連續重整催化劑再生裝置典型控制方案分析

周小娜，王雅鴻

(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)

連續重整催化劑再生裝置典型控制方案分析

周小娜，王雅鴻

(北京石油化工工程有限公司，北京 100107)

重整催化劑在使用過程中活性會逐漸下降，催化劑再生是為了保持催化劑的性能良好，使裝置安全、穩定、長周期運轉。以并列式連續重整為例，對連續重整催化劑再生裝置中的催化劑燒焦控制、催化劑提升控制、氣體密封控制等典型控制方案進行了描述和分析，明確了控制器的作用方式，并給出了控制示意圖。

催化劑再生裝置 催化劑燒焦控制 催化劑提升控制 氣體密封

重整催化劑在使用過程中由于積炭、金屬凝聚與熔結、中毒、結構變化等原因使得活性逐漸下降，積炭、金屬凝聚與熔結導致的失活可以通過催化劑再生過程使其活性得到恢復或者部分恢復，因而催化劑再生是保持催化劑的性能良好，使裝置安全、穩定、長周期運轉的關鍵過程。連續重整是催化劑連續再生式催化重整的簡稱，目前有兩種連續再生工藝： 一種是軸向重疊式連續重整工藝；一種是并列式連續重整工藝。重整催化劑再生過程都包括催化劑再生和催化劑輸送兩個過程。文中以并列式連續重整為例，對連續重整催化劑再生裝置典型控制方案進行了描述和分析。

1 催化劑燒焦控制

并列式連續重整催化劑燒焦控制主要由燒焦氧體積分數控制和燒焦溫度控制兩部分組成。

1.1氧體積分數控制

催化劑再生燒焦氧體積分數控制的相關工藝流程如圖1所示，再生器分為燒焦段、氧氯化段和焙燒段，再生循環氣分3路進入再生器，主流路為一段燒焦氣，兩支路氣體分別進入氧氯化段和焙燒段。

1) 再生器一段燒焦氧體積分數的控制與工藝的操作模式有關，工藝的操作模式分為白燒和黑燒兩種。

a) 白燒。是指在燒焦段燒焦后的催化劑碳質量分數在0.2%以下，可以進入氧體積分數高的氧氯化段和焙燒段進行后續再生處理，此時再生器燒焦段的注入空氣是來自氧氯化段，此時UV-3016閥門打開，UV-3017閥門關閉，主氧體積分數控制器AIC-3002控制一段燒焦氣氧體積分數，使之穩定在0.8%，其控制輸出作為焙燒支路的副氧體積分數控制器AIC-3007的設定值，使其氧體積分數穩定在9%，副氧體積分數控制器的控制輸出作為注入空氣的流量控制回路FIC-3012的設定值。

b) 黑燒。即黑催化燒焦，一般在開工初期催化劑碳質量分數達到3.5%以上，為防止燒焦不徹底、積碳質量分數高的催化劑進入氧體積分數高的氧氯化段和焙燒段，此時UV-3016閥門關閉，氧氯化段和焙燒段不通空氣，UV-3017閥門打開，再生器燒焦段通過空氣壓縮機出口的1根黑燒線來補充空氣；主氧體積分數控制器AIC-3002的控制輸出直接作為注入空氣的流量控制回路FIC-3012的設定值。白燒和黑燒采用HS-3006選擇控制，工藝聯鎖觸發時，由DCS自動選擇黑燒模式，如須切換到白燒模式，需操作工確認后，再人為切換。一段燒焦氧體積分數控制系統示意如圖2所示。

2) 二段燒焦氧體積分數控制是以再生器燒焦氣體出口氧體積分數控制器AIC-3003的控制輸出作為二段燒焦氣補氧空氣的流量控制副回路FIC-3008的設定值進行串級調節，其控制目標是保持再生燒焦后氣體的氧體積分數在0.2%，以確保催化劑完全除焦。二段燒焦氧體積分數控制系統示意如圖3所示。

圖1 催化劑再生燒焦氧體積分數控制工藝流程

圖2 一段燒焦氧體積分數控制系統示意

圖3 二段燒焦氧體積分數控制系統示意

1.2燒焦溫度控制

燒焦溫度控制主要包括一段燒焦入口的溫度控制、二段燒焦入口的溫度控制和還原罐入口的溫度控制，其中一段燒焦氣和還原氫氣的2路溫度由電加熱器控制，二段燒焦氣的溫度由急冷閥控制，這里均為常規控制，在此不再贅述。

2 催化劑提升控制

催化劑連續再生，一方面靠催化劑的自身重力，在再生器或反應器中由上往下移動；另一方面氫氣或者氮氣作為催化劑提升系統的載體，將催化劑從每個反應器的底部送到下一個反應器或再生器的頂部，二段催化劑提升控制工藝流程如圖4所示。提升載氣分2路進入特制的提升器內，一次風即松動風由底部進入，提供克服催化劑重力的速度頭；二次風由側面吹入，為提升風。在總提升風量一定的條件下，改變二次風量可改變提升管輸送差壓，從而改變催化劑提升量。

催化劑的提升采用上部料斗的料位控制LIC-3018與提升器提升差壓PDIC-3055串級控制的方案，該方案可以使控制鏈上各環節能實現均勻調節，平衡控制，避免提升速度不匹配導致的提升中斷。催化劑提升控制系統示意如圖5所示。

3 氣體密封控制

連續重整催化劑在再生過程中同時處于氫氣和氧氣兩種氣體環境中，為防止氫氣和氧氣混合發

生爆炸，因而需要多處利用差壓進行氣體的密封。

圖4 二段催化劑提升控制工藝流程

圖5 催化劑提升控制系統示意

3.1再生部分的密封控制

再生部分氣體密封工藝流程如圖6所示。再生器的密封包括再生器頂部的壓力密封、燒焦段和氧氯化段的壓力密封、再生器底部的壓力密封3個部分。

圖6 再生部分氣體密封工藝流程

再生器頂部壓力密封的目的是防止氧體積分數高的再生氣上竄到閉鎖料斗，采用再生器頂部與一段燒焦氣入口差壓控制的方案，控制器PDIC-3017作用方式為反作用，當差壓變大時關小補氮閥PDV-3017，當差壓變小時開大補氮閥PDV-3017，該控制為單回路控制。

燒焦段和氧氯化段的壓力密封是防止氧體積分數高的氧氯化段氣體上竄到燒焦段，采用燒焦段和氧氯化段的差壓分程控制的方案，當差壓變大時，關小氧氯化段氣體出口閥PDV-3025B，閥門氣源故障位置為FO，控制器PDIC-3025應選擇正作用；當差壓減小時，關小燒焦段氣體出口閥PDV-3025A，閥門氣源故障位置為FO，控制器應選擇反作用，但控制器只能選擇一種作用，為了解決該矛盾，設計中將控制器選擇為正作用，同時DCS輸出至燒焦段氣體出口閥PDV-3025A的AO做一次反向，控制系統示意如圖7所示。

再生器底部的壓力密封是防止氧體積分數高的再生氣下竄到1號下部料斗，采用再生器底部與1號下部料斗差壓控制的方案，控制器PDIC-3048作用方式為反作用，當差壓變大時，關小補氮閥PDV-3048；當差壓變小時，開大補氮閥PDV-3048。

圖7 燒焦段、氧氯化段壓力密封控制系統示意

3.2反應部分的密封控制

反應部分氣體密封工藝流程如圖8所示，反應器的密封包括還原段與1號上部料斗的壓力密封、還原段與第一反應器的壓力密封、5號提升器與上部緩沖罐的壓力密封。

1) 還原段與1號上部料斗的壓力密封控制是防止還原段的氫氣上竄到1號上部料斗，采用還原段與1號上部料斗差壓控制的方案，控制器PDIC-3058作用方式為正作用，當差壓變大時，開大粉塵收集器閥門PDV-3058；當差壓變小時，關小粉塵收集器閥門PDV-3058。

2) 還原段與第一反應器的壓力密封是防止第一反應器的進料進入還原罐，采用還原段與第一反應器差壓控制的方案，控制器PDIC-3061作用方式為正作用，當差壓變大時，開大氫氣出口閥門PDV-3061；當差壓變小時，關小氫氣出口閥門PDV-3061。

3) 第5號提升器與上部緩沖罐的壓力密封是保持5號提升線的穩定，采用第5號提升器與上部緩沖罐差壓控制的方案，控制器PDIC-3087作用方式為正作用，當差壓變大時，開大上部緩沖罐的氮氣閥門PDV-3087；當差壓變小時，關小上部緩沖罐的氮氣閥門PDV-3087。

反應部分的壓力密封控制均為單回路控制，控制系統圖不再贅述。

圖8 反應部分氣體密封工藝流程

4 結束語

催化劑再生是保證連續重整裝置良好運行的關鍵過程，為了保證催化劑再生裝置乃至整個連續重整裝置的良好運行，選用合理、成熟、先進的控制方案至關重要。

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AnaysisonTypicalControlSchemeforCatalystRegenerationofCCRUnit

Zhou Xiaona,Wang Yahong

(Beijing Petrochemical Engineering Co. Ltd., BeiJing, 100107, China)

The activity of reforming catalyst will decrease gradually during application. The catalyst regeneration is mainly to keep the catalyst in good performance to ensure equipment working in safe, stable, long time running condition. Taking a parallel CCR unit as example, typical control scheme of catalyst burning control system, catalyst lifting control system and gas sealing control system of CCR unit are described and analyzed. The action mode of controller is confirmed and the control flow chart is provided.

catalyst regeneration equipment; catalyst burning control;catalyst lifting control; gas sealing

TP273

B

1007-7324(2017)05-0029-04

稿件收到日期： 2017-05-19，修改稿收到日期2017-07-26。

周小娜(1985—)，女，山東濰坊人，2011年畢業于中國石油大學(北京)控制科學與工程專業，從事儀表及自控設計工作，任工程師。