催化裂化裝置操作的哲學思考

茍俊杰（青海油田格爾木煉油廠，青海 海西 816400）

催化裂化裝置是整個煉廠平穩運行的錨舵，常常起到牽一發而動全身的作用，而催化裂化裝置又以其設備眾多、工藝復雜、上下游裝置銜接密切、操作難度大而著稱。催化裂化裝置中任何崗位任何參數都不是簡單孤立的，整個催化是一個有機的整體，操作的調整也絕不是一蹴而就的。作為實際的操作者，我們有必要認真的探討和總結一下催化裂化實際操作當中寶貴的經驗和技巧。

格爾木煉油廠重油催化裂化裝置設計處理量為90×104t/a，最小處理量72×104t/a，年開工8400小時。所使用的原料油為大于460℃的減壓渣油，產品方案為多產油品方案?，F以格爾木煉油廠催化裂化裝置為例，結合一線主操人員實際操作經驗，從物理、數學、概率和哲學方面簡單分析和探討催化裂化裝置操作當中一些規律和技巧。

1 “慣性理論”在催化裂化操作中的體現與影響。

慣性定律即牛頓第一定律(Newton's First Law,or Law of Inertia)，慣性是物體保持其原有運動狀態（運動或靜止）的能力，是物體的一種固有屬性，即有質量的物體皆有慣性。當有外力施加于物體時，慣性表現為對其運動狀態變化的一種阻抗能力，質量是物體慣性大小的量度。在催化裂化的日常操作中，細心觀察就能感受到慣性對于操作的影響無處不在。

在催化裂化操作中，反再系統中的主要介質有催化裂化催化劑、主風（主要為氮氣和氧氣）、焦炭、混合油氣、煙氣、蒸汽等，不管這些介質是什么種類什么性狀，它們都是物質的，都是有質量的，因此這些介質本身都是有慣性的。當操作達到相對穩態時，可以看做外界影響因素對反再系統操作的合力為零，如果各個參數都在要求的指標內，這種平衡狀態就是我們所要追求的平穩操作。在這種穩態下，引入變量即可觀察到系統慣性發生的作用。下圖為格爾木煉油廠催化裂化裝置反再操作畫面，我們結合此操作畫面來說明問題。

1.1反應溫度TICA1030。反應溫度是催化裂化操作中很重要的一個指標，它的主要影響因素有（1）處理量（2）原料性質（3）原料帶水量（4）回煉油回煉量（5）床層溫度（6）再滑閥開度（7）終止劑量（8）兩器差壓。除了這些主要影響因素，操作畫面上的任何一個參數都會對反應溫度造成影響，只不過影響是間接的。反應溫度穩態下，引入能夠改變它的變量，此時系統慣性就會發生作用，有一種維持原來運動狀態的力量主動來抵觸變量，使其盡可能的維持原來的反應溫度。假如變量是再滑閥開度，再滑閥開大，反應溫度會有升高的趨勢，系統慣性體現在兩器差壓PDTA106將會變小，增大再生線路流化阻力阻礙反應溫度的上升。如果兩器差壓相對比較小，這就是為什么有的時候，即使小幅開了再滑閥反應溫度也不會有明顯的上升，因為引入的變量所能提供的力量不夠強大，不足以克服系統慣性，類似于推動力小于最大靜摩擦力，物體運動狀態還不足以發生改變。我們還需要配合氣壓機提速的操作，進一步引入能夠提高反應溫度的力量，使其最終發生我們想要的改變。如引入的變量是二再床溫，當床溫變低，反應溫度會有下降的趨勢，系統慣性為了阻礙反應溫度的下降，兩器差壓將會升高以此增大再生線路推動力，在再滑閥閥位不變的情況下增大催化劑流速進而增大劑油比，使反應溫度盡可能的維持原來相對比較高的水平，反之亦然。

1.2兩器差壓PDTA106。這個參數可以說是整個催化裂化裝置最重要切最敏感的一個參數。一二再壓力單位為MP，兩器差壓的單位為mmH2O，mmH2O在數值上比MP擴大了105倍，如此的放大效應使任何的一點波動都能夠反應到兩器差壓這個參數上。當我們一一引入所有能夠增大兩器差壓的變量時，例如氣壓機提速，二再床溫降低，主風增大二再壓力升高等等，系統慣性為了維持原來相對比較小的兩器差壓內在會發生一系列反應變化，將要增大的兩器差壓必定會增大再生線路上的推動力，增大劑油比，使催化裂化反應更加充分以此產生更多的油氣分子來填補即將增大的差壓。當我們逐一引入所有能夠減小兩器差壓的變量時，例如氣壓機降速，二再床溫升高，汽提蒸汽量增大，原料油變重，分餾塔底液位升高等等，這些能夠使兩器差壓變小的因素都會使再生線路阻力增大，推動力減小，催化劑流速變慢，減小的劑油比使原料油不能充分的反應以此來抵消將要減小的兩器差壓。

1.3系統慣性的存在，對現實操作的指導意義。以上事例只是絕大參數當中的一小部分，由于篇幅所限不能一一例舉。實際操作中，絕大多數參數對于將要到來的變化首先會發生一個抵觸作用，來盡可能的維持過去的狀態，這就是系統慣性。在系統慣性所能夠承受的范圍內，系統能夠自發的消耗掉一些相對比較小的變量，而系統參數不發生特別大的波動，即在我們的指標范圍內。這就是一個裝置的操作彈性。這也解釋了為什么設計處理量越大的裝置反而會相對更平穩的運行，更大的物料更多的介質意味著更大的質量和更大的慣性，其抗干擾能力越強。在實際操作中，系統慣性是可以克服的，否則，我們就得不到我們想要的調整結果。在調整過程中，由于慣性的存在，我們一而再再而三的連續調整也許沒有立刻收獲到我們想要的結果，但所有的調整力量一旦突破了最大靜摩擦力，調整的效果就會來的比較猛烈，甚至超過我們想要的。因此在實際操作中，調整的力量要盡可能的收放有度，在系統運行狀態沒有改變之前，需要我們連續引入變量，當系統運行狀態一旦發生改變，我們需要及時撤出變量，防止調整過度。

2 正態分布在裝置操作中的意義

正態分布（Normal distribution）又名高斯分布（Gaussian distribution），是一個在數學、物理及工程等領域都非常重要的概率分布，在統計學的許多方面有著重大的影響力。

我們催化裂化的操作，很多方面都符合正態分布，即使不是一個標準的正太分布曲線也是一個和正態分布曲線相類似的曲線，即使函數關系只有正態分布曲線的一半，乃至是負數，對函數取絕對值后也會得到一個類似的正態分布曲線。比如催化劑活性對產品分布的影響，反應溫度對于輕質油收率的影響，一套裝置的加工量和能耗的關系，甚至是閥門開度對于介質流量的影響。一套裝置建成投產，相當于數學模型已定，裝置的運行是由無數變量組成，我們要做的就是通過長期生產實踐找到裝置正常平穩運行所能達到的安全、經濟最大化和人力消耗的最小化。

3 蝴蝶效應在催化裂化裝置操作中的體現

蝴蝶效應（The Butterfly Effect）是指在一個動力系統中，初始條件下微小的變化能帶動整個系統的長期的巨大的連鎖反應。催化裂化裝置是一個有機的整體，不同崗位之間，繁復的參數之間都不是孤立的。每一個參數的變化都不是無緣無故的，背后都有它必然的原因，每一個參數的變化也都會對其他參數造成影響，只是這種影響有的重大明顯有的微小隱秘。在平穩狀態下，晝夜的溫差會對穩定系統的空冷冷卻效果造成很大影響，會對主風機的風量造成影響，甚至清晨一抹亮麗的陽光都會讓反應主操感到明顯的風量變化，進而調整操作，此時的穩態亦不是彼時的那個穩態了。作為一線的操作人員，我們就是要盡可能的清楚每一個操作參數變化的原因，了然于胸，防患于未然。

4 把握好矛盾關系，精確調整操作

矛盾關系就是要分清楚主要矛盾和次要矛盾，要分清楚什么是矛盾的主要方面什么是矛盾的次要方面。在催化裂化的操作當中，影響因素是多方面的，調整手段也是多渠道的。特別是在催化裂化反應操作的調整中，要本著對裝置平穩影響最小且最有效的原則調整。不能因為調整一個參數而把其他參數打亂，緊急時刻要找到最關鍵變量直接調整。

5 結語

5.1催化裂化裝置所有崗位，設備及參數是一個有機的整體，其間是相互聯系相互影響的。

5.2催化裂化操作的調整要本著對裝置平穩影響最小且最有效的原則。