Control Scheme Discussion for Bottom Oil Slurry System of FCCU Fractionator

第47卷第6期石油化工自動(dòng)化Vol. 47, No. 62011年10月AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL INDUSTRYOctober, 2011FCCU分餾塔底油漿系統控制方案探討馬濤,張國磊 ,胡玉臣,董愛(ài)娜(中國石油天然氣華東勘察設計研究院,山東青島266071)摘要:流化催化裂化裝置(FCCU)分餾塔底油漿系統的控制效果對整個(gè)裝置的平穩安全運行具有重要意義。近年來(lái)國內新建了許多大型FCCU,既包含國內各設計院自已的技術(shù),也有部分引進(jìn)國外的工藝包,其分餾塔底油漿系統的控制方案也有多種形式?？偨Y了近年來(lái)國內新建FCCU常用的三種較為典型的油漿系統控制方案，闡述了各方案的特點(diǎn),對其進(jìn)行了簡(jiǎn)要的對比和分析。在此基礎上嘗試性地提出了這三種方案的適用場(chǎng)合,方便設計人員根據每個(gè)項目的特點(diǎn)設計合理的控制方案,達到最佳控制效果。關(guān)鍵詞:催化裂化裝置;分餾塔;油漿系統;控制方案中圖分類(lèi)號: TP273文獻標志碼: B文章編號: 1007 -7324(2011)06 -0025 -03Control Scheme Discussion for Bottom Oil Slurry System of FCCU FractionatorMa Tao, Zhang Guolei, Hu Yuchen, Dong Aina .(CNPC EastChina Design Institute, Qingdao, 266071, China)Abstract: The control effect of bottom oil slurry system of fractionator in the fluid catalytic cracking unit(FCCU) is of great significance for the FCCU's smooth and safe operation. Many large FCCUs havebeen constructed in China in recent years. Some adopt domestic technologies and others adopt foreigntechnology packages with varies types of control scheme for bottom slurry oil system of these FCCUfractionators. Three typical control schemes are summarized. In recent years, they have been applied inthe bottom slurry oil system of fractionator on new domestic FCCU. The properties are described,briefly compared and evaluated for each individual control scheme. On this basis, their applicablesituations have been put forward for designer to design reasonable control scheme for each individualproject based on characteristics to reach best control effect.Key words: FCCU; fractionator; slurry oil system; control scheme0引言塔脫過(guò)熱段上部,小部分返回分餾塔底,以便于控分餾塔底油漿系統的控制方案是流化催化裂制脫過(guò)熱后油氣的溫度和塔底溫度[1]?；b置(FCCU)最重要的控制方案之一,其控制效在正常情況下,分餾塔底液位是油漿換熱段的果的優(yōu)劣不僅影響著(zhù)分餾塔的分餾效果和操作的“熱平衡指示器”。當反應產(chǎn)物帶人的熱量增加時(shí)，穩定性,而且對整個(gè)FCCU的平穩安全運行也具.塔底溫度上升,油漿餾分變重,塔底液位降低;相有重要意義。近年來(lái)國內新建擴建的FCCU,其分反,反應產(chǎn)物帶人的熱量減少時(shí),塔底溫度下降,油餾塔油漿系統的控制方案各有特點(diǎn)。筆者對近年漿餾分變輕,塔底液位上升。當液位上升過(guò)高時(shí)，來(lái)國內常用的油漿系統的三種典型控制方案進(jìn)行很容易漫過(guò)塔的油氣人口,進(jìn)人反應油氣管線(xiàn)，阻了總結分析,對每種控制方案的特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，礙反應油氣流人,從而導致反應器壓力升高,甚至并嘗試性地提出了各方案的適用場(chǎng)合,與各位讀者造成超壓事故。當液位過(guò)低時(shí),油漿泵會(huì )抽空,油探討。漿回流中斷造成塔內超溫超壓,并影響到反應系1系統簡(jiǎn)介FCCU油漿系統的- -般流程:油漿用泵從分收稿日期:中國煤化工餾塔底部抽出后，一路直接送至提升管反應器回作者簡(jiǎn)介::TCHCNMHG',2004年畢業(yè)于煉;若不回煉,可經(jīng)冷卻送出裝置;另一路先與原料山東大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)控制理?yè)Q熱器換熱,再進(jìn)人油漿蒸氣發(fā)生器等回收反應油論與控制工程專(zhuān)業(yè),一直從事儀表及自控工程設計工作,任工氣的部分過(guò)剩熱量,大部分通過(guò)循環(huán)回流返回分餾程師。26石油化工自動(dòng)化第47卷統。此外,塔底油漿液位波動(dòng)也會(huì )影響到分餾塔上但是該控制方案有如下缺點(diǎn):無(wú)論用分餾塔底液部的熱平衡和氣液相負荷,及整個(gè)分餾塔的操作。位還是溫度來(lái)控制油漿蒸氣發(fā)生器的取熱量,都是因此分餾塔底油漿液位是分餾系統很重要的操作將循環(huán)油漿返塔的溫度作為調節變量,改變返塔溫參數,必須保持平穩[2。度變化,換熱段的氣相溫度亦隨之變化,容易影響根據上述分析,油漿系統的主要作用是通過(guò)循分餾塔的正常操作和產(chǎn)品質(zhì)量的平衡穩定。由于.環(huán)油漿冷卻反應油氣，消除過(guò)剩熱量以便分餾;洗要通過(guò)調節循環(huán)油漿的溫度改變分餾塔底的油氣去油氣中夾帶的催化劑粉末,并回收反應油氣的過(guò)冷凝量,因此存在調節滯后的問(wèn)題。當需要通過(guò)降剩熱量;同時(shí)盡量保持分餾塔底液位的平穩。低返塔溫度來(lái)升高液位時(shí),換熱旁路控制閥開(kāi)度可油漿系統控制的要點(diǎn):油漿密度和固體含量不能長(cháng)時(shí)間內都較小，尤其在北方地區的冬季,容易.要過(guò)高;外甩油漿或回煉油漿流量小,且滿(mǎn)足反應要造成換熱旁路油漿凝固結焦,影響正常生產(chǎn)。求;在滿(mǎn)足產(chǎn)品分離要求的前提下,將反應油氣的過(guò)2.2控制方案二剩熱量盡量從塔底回收,提高回收熱量中高溫位熱如圖2所示,通過(guò)分餾塔底換熱段上部溫度控量(分餾塔頂循環(huán)、一中段油、二中段油、循環(huán)油漿由制油漿上返塔量和油漿換熱量,分餾塔底液位與外上到下依次從分餾塔抽出,回收過(guò)剩熱量,其中循環(huán)甩油漿流量構成串級控制，下返塔量采用定值流量油漿的最高溫度達350C)的比例;塔底油漿換熱段控制。該控制方案改變了單純通過(guò)控制返塔溫度溫度不能太高,以防止分餾塔底部結焦可。來(lái)調節液位的方式,通過(guò)控制分餾塔換熱段油氣離2油漿系統典型控 制方案開(kāi)溫度和返塔量,以及外甩油漿流量來(lái)一起調節分2.1 控制方案一餾塔底的液位和溫度,具有靈敏性。當分餾塔底液如圖1所示,采用分餾塔底液位與溫度選擇控位有大幅度波動(dòng)時(shí),能快速控制分餾塔的液位。同制油漿蒸氣發(fā)生器的取熱量;上下返塔量及外甩油時(shí)換熱段溫度也相對穩定,有利于分餾塔的平穩漿流量采用定值流量控制。當反應油氣帶人的熱量操作。增加時(shí),塔底溫度上升,油漿餾分變重,塔底液位降低;反之反應油氣帶人的熱量減少時(shí),塔底溫度下降,油漿餾分變輕,液位上升。因此用分餾塔底液位H3.5 MPa或者溫度控制油漿換熱系統的取熱量既可控制換熱FIO飽和段的熱平衡,也能控制塔底的液位。循環(huán)反應油除氟水工油漿氣自反應器來(lái)蒸汽發(fā)生器r←低壓蒸汽(FIC |除氧水T油漿Ls-→FLICA)油漿產(chǎn)品油漿四- +冷卻器(FIC--;奉裝置外FI9煉油槳返回提升管冷卻器FIC至裝置外循環(huán)油外 甩油煉油漿返漿泵漿泵圖2油漿系統控制方案二循環(huán)油外甩油該方案近年來(lái)在國內運用較多,其不足之處:漿泵L牛溫度降低，換熱段圖1油漿系統控制方 案一的取熱中國煤化工減少。若上返塔量該控制方案簡(jiǎn)單易行，操作方便,對油氣中催過(guò)度減CHCNI. M H正化劑洗滌不足，催化劑的洗滌效果好,能有效防止塔底溫度過(guò)高造成化劑容易進(jìn)人其他產(chǎn)品，以及造成分餾塔換熱擋板的結焦,各種控制參數容易測量,應用比較廣泛。結焦。另外,由于沒(méi)有對分餾塔底的溫度進(jìn)行直接第6期馬濤等.FCCU分餾塔底油漿系統控制方案探討控制,要在分餾塔底設置溫度報警,在溫度過(guò)高時(shí)致上返塔油漿的溫度出現波動(dòng),這樣換熱段的溫度采取措施,防止結焦。不如方案二穩定,容易影響分餾塔的正常操作和產(chǎn)b)由于液位與外甩油漿流量構成了串級控品質(zhì)量的平衡穩定。制,因此當液位變動(dòng)頻繁時(shí),控制外甩油漿流量的綜上所述,筆者認為,在設計原料油質(zhì)好,產(chǎn)品.閥門(mén)頻繁動(dòng)作,對其磨損較大。油漿量小的FCCU時(shí)可以考慮采用方案一,有利2.3 控制方案三于分餾塔的正常操作和產(chǎn)品質(zhì)量的穩定,但需要采上述兩種方案均為國內FCCU裝置常用的控取措施,避免在冬季時(shí)由于換熱旁路控制閥長(cháng)時(shí)間制方案,方案三是UOP公司為國內某大型FCCU設開(kāi)度較小造成的換熱旁路中的油漿凝固結焦;當設計的油漿系統控制方案。如圖3所示,采用分餾塔計原料油質(zhì)重、產(chǎn)品油漿多的FCCU時(shí),可以考慮底溫度控制下返塔量，上返塔量和外甩油漿流量采采用方案二，能較好地控制分餾塔底油漿的液位，用流量定值控制。該方案通過(guò)控制下返塔量來(lái)控保證裝置的分餾效果;當原料油較重,容易結焦時(shí)，制分餾塔底溫度,由方案一中所述分餾塔底溫度和筆者認為在設計此類(lèi)FCCU時(shí),可以考慮采用第液位之間的關(guān)系,控制分餾塔底溫度,同時(shí)也就控三種控制方案,減少結焦現象,有益于保證裝置的制了塔底的液位。另外,方案以分餾塔底溫度為控長(cháng)周期運行。制量,最大程度避免了分餾塔底的結焦,并且該方3結束語(yǔ)案通過(guò)改變下返塔量來(lái)直接調節塔底溫度,還避免上述三種典型的FCCU分餾塔底油漿系統的了方案一中換熱旁路容易結焦的弊端。為了保證控制方案各有特點(diǎn)、各有優(yōu)劣，目前在國內都有成上返塔量的流量穩定,需要在換熱器前引一根回流功的應用案例,不存在哪個(gè)方案控制效果最好的問(wèn)線(xiàn),在下返塔量增大時(shí)保證上返塔循環(huán)油漿量滿(mǎn)足題。在今后FCCU的設計中,設計人員可參考以對油氣沖洗和降溫的最小要求,有利于沖洗反應油上方案,根據每個(gè)項目的特點(diǎn)設計合理的控制方.氣帶人分餾塔的催化劑粉末,盡量避免了分餾塔下案,以求達到最佳控制效果,保證裝置穩定高效長(cháng)部塔盤(pán)的結焦。周期運行。參考文獻:[1] 程麗華.石油煉制工藝學(xué)[M].北京:中國石化出版OTI社,2005.[2] 馬伯文.催化裂化裝置技術(shù)問(wèn)答[M].2版.北京:中國石化反應油出版社,2003.氣自反FIC[3] 中國石化總公司催化裂化科技情報站.中國流化催化二應器來(lái)十年[M].洛陽(yáng):中國石化總公司催化裂化科技情報LIAE站,1985.[4]《石油 和化工工程設計工作手冊》編委會(huì )煉油裝置工程設LS-nc低壓油漿計[M].東營(yíng):中國石油大學(xué)出版社,2010.蒸汽發(fā)生器[5]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].4版.北京:科學(xué)出版社,2001.飽和[6]陸德民,張振基,黃步余.石油化工自動(dòng)控制設計手冊[M].除氧水3版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,000.[7]袁曉云,韋勇,趙飛.全臧壓渣油催化裂化分餾塔油漿系統結焦控制對策[J].煉油技術(shù)與工程，2009,39(8):IC25 -27.[8]吳來(lái)正,焦來(lái)生,龐清民,等小型催化裂化裝置分餾塔底液循環(huán)油漿泵位控制方案的改進(jìn)[J].石油化工自動(dòng)化，2002, 38(5):-HH兩ζ油漿至產(chǎn)50-51.品油漿泵[9]王兆俊.小型FCCU分餾塔底液位控制方案探討[J].催化圖3油漿系統控制方案三裂化,1995,(4): 31-33. .當然這種方案也有其不足:該方案以控制分[10]趙斌義. 大型原油儲罐設計規范的對比分析[J].化工設備與管道,2011,(1); 9-10.餾塔底溫度為主,盡量避免了分餾塔底的結焦。但[11]程麗華。 催中國煤化工i措施[J].石油是由于有回流線(xiàn)直接補充到上返塔油漿中,可能導天然氣與:MYHCNMHG