要強(qiáng)（中石化安慶分公司，安徽安慶246002）

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催化重整裝置分程控制系統(tǒng)運(yùn)行分析及優(yōu)化

要強(qiáng)
（中石化安慶分公司，安徽安慶246002）

摘要：針對(duì)安慶石化新建100萬噸/年催化重整裝置基于UOP提出的三分程機(jī)組控制系統(tǒng)方案的分析，介紹催化重整裝置壓力控制流程，總結(jié)實(shí)際運(yùn)行中的先進(jìn)性及存在的問題。

關(guān)鍵詞：重整裝置；反應(yīng)壓力；三分程控制

1　概況

中石化安慶分公司100萬噸/年催化重整裝置是以常減壓直餾石腦油和加氫焦化石腦油為原料，采用連續(xù)重整工藝技術(shù)，主要生產(chǎn)高辛烷值汽油組分、苯、甲苯、混合二甲苯，副產(chǎn)氫氣、C5餾分油等。催化重整反應(yīng)復(fù)雜，控制參數(shù)要求十分精確。其中反應(yīng)系統(tǒng)的壓力關(guān)系到裝置平穩(wěn)運(yùn)行及催化劑使用壽命。反應(yīng)壓力的降低，有利于重整反應(yīng)提高轉(zhuǎn)化率、液化率。但是，重整催化劑在低壓下操作，催化劑的結(jié)碳速率迅速增加，將嚴(yán)重影響催化劑的使用壽命。為此重整裝置必須保持一個(gè)適宜的反應(yīng)壓力維持一定的氫分壓，避免過高的結(jié)碳速率。本裝置壓力控制由UOP提供，采用壓力三分程對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，以反應(yīng)產(chǎn)物分離罐（D201）壓力為控制基準(zhǔn)點(diǎn)，在保證壓縮機(jī)安全運(yùn)行的前提下，使反應(yīng)壓力得到平穩(wěn)控制。本裝置反應(yīng)產(chǎn)物分離罐（D201）壓力控制為0.24MPa，四合一反應(yīng)器的平均壓力為0.35MPa。

2　壓縮工藝流程

本裝置采用循環(huán)氫壓縮機(jī)K201（BCL806）與氫增壓機(jī)K202（BCL608+BCL609）兩套離心壓縮機(jī)組進(jìn)行串聯(lián)，保證重整產(chǎn)物分離罐（D201）的壓力穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)采用Triconex TS3000的CCS控制系統(tǒng)。壓縮系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

3　重整反應(yīng)壓力控制方案

3.1反應(yīng)壓力三分程控制原則

本裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力是以重整產(chǎn)物分離罐（D201）的壓力為控制基準(zhǔn)點(diǎn)，其壓力控制（PIC20801）對(duì)輸出進(jìn)行了三分程控制：第一級(jí)是與氫增壓機(jī)K202高、低壓缸的防喘振綜合控制進(jìn)行的安全選擇控制；第二級(jí)是與重整氫增壓機(jī)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)組成的串級(jí)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；第三級(jí)是超壓放空閥（PV21001）控制系統(tǒng)。三分程的信號(hào)算法見表1。

由表1可知，PIC20801輸出動(dòng)作量程的0％～33％作用于K202低壓缸的防喘振閥（XV21101），參與防喘振閥的手、自動(dòng)、安全高選輸出，對(duì)應(yīng)動(dòng)作量程為100％ ～0％，作用方式為反作用。輸出動(dòng)作量程的33％～66％作用于K202汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)速控制為反作用方式。輸出動(dòng)作量程的66％～100％作用于超壓放空閥（PV21001），對(duì)應(yīng)動(dòng)作量程為0％～100％，D202罐內(nèi)壓力超過設(shè)定值后可通過放空閥釋放壓力。

3.2氫增壓機(jī)控制中三個(gè)壓力優(yōu)選控制

整個(gè)控制系統(tǒng)中，UOP為了整個(gè)工藝系統(tǒng)安全穩(wěn)定，對(duì)氫增壓機(jī)K202一級(jí)出口壓力PIC21002設(shè)定了高限（≯1.35MPa）；二級(jí)入口壓力PIC21003設(shè)定了低限（≮0.95MPa），二級(jí)出口壓力PIC21004設(shè)定了高限（≯2.55MPa）的最高級(jí)優(yōu)選，控制低壓缸防喘振閥XV21101和高壓缸防喘振閥XV21102。某些工藝操作可能引發(fā)出口壓力超過安全閥的設(shè)計(jì)壓力，K202壓縮機(jī)的低壓缸和高壓缸的出口壓力增高到出口壓力高限設(shè)定點(diǎn)，高壓缸與低壓缸各自的防喘振閥將打開，以便維持各自壓力高限設(shè)定點(diǎn)。某些工藝操作可能引發(fā)高壓缸入口分液罐D(zhuǎn)203壓力低的情況，進(jìn)而有液體將留存于罐中，如果罐體壓力低于高壓缸入口壓力限定設(shè)定點(diǎn)以下，高壓缸防喘振閥將打開，以便維持低壓限定。

4　三分程控制方案的原理

重整反應(yīng)壓力是一個(gè)分程控制過程，它由一級(jí)入口分液罐壓控PIC20801、機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、“二返一”控制器XV21101組成。正常生產(chǎn)中，泄壓閥PV21001和“二返一”充壓閥XV21101為常關(guān)狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速來保證PIC20801的壓力控制在0.24MPa。在產(chǎn)氫量過大或過小等特殊情況下，靠調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速無法控制PIC20801的壓力時(shí)，打開泄壓閥PV21001或“二返一”充壓閥XV21101。

“二返一”充壓閥XV21101同時(shí)也是K202一級(jí)的防喘振閥。在入口流量低于喘振流量或一級(jí)出口壓力高于設(shè)定值時(shí)，XV21101優(yōu)先打開。

XV21102是K202二級(jí)的防喘振閥。在入口流量低喘振流量，或二級(jí)入口壓力低于設(shè)定值，或二級(jí)出口壓力高于設(shè)定值時(shí)，XV21102打開。邏輯關(guān)系見圖2。

5　運(yùn)行狀況和存在問題

5.1CCS機(jī)組三分程控制系統(tǒng)投用情況

開工初期，三分程控制方案未投用，反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制不穩(wěn)定，PIC21801壓力在0.21～0.27MPa范圍內(nèi)大幅度波動(dòng)。循環(huán)氫壓縮機(jī)K201和氫增壓機(jī)K202靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，工作量非常大。三分程控制方案投用后，反應(yīng)系統(tǒng)壓力得到穩(wěn)定控制。在工藝操作沒有大幅調(diào)整時(shí)，循環(huán)氫壓縮機(jī)K201控制好出口壓力，氫增壓機(jī)自動(dòng)根據(jù)PIC20801設(shè)定壓力調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

5.2CCS機(jī)組三分程控制系統(tǒng)存在的問題

生產(chǎn)負(fù)荷有多次調(diào)整，基本在60％～100％負(fù)荷都運(yùn)行。主要存在以下問題：

（1）低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，氫增壓機(jī)K202高低壓缸防喘振閥不能全關(guān)，能耗很大。

（2）開工過程中由于有氫增壓機(jī)K202二級(jí)入口壓力PI21003設(shè)定了低限（≮0.95MPa），在低于此壓力時(shí)，高壓缸防喘振閥一直處于全開狀態(tài)，機(jī)組氫氣外送并網(wǎng)較慢。

（3）機(jī)組防喘振曲線不準(zhǔn)確，壓縮機(jī)能耗大，且在出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，進(jìn)料大幅下降，K202機(jī)組自適應(yīng)較差，第一時(shí)間觸發(fā)防喘振閥動(dòng)作，壓力波動(dòng)較大。

針對(duì)以上問題，氫增壓機(jī)組優(yōu)化節(jié)能的空間還有很大，進(jìn)一步優(yōu)化防喘振曲線將為減少蒸汽耗量奠定基礎(chǔ)。對(duì)于防喘振控制，如果實(shí)現(xiàn)階躍響應(yīng)，適度自動(dòng)開關(guān)防喘振閥，達(dá)到系統(tǒng)壓力穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組不發(fā)生喘振，氫氣外送不中斷，可保證裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

6　結(jié)束語

通過了解三分程控制原理及日常運(yùn)行中存在的問題，認(rèn)為該控制方案對(duì)于重整裝置穩(wěn)定運(yùn)行是可靠有效的，不僅降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了氫增壓機(jī)的性能和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全、長期運(yùn)行，為裝置的安全生產(chǎn)提供了保障。

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作者簡介：要強(qiáng)（1983-），男，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，工程師，從事石化設(shè)備管理工作，0556- 5388083，18956993905，yaoqiang.aqsh@sinopec.com。

收稿日期：2015- 12- 03

中圖分類號(hào)：TE624.4+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）02- 0045- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.014