （2）反应部分工艺流程 以往设计采用新鲜进料与回炼油混合进料，新新设 计或新改造的重油催化裂化多采用分段进料，将新鲜进料与回炼油分开。 提升管底部设有与提升蒸汽和提升蒸汽（或干气）
31、 。从再吸收来的部分脱前 干气经流控阀和提升管底部的莲蓬式分布器进入提升管，与预热提升蒸汽等作提 升介质，将从再生器来的约 640700的再生催化剂提升到进料位置。 提升管反应器进料由下而上依次为新鲜原料、回炼油、回炼油浆、急冷水 （含硫污水或除盐水）和急冷油（可以是粗汽油、轻柴油）进料喷嘴。 新鲜原料分为几路，每路设有流量控制阀，每路再分为两支，每支路又加流 量指示，保证各路进料流量均匀，然后经过相对的两个进料喷嘴进入提升管。雾 化蒸汽控制方案与新鲜进料相同。 回炼油先分成两路，每路设有流量控制阀，每路再分为两支，每支路又加流 量指示，保证各路进料流量均匀，然后经过相对的两个进料喷嘴进入提升
32、管。雾 化蒸汽约占回炼油量得 5（质量） 。 从又将泵来的约 350的部分油浆经流控阀和油浆进料喷嘴进入提升管，其 雾化蒸汽上设有限流孔板。除盐水或从分馏含硫污水泵来的含硫污水经流控阀和 急冷水喷嘴、经蒸汽雾化后进入提升管。从分馏部分来的急冷油经流控阀和急冷 油喷嘴、经蒸汽雾化后进入提升管。 根据原料性质和产品质量、产品分布的要求，用再生单动滑阀自动控制提升 管（或集气室）出口温度约 480510。 从沉降室顶旋风分离器和提升管出口快速分离器分离下来的催化剂进入汽提， 与气提蒸汽蒸汽逆流接触，置换出的催化剂颗粒间和孔隙内的油气汇合进入沉降 器顶旋风分离器。 沉降器汽提段料位由待生单动滑阀自动控
33、制。根据生产要求，用流控阀控制 汽提蒸汽流量。 重油催化裂化装置多使用金属钝化剂。金属钝化剂用计量泵从储罐中抽出， 根据原料性质和平衡崔户籍污染情况，按一定比例与新鲜进料混合后进入提升管 反应器。采用非水溶性的金属钝化剂，还需打入一定量的稀释柴油，以提高注入 管线的线速度，防止管线堵塞。 （3）再生部分工艺流程 对于常规单段再生，来自沉降器汽提段得待生催化 剂分布器进入再生器床层，与贫氧主风逆向接触，烧掉催化剂上大部分氢和部分 碳，然后与主风分布器来的主风接触，烧焦后的再生催化剂经再生器底部的淹流 管排出再生器。 夹带催化剂的再生烟气上升穿过催化剂床层料面进入设在稀相段的两极多组 旋风分离器，
34、绝大部分催化剂被分离下来返回催化剂床层。分离后的烟气经集气 室排进再生烟道，经蒸汽过热器温度降到700，在经第三级旋风分离器（三 级） ，将烟气含尘量降到250mg/m3大部分烟气进入烟气轮机（烟机）发电或带 动主风机运行。烟机出口烟气与其旁路烟气汇合，经过余热锅炉，温度降到约 180后排进大气。 再生压力在再生烟气全部进烟机时由烟机入口蝶阀控制；在再生烟气部分进 烟机时由烟机旁路阀自动控制。 对重油催化裂化装置，再生器还设有内取热器和/或外取热器，可通过调节 外取热器滑阀开度和/或流化风量控制外取热器取热量来调节再生温度。 对于重油催化裂化装置，再生器还设有内取热器和/或外取热器，可通过调
35、节外取热器滑阀开度和/或流化风量控制外取热器取热量来调节再升温度。 对于两个再生器串联的催化裂化装置，第一再生器（一再）为不完全再生。 一再催化剂料位由半再生单动滑阀控制。一再半再生催化剂经半再生立管、半再 生单动滑阀与从一再外取热器来的冷催化剂一并用增压风送到二再继续烧焦。二 再再生催化剂经脱气罐和再生立罐、再生滑阀进入提升管反应器。 新的设计采用一再和二再集气室出口烟气在烟道中汇合，在补入适量的主风， 使烟气中 CO 完全燃烧，高温烟气经高温取热炉，温度降到不大于 700，依次进 入三旋、烟机、余热锅炉，最后排进大气。 二再压力控制与常规单段再生相同。一再与二再的压差根据压力平衡由一再 出
36、口双滑动阀自动控制。 再生器喷燃烧流程;从封油泵来的柴油经过流控阀，从再生器密相四个燃烧 油喷嘴进入再生器。根据喷油处的温度指示，可判断燃烧油是否喷着。 （4）主风和增压风流程 主风机出口主风一部分进增压机，经过加压后通过 流控阀作外取热器和空气提升管用风。其余主风经过主风单向阻尼阀（与氧气混 合）一部分经流控阀作再生器底部小分布环用风，其余经过辅助燃烧室一、二风 次阀进入再生器，用于催化剂再生烧焦。 对于烧焦罐式的装置，主风机出口主风一部分经辅助燃烧室、主风分布器进 入烧焦罐底部，其余少量主风直接进入第二密相床的分布器。 对于同轴式装置，主风机出口主风分别进入两密相段底部的分布器。 在主风中
37、段时，主风自保动作，主风单向阻尼阀关闭，从该阀后向再生器通 入事故蒸汽以维持再生器催化剂流化。同时原料自保动作，切断反应所有进料， 新鲜进料通过事故旁通线，可进入原料缓冲罐、回炼油罐、分馏塔底、油浆紧急 放空线等，反应进料雾化蒸汽流控阀全开。 当增压风中断时，增压风自动保护作，增压风流控阀关闭，从该阀向空气提 升管通入事故蒸汽以防止空气提升管堵塞。 第 3 章 控制方案设计及论证 3.1 控制系统的控制目标 石油馏分的催化裂化反应是一个气-固相的非均相催化反应，在反应器中， 原料和产品是气相，而催化剂是固相，因此在催化剂表面进行裂化反应时，包括 以下 7 个步骤： 原料油分子由主气流扩散到催化
38、剂表面； 1 原料油分子沿催化剂微孔向催化剂的内部扩散； 2 油气分子被催化剂内表面所吸附； 3 油气分子在催化剂内表面进行化学反应； 4 反应产物分子自催化剂内表面脱附； 5 反应产物分子沿催化剂微孔向外扩散； 6 反应产物分子扩散到主气流中去； 7 近年来许多中外企业增设了第二再生器，其主要控制目标为： 处理残炭 15.5（质量）的原料时，生焦率 67（质量） ，不设 1 取热设施； 采用两个串联的再生器，两个再生器的烟气自成系统，第二再生器采用外 2 旋； 使用金属钝化和高效雾化进料喷嘴； 3 使用采用超稳分子筛（USY）催化剂； 4 3.2 设计控制系统应遵循的原则 以反应-再生系统为
39、例，应用目的是平稳操作工艺、保证产品产量和质量。 要达到此目的就必须保证： 单程转化率与总转化率：用新鲜的原料油加回炼油作为原料油来计算的转 1 化率称为单程转化率，仅用新鲜原料油作为原料油来计算称为总转化率。 单程转化率=100（重） 总进料 焦炭气体汽油 总转化率=100（重） 新鲜原料 焦炭气体汽油 藏量：在反应器或再生器经常保持的催化剂量称为藏量。一般指分布板以 2 上的密相床层的催化剂重量；以吨表示。 空速：每小时进入反应器的油量与反应器内催化剂藏量之比。如以重量为 3 单位的称重量空速，如以体积为单位的称作体积空速。 假反应时间：空速越大，原料油停留在催化剂上的时间越短，故用空速的
40、 4 倒数称假反应时间。但此值并不代表原料油在反应器内的真正反应时间，只是一 个用于比较的相对数值。 假反应时间=h 空速 1 催化剂循环量:单位时间内进入反应器的再生催化剂量，以 t/h 表示。 5 油剂比：单位时间进入反应器的再生催化剂量（即催化剂循环量）与反应 6 器进料量之比。常以 C/O 表示。 油剂比= )/ )/ ht ht 总进料量（ 催化剂循环量（ 3.3 自动控制系统的基本方案 在讨论催化裂化及反应再生基本控制方案中，大多数采用的是单回路控制系 统。但也有串级控制系统。下面就简单概述一下这些控制系统： （1）单回路控制系统 单回路控制系统是由被控对象、一个测量元件及变送器、
41、一个控制器和一个 执行器所组成的单回路负反馈控制系统。它是最基本、最常见、应用最广泛的控 制系统，结构简单，易于实现，适应性强。 （2）串级控制系统 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值，这样连接起来的两个控 制器称作是串级控制，两个控制器都有各自的测量输入。但只有主控制器具有自 己独立的设定值。副控制器输出信号送给被控过程的执行器，这样组成的系统称 为串级控制系统。它主要用于对象惯性滞后打，对象具有较大的纯滞后和严重的 非线性以及干扰幅值大且频繁等场合，其优点： 由于副回路的快速作用，发生于副回路的扰动在影响变量之前即可由副控 制器予以校正。 副对象的相位滞后，由于构成了副回路而显著
42、减小，从而改善了回路的相 应速度。这对克服进入主副回路的扰动都是有利的。 串级系统对副对象及控制阀的变化具有较好的鲁棒性。 当副变量为流量时，副回路可以按照主回路的需要对质量流和能量流实施 精确的控制。 （3）双重控制系统 一个被控变量采用两个或两个以上的操纵变量进行控制的控制系统称为双重 或多重控制系统。这类控制系统采用不止一个控制器，其中，一个控制器输出作 为另一个控制器的测量信号。 系统操纵变量的选择需从操作优化的要求综合考虑。它即要考虑工艺的合理 和经济，又要考虑控制性能的快速性。而两者又常常在一个生产过程中同时存在。 双重控制系统是综合这些操纵变量的各自优点，克服各自弱点进行优化控制
43、的。 双重控制系统增加了副回路，与由主控制器、副控制器和慢对象组成的慢响 应的单回路控制系统比较，有以下特点。 增加开环零点，改善控制品质，提高系统稳定性。 1 提高双重控制系统的工作频率。 2 动静结合，快慢结合，急则治标，缓则治本。 3 3.4 控制方案的设计及论证 控制设计 对于催化裂化反应及再生控制，我认为应需从三个方面来考虑设置必要的控 制系统: 物料平衡控制 1 所谓物料平衡主要是指进入和排出反应-再生系统的个种物料的平衡，如原 料与产品、单程转化率与回炼油比、烧焦与生焦、供氧与需氧、催化剂的损失与 补充、气体产量和气压机能力的平衡等。 反应热平衡控制 2 热平衡是指反应需热和供热
44、的平衡，反应所需热量的提供主要是再生器烧焦 放出的热量通过催化剂循环传递到反应器，因此反应器和再生器应保持需热和供 热的平衡，才能保持一定的反应温度和再升温度。 反应温度和再生温度的确定分别是根据原料油性质、生成方案、对转化率的 要求和烧焦放速度及再生形式的要求确定的，操作中往往控制反应温度。再升温 度和再生器热平衡的结果。 约束条件控制 3 为保证反应再生系统的正常、安全操作，必须使某些操作参数限制在约束条 件之内。催化裂化反应再生装置约束条件为工艺能否达到使结焦的催化剂恢复到 催化反应要求的活性标准。直接的判别标准是再生催化剂含碳量，间接的标准则 是催化剂的平衡活性。 不同类型的催化剂对反
45、应再生催化剂的含量的要求相差很大。如今广泛使用 沸石催化剂要求 CR值进一步降到 0.050.1，以适应催化剂本身活性降低的 条件。考虑到不少工业催化剂在 730以上的水热稳定性差，如果要求 CR不大于 0.05，一般要采用特殊的待生剂进入方式和分配结构或者两段再生工艺，让少 部分的催化剂藏量处在第二段的高温下（该段烟气中水蒸气量少，水热失活相对 减轻） ，第二段烧炭强度虽较低，但可以从第一段的高的烧炭强度得到补偿。循 环床再生工艺 CR值一般为 0.1左右，这时快速床出口温度 700.如果提高温度， 或者降低平均烧炭强度，可以得到更低的 CR。 反应再生器内催化剂量占装置的系统总藏量的 70
46、以上，温度高达 700以 上，水蒸气分压在 2030Kpa，这样的条件促使催化剂的失活，可以认为反应-再 生系统催化剂的永久失活主要取决于再生器的工艺条件。对于单段再生这个温度 上限约为 730，对于两段再生的第二段温度可适当提高。当加工高金属渣油时， 为了保持平衡剂上的重金属含量二允许较高的置换率，因而平衡活性也较高，为 此考虑使用含重金属不高的商品平衡剂进行置换，保持适当的平衡活性。 控制方案的设计及论证 不同催化裂化类型的主要差别在于不同类型的反应-再生部分，下面介绍两 种反应-再生系统的控制方案。 密相床流化催化裂化：原料油由原料油泵生压后，顺序通过一系列换热器， 1 分别与分馏塔顶循
47、环回流、中段回流、轻、重柴油、塔底油浆换热，然后与回炼 油和并进入加热炉加热到 300400，由加热炉出来的原料油、回炼油与分馏塔 塔底出来的部分回炼油浆混合组成反应总进料经过若干喷嘴，用雾化蒸汽喷入反 应器稀相提升管，在其中与来自再生器的高温催化剂（580600）接触，随即 汽化并进行反应，油气在稀相提升管内的停留时很短，约 2030的反应在此 进行，经过部分反应的油气和催化剂混合物进入进料弯管，并通过分布板再进入 反应器的密相床层内继续反应，大部分反应在密相床中完成。 提升管流化催化裂化：新鲜原料和回炼油在加热炉入口汇合，经加热炉加 2 热至 360400，然后喷入提升管底部与高温再生催化
48、剂相遇，立即全部气化， 并高速通过提升管反应器，反应温度为 470510，反应时间为 34s。提升管 下部不同高度设两个以上的进料点，以控制原料不同的停留时间，反应后的汽油 经顶部伞帽快速分离，迅速分离出大部分催化剂，油气与其携带的少量催化剂经 两级旋风分离器，在此分出部分催化剂后，经集气室排出，进入分馏塔。下面我 就分别讨论及论证各种控制方案： 3.4.1 加热炉控制 1.加热炉温度控制 加热炉是利用燃料在炉膛内燃烧产生的容量，在炉内炉管中通过的物料加热 至下游工艺工程所需的温度，很好的满足下游工艺过程对工艺介质工艺的要求。 炉温的波动，将给下游装置的平稳操作带来不利影响，进而影响到成品的质
49、量和 收率，因此，温度控制是加热炉操作的关键，而工艺介质炉出口温度的控制是加 热炉操作的目的和控制的核心。 1)炉出口温度 炉出口温度是指被加热介质流出加热炉时的温度，它包括各分支温度，总出 口温度及被加热其他介质的出口温度。其温度的高低取决于后续工艺过程的要求 和被加热介质的性质，以及炉管的材质等，加热炉总出口温度的高低决定了被加 热物料的汽化率、裂解率和转化率等，是加热炉控制的总目标。炉出口分支温度 是该分支介质在炉管内的受热情况和介质流量的综合反应，炉出口温度的稳定与 否直接影响后续工艺过程的操作、成品的性质和成品的收率。因此，被加热介质 的炉出口温度，是加热炉日常操作中最重要的控制参数一般要求其变化范围在 1-1之间。 加热炉炉出口温度控制一般都采用窜级调节系统，窜级调节的负控制回路能 及时测量到来自燃料波动的干扰，并对此加以控制，缩短了反馈和调节的通道， 为炉出口温度的控制创造了有利条件，对于主回路的干扰，负控制回