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        分析連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案實(shí)現(xiàn)

        2017-03-04 18:56:49陳力王煜張東升中國石油長(zhǎng)慶石化公司陜西咸陽712000
        化工管理 2017年26期
        關(guān)鍵詞:催化劑程序工藝

        陳力 王煜 張東升(中國石油長(zhǎng)慶石化公司,陜西咸陽712000)

        分析連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案實(shí)現(xiàn)

        陳力 王煜 張東升(中國石油長(zhǎng)慶石化公司,陜西咸陽712000)

        閉鎖料斗被視為重整催化劑連續(xù)發(fā)生裝置的核心裝置,從功能上來說,它主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)上部低壓區(qū)的催化劑傳輸,使其作用于下部高壓區(qū),其運(yùn)行機(jī)制主要依賴于閉鎖料斗內(nèi)的氣壓變化,以此來實(shí)現(xiàn)催化劑流量穩(wěn)定、連續(xù)控制,滿足催化劑無閥輸送的需求。本文中筆者結(jié)合DCS控制系統(tǒng)(浙江中控)在ECS-700上的運(yùn)行特點(diǎn)展開分析,針對(duì)閉鎖料斗裝置可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的自動(dòng)運(yùn)行需求,探索控制方案的實(shí)現(xiàn)策略。

        閉鎖料斗;控制方案;IFP工藝;系統(tǒng)控制

        閉鎖料斗是進(jìn)行重整催化劑連續(xù)再生的核心裝置,目前世界上最主要的兩種閉鎖料斗工藝分別是閥控式和密封閥式,各自具備優(yōu)勢(shì)和不足。IFP公司(法國)是兩種閉鎖料斗工藝的重要提供方,對(duì)于閥控式而言,由于邏輯控制系統(tǒng)的開發(fā)原理較為簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)手段較多,因此得到了較快推廣,但這一公司的投資較高、容易堵塞設(shè)備,由此產(chǎn)生磨損和老化;美國環(huán)球油品(UOP)和IFP聯(lián)合提供的ERGEN C技術(shù),進(jìn)一步促使該工藝完善和成熟。

        1 連續(xù)重整IFP工藝原理概述

        一般來說,石化工業(yè)中連續(xù)重整裝置的主要原料是石腦油,臨氫催化反應(yīng)后可以生產(chǎn)高辛烷值汽油組分,以及重要的芳烴原料,其副產(chǎn)品為氫氣,在提倡清潔能源利用的現(xiàn)代社會(huì),進(jìn)一步提高了改工藝的推廣價(jià)值。IFP的閉鎖料斗系統(tǒng)中,包括了反應(yīng)器、上部緩沖罐、閉鎖料斗、出入口、切斷閥、壓力平衡閥等裝置。在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,反應(yīng)器中的催化劑可利用氮?dú)鈹y帶進(jìn)入上部緩沖罐,當(dāng)催化劑組分達(dá)到臨界值以后,待生催化劑在壓力控制下被輸送到閉鎖料斗,這一過程被稱之為“裝料”;隨后,等待上部緩沖罐的空間足夠大,催化劑又會(huì)被從閉鎖料斗中運(yùn)出,重新回到上部緩沖罐的存儲(chǔ)區(qū),這一過程被稱之為“卸料”。裝料和卸料的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)、循環(huán)進(jìn)行,整個(gè)交替的連續(xù)性保障了催化劑的連續(xù)運(yùn)輸。

        2 連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2.1 總體設(shè)計(jì)需求

        根據(jù)IFP工藝的閉鎖料斗特征,當(dāng)上部緩沖罐中的待生催化劑達(dá)到臨界值水平以后,由于壓力、重力等作用會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)(定期)向閉鎖料斗的輸送,然后再度返回到存儲(chǔ)區(qū),這其中就產(chǎn)生了一個(gè)關(guān)鍵的控制對(duì)象,即單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)(或催化劑循環(huán)量);以鎖閉料斗的固定容量來決定循環(huán)時(shí)間(1H),并考慮上部緩沖罐的壓力遠(yuǎn)低于下部再生器壓力的事實(shí),所以可以認(rèn)定,兩者之間氣壓達(dá)到平衡的時(shí)間點(diǎn),就是進(jìn)行控制操作的時(shí)間點(diǎn)。再操作過程中,可采用DSC系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行,程序會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)運(yùn)行,包括工藝信息參數(shù)、狀態(tài)產(chǎn)生、閉合參數(shù)等。

        前文中已經(jīng)闡明,閉鎖料斗的工作機(jī)制可分為兩個(gè)組成部分,分別是裝料和卸料,基于DSC程序控制,閉鎖料斗程序可設(shè)計(jì)成“加載”和“卸載”兩部分。其中,加載程序監(jiān)控上部緩沖罐向閉鎖料斗“裝料”的工程,卸載程序監(jiān)控閉鎖料斗中催化劑向上部緩沖罐回溯的過程;基于人機(jī)操作需求,程序員可利用DSC界面的控制機(jī)制,記錄數(shù)據(jù)或隨時(shí)停止反應(yīng),換而言之,人工操作具有最高權(quán)限,這樣一旦程序自動(dòng)設(shè)定發(fā)生異常,如儀表故障、工藝問題、閥門故障等,可以繞過程序操作實(shí)現(xiàn)快速處理。

        2.2 加載與卸載程序設(shè)計(jì)原則

        工業(yè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中需要充分考慮工藝、設(shè)備、技術(shù)、原料等之間的發(fā)生滯后性,為了提高連續(xù)重整催化劑反應(yīng)精準(zhǔn)性,加載和卸載程序設(shè)計(jì)過程中,可以視為相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)組成部分,分別制定過渡性的“加載階段”、“卸載階段”,加載階段包括系統(tǒng)自動(dòng)裝料、人工裝料,卸載階段包括自動(dòng)卸料和人工卸料兩個(gè)部分。這種“過渡性”可以滿足“反應(yīng)停止”和“程序停止”的同步性。

        同時(shí),過渡機(jī)制的存在,確保操作人員能夠根據(jù)催化劑所在的目前為止,利用DCS人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)目的性操作,或卸料或裝料,在兩種生產(chǎn)需求中隨意切換,擴(kuò)大了系統(tǒng)程序應(yīng)用的范圍。

        2.3 閉鎖料斗的停機(jī)程序

        連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制中使用DCS人機(jī)交互系統(tǒng),它的停機(jī)實(shí)現(xiàn)有兩種機(jī)制,其一是依靠停機(jī)輸送程序,其二是人工停機(jī),操作人員可以在高權(quán)限狀態(tài)下隨時(shí)終止催化劑的輸送,當(dāng)然,這一過程也是依靠系統(tǒng)停機(jī)指令實(shí)現(xiàn)的??紤]到關(guān)閉氣密閥門的行為有延遲性,所以停機(jī)指令執(zhí)行之后,需要重新設(shè)置標(biāo)志,以確保管道中的催化劑排放干凈,加載、卸載的指令才能恢復(fù)有效性。

        2.4 方案實(shí)現(xiàn)與特點(diǎn)

        采取浙江中控提供的ECS-700系統(tǒng)作用于DCS項(xiàng)目,該系統(tǒng)具有很好的集成性,軟件功能中除了常用的PID控制功能之外,還支持多種語言(ST/SFC),可以十分便捷地開發(fā)順控邏輯程序,其特點(diǎn)包括三個(gè)方面。

        第一,投資小,安全簡(jiǎn)單。實(shí)踐中驗(yàn)證,該系統(tǒng)中的所有部件都能夠有效地支持冗余,并能夠自動(dòng)地檢測(cè)和處理安全故障,確保生產(chǎn)安全、系統(tǒng)安全和人員安全,總體上投資較小,便于市場(chǎng)推廣。

        第二,邏輯程序編寫簡(jiǎn)易、直觀?,F(xiàn)有的ECS-700以ST語言為基礎(chǔ),但在具體的開發(fā)過程中,選用DIO-21v邏輯控制功能塊,可以將開關(guān)反饋、輸出狀態(tài)、保持時(shí)間等有效的引入,整個(gè)過程簡(jiǎn)易直觀,不需要過度開發(fā)。

        第三,人機(jī)交互界面友好。采用HIM界面提供較好的友好性,操作方便簡(jiǎn)單,所有的工藝信息實(shí)時(shí)顯示,可根據(jù)工況變化在線調(diào)整。

        3 結(jié)語

        整體上,石油工業(yè)中催化劑重整是生產(chǎn)高辛烷值汽油、芳烴的重要途徑,在目前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、基本有機(jī)化工原料需求增加、環(huán)保矛盾日益尖銳的情況下,提高催化劑重整加工能力,可以有效地實(shí)現(xiàn)供給滿足。IFP工藝的連續(xù)重整中的閉鎖料斗控制與國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的結(jié)合,對(duì)石化工業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)對(duì)其他重要石化裝置在國產(chǎn)DCS系統(tǒng)中應(yīng)用也具有很好的借鑒價(jià)值。

        [1] 何文,王國慶.連續(xù)重整IFP工藝的閉鎖料斗控制方案實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2017,(02):18-21.

        [2] 張文吉.S Zorb裝置閉鎖料斗常見故障分析及處理[J].煉油技術(shù)與工程,2016,(12):38-41+45.

        [3] 王琛.重整裝置中閉鎖料斗控制程序的工程設(shè)計(jì)[J].廣州化工,2014,(15):208-211.

        [4] 張丹平.連續(xù)重整閉鎖料斗控制系統(tǒng)研究[J].石化技術(shù),2008,15(3):50.

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