催化裂化装置反应再生部分控制系统设计

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。

1增加开环零点，改善控制品质，提高系统稳定性。 ○

2提高双重控制系统的工作频率。 ○

3动静结合，快慢结合，急则治标，缓则治本。 ○

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:

1物料平衡控制 ○

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。 2 反应热平衡控制 ○

热平衡是指反应需热和供热的平衡，反应所需热量的提供主要是再生器烧焦

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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。

3约束条件控制 ○

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0.05％～0.1％，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％以上，温度高达700℃以上，水蒸气分压在20～30Kpa，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

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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。

1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，○

分别与分馏塔顶循环回流、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300～400℃，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（580～600℃）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20％～30％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。

2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○

热至360～400℃，然后喷入提升管底部与高温再生催化剂相遇，立即全部气化，并高速通过提升管反应器，反应温度为470～510℃，反应时间为3～4s。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：

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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，负控制回路虽然不能直接进行调节，但由于负控制回路能及时测量到燃料的干扰，并快速进行消除，加快了调节过程，减少了动态偏差。

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