催化裂化装置操作优化
催化裂化装置补充吸收剂流量操作优化及其控制实现
定Ｉ 塔｝ ． １
系统 的动态模型 ， 针对解 吸塔塔 底再沸 量 以及 压缩 富气 的冷凝量等操作条件变化后 吸收塔塔压 的平稳
控制和安全性进行了有益的探讨 。 目前还没有关于
稳 定 汽油
冷凝器
ｌ ｔ ｌ ＿
研 究 与 应 用
化 动 及 表，０ ，７ ） ２ ７ 工自 化 仪 ２１ ３ ５： ～７ ０ （ ７
Ｃｏ ｔ ｌａ ｄ Ｉ ｓ ｕ ｎ ｓｉ ｈ ｍｉａ ｎ ｕ ｔｙ ｎｒ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｎ Ｃ ｅ ｃ ｌ ｄ ｓｒ ｏ ｒ Ｉ
催化 裂化 装 置 补 充 吸收 剂 流 量 操作 优化 及 其 控 制 实 现
加补充 吸收剂 提高液气 比的办法 。实际上 ， 在影
响吸收效果 的众 多因素 中， 补充吸收剂流量对 ｃ 组
分的吸收效果 比系统压力 、 补充吸收剂 中 ｃ 质量分
率、 系统温度 都要小 ， 同时补充吸收剂使吸收稳定
吸收剂流量进行稳态优 化 ， 并将 这个优 化的结果 在
动态模型上用控制 的手段 予以实 现。控制系统分别 采用单 回路 ＰＤ控制 和多变 量预测控 制 ， Ｉ 并对 控制
作优化 。利 用动 态模型作为虚拟装置并用控制的手段将操作优化 的结果予以实现 ， 通过实验 对比分析 ， 应该以产
品 质 量 指 标 作 为 被 控 变量 才能 保 证 优 化 实现 的 过 程 中质 量 不 超 标 ， 时 多 变 量 预 测 控 制 的 效 果 要 比单 回路 控 制 同 效 果 好 ， 是 将 补 充 吸 收 剂 流 量分 多 次加 载 ， 以 改善 单 回路 控 制 的控 制 效 果 。 但 可 关 键 词 ： 催 化 裂化 ； 收 稳 定 ； 充吸 收 剂 ； 吸 补 流程 模 拟 ； 作优 化 ； 化 实现 操 优
先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用
!!收稿日期!*&&’+&$+*)作者简介!王!强"#($’e #$男$#(((年毕业于沈阳大学计算机系计算机应用专业$工学学士学位$目前就读于大连理工大学电信学院$攻读控制工程工程硕士$工作于中国石油大连石化公司信息中心$负责该公司的实时库与先进控制系统$所写论文%大连石化公司%)&吨&年重油催化裂化装置先进控制与实时优化系统’被评为*&&)年度大连石化公司优秀论文(先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用王!强$刘!勇$刘俊峰"中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司信息中心$辽宁大连!##’&%*#!!摘要!介绍了先进控制与实时优化系统及其在催化裂化装置上的应用(先进控制与实时优化系统以常规S ?K 控制为基础$通过与K !@的无缝链接$实施软测量系统)多变量模型预测控制器和反应深度实时优化器$实现减轻操作员工作强度)改善控制性能)实时计算产品质量指标)提高高价值产品收率等目标(实践证明$系统的实施取得了显著经济效益(!!关键词!催化裂化*先进控制*实时优化*软测量!!中图分类号!B S *$%!!!文献标识码!=!!!文章编号!#&&$+$%*<"*&&’#&’+&&*%+&),!;*##)(B ’"(9:9?*=C ’:B ;=1>9B ;<<39:">9)F 2;’)%"(&;-#"(&(V ’"(9:,;B !:9)9D Q 9:U 33+‘047b P 047$T P XF 247$T P X_X 4Y ;47"S ;8M 2!6P 40!23]04LT P 3P 8;1K 0N P 04S ;8M 2!6;3P /0N!23]04L ?4Y 2M 308P 24!;48;M $K 0N P 04$##’&%*$!6P 40#*G <">’B "!"1Z 04/;1]M 2/;::/248M 2NaM ;0N +8P 3;2]8P 3P 508P 24:L :8;3""S !a U G S B #041P 8:0]]N P /08P 24P 4Q !!HP :P 48M 21X /;1.G 486;V 0:P :2Y :;03N ;::/20N ;:/;4/;-P 86K !@041S ?KN 22]:$"S !a U G S B :L :8;3/24:P :8:2Y :2Y 8+:;4:2M :$3X N 8P +Z 0M P 0V N ;321;N ]M ;1P /8P Z ;/248M 2N N ;M :041M ;0/8P 24+:;Z ;M P 8L2]8P 3P +5;M .!24:P 1;M 0V N ;V ;4;Y P 8:0M ;0/6P ;Z ;1-P 86P 8:0]]N P /08P 24$-6P /6M ;30M 90V N L 0N N ;Z P 08;:86;-2M 9P 48;4:P +8L 2Y 2];M 082M :$P 3]M 2Z ;:86;/248M 2N ];M Y 2M 304/;$/0N /X N 08;:86;M ;0N +8P 3;]M 21X /8:];/P Y P /08P 24$041P 4+/M ;0:;:86;L P ;N 12Y Z 0N X 0V N ;]M 21X /8:.S ;Q E 9>=<!Q !!H *01Z 04/;1]M 2/;::/248M 2N *M ;0N +8P 3;2]8P 3P 508P 24*:2Y 8+:;4:2M !!重油催化裂化装置"U Q !!H #是现代炼油工业中将重质油转化成轻质油的主要技术之一(由于其原料适应性广)转化深度高)操作压力等级低以及产品利用价值高等特点$它已成为中国炼油企业加工渣油的主要手段(U Q !!H 生产过程的工艺机理复杂$操作条件苛刻$工艺参数强烈耦合$各单元操作是否协调和平稳$直接影响产品的收率)质量)能耗和运转周期$甚至危及安全(因此$如何实现U Q !!H 的先进控制和过程优化是过程控制领域中极具挑战性的工作(在石化企业的重要装置尤其是催化裂化装置上实施先进控制与实时优化$是提高装置控制水平$挖潜增效的重要手段$也是国际上优化技术)自控技术和信息技术发展应用的趋势(本文着重论述先进控制技术的特点及其在中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司第四重油催化裂化装置"%D )>8&0#上的应用(该装置是目前亚洲最大的重油催化裂化装置$由中国石化集团洛阳石化工程公司设计(装置于*&&*年##月#,日一次性开车成功(装置的提升管反应器和再生器为并列式$再生系统采用完全再生式)两段再生$再生器外挂*个外取热器(该装置采用美国E 24;L -;N N 公司的B S @控制系统$常规S ?K 控制回路控制效果良好$为先进控制投用奠定了物质基础(!!先进控制与实时优化技术结合该装置的现状$设计了%个先进控制器与一个实时优化器$分别为反应+再生系统)主分馏系统)吸收稳定系统先进控制器和反应深度优化器(其中反应+再生系统和主分馏系统的先进控制器采用的是中国石油大学"北京#袁璞教授的S "!U G @先进控制与实时优化系统软件包"控制器模型为基控制系统!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!石!油!化!工!自!动!化$*&&’$’f *%"H B G>"B ?G A?AS C B U G +!E C >?!"T?A K H @B U F于机理的状态空间模型!#$*"#吸收稳定系统采用":];4B ;/6公司的K >!]N X :先进控制器$控制器模型为基于测试数据的输入输出模型%&先进控制与实时优化系统控制层次如图#所示&图#!先进控制与实时优化系统控制层次#.#!S "!U G @先进控制与实时优化软件包S "!U G @$S M 2/;::"1Z 04/;1!248M 2N 041U ;+0N +B P 3;G ]8P 3P 508P 24@2N X 8P 24%先进控制软件包#采用北京利华益公司$T ;01E P 76%袁璞教授的专利技术#可用于不同生产装置的先进控制与实时优化#已经在国内数套生产装置上得到了成功的应用&S "!U G @软件包括在线控制器’实时优化器’在线软测量’离线设计软件’过程仿真系统’K !@通讯接口等几部分&其中在线部分以它自己的实时数据库$U B K =%为核心#过程数据采集与数据处理软件K 080?G 的任务是以G S !!N P ;48的身份访问K !@的"S S 节点即G S !@;M Z ;M #实时数据库实时地与"S S 节点’先控控制器’优化器’软测量等程序交换数据&S "!U G @软件的服务器端安装有B !S@;M Z ;M 程序#支持以B !S (?S 协议访问的客户端软件$工艺工程师所用的H S !C R ]N 2M ;M #U B K S N 288;M 等软件%&另外#U B K =能够定期存档#存档数据用于离线查询与设计&S "!U G @软件的控制器称为变结构通用模型预估协调控制器O @H S !!!%"$O 0M P ;1@8M X /8X M ;H +4P Y P ;1S M ;1P /8P Z ;!22M 1P 408;1!248M 2N N ;M %&其主要特点为通用’变结构’状态反馈’单值预估’协调等#分别说明如下&通用$H 4P Y P ;1%&O @H S !!可用各种动态数学模型)输入输出模型#如卷积模型$脉冲响应或者阶跃响应模型%*时间序列模型$!"U >"%*传递函数模型*状态空间模型&变结构$O 0M P ;1@8M X /8X M ;%&变结构是O @H S !!的一个主要特点#它根据被控过程结构的变化#在线实时自组织与之相适应的控制器&由于操作条件$如操作变量阀门全开或全关或超限而失去操作能力%和操作环境$如原料处理量’原料性质’产品需求%不断变化#需要控制的被控变量和调节手段的维也不断发生变化#这样就呈现出变结构特性&变结构主要有以下三种情况)胖过程#被控变量,8维数小于操作变量%8维数*方过程#被控变量,8维数等于操作变量%8维数*瘦过程#被控变量,8维数大于操作变量%8维数&预估控制$S M ;1P /8P Z ;!248M 2N %&预估控制就是利用模型预估,8的变化#并据此计算出控制律#O @H S !!在模型预估控制中采用单值预估控制算法)即在控制时刻只对被控变量在未来某一时刻的偏差进行预估&由于不像一般预估控制对未来多个时刻的值进行预估#使计算和调整大为简化#控制周期大为缩短#提高抑制干扰的能力&协调控制$!22M 1P 408;1!248M 2N %&O @H S !!为面向多变量过程的控制器#其控制规律包含了%8之间的协调和,8之间的协调等&对多个被控变量协调控制规则如下&#%对多个被控变量设置不同的优先级#对优先级高者#应有较好的控制性能$响应快’抑制干扰能力强%#主要体现在系统设计与组态时的设定)对优先级高的,8优先选用+最好,的操作变量和相应的预估时域&如主分馏塔顶粗汽油干点和塔顶温度的控制#粗汽油干点的关键性高于塔顶温度#正常情况下粗汽油干点采用给定点控制#塔顶温度采用浮动区域控制#当粗汽油干点因为某种原因不能被控制时#塔顶温度自动升级为给定点控制&*%对于操作变量少于被控变量的+瘦,过程协调策略#以反应+再生部分反应热与反应温度为例说明&当反应温度处于浮动区域内#且与上下限距离较远时#只对反应热进行控制*若反应温度与上下限距离较近时#则按偏离中心值的程度对反应温度加权*当反应温度超出浮动区域时#只对反应温度进行控制#使其回到设定区域内#操作手段是改变再生阀开度$通过改变反应热的给定%#反应热也随之变化&可测状态变量反馈$>;0:X M ;1@808;Q ;;1+V 0/9%&在输入输出模型中#实时信息只是输出反馈*而基于机理的状态空间模型中#可测状态变量反馈提供了较输出反馈更为丰富’及时的过程信息#因此O @S H !!预估控制利用了这些可测状态信息极大地改善了控制质量#同时也提高了系统的抗干扰性&S "!U G @控制器结构如图*所示&#.*!K>!]N X :先进控制器!!该套先进控制系统吸收稳定控制器采用K>+!]N X :#K >!]N X :是":];4B ;/6公司推出的多变量约束预测控制器#它是结合动态矩阵预估控制技术$K>!%和@;8]2P 48的图形界面技术于一体的新一代先进控制软件产品#目前已在世界各地许多装置<*石油化工自动化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*&&’年上得以成功的应用!K>!]N X:将离线分析"设计系统与在线控制系统有机地结合起来!离线部分由K>!]N X:>21;N#K>!]N X:=X P N1和K>!]N X: @P3X N08;组成!K>!]N X:>21;N是图形化的建模工具#既有数据处理与分析功能#更有强大的基于仿真误差分析的模型验证工具!K>!]N X:=X P N1与>21;N相结合#是图形化的控制器组态工具!K>!]N X:@P3X N08;是图形化的交互式离线控制器仿真软件#用于控制器测试和评价!在线部分由K>!]N X:!248M2N N;M和K>!]N X:!244;/8组成! K>!]N X:!248M2N N;M具有全新的可选的客户服务器结构的O P;-工程工具#使控制器的远程监视和维护变得更加容易#并且显示画面是由控制器组态自动产生的#不需要人工绘制!图*!S"!U G@控制器结构!!K>!]N X:先进控制器的特点如下!#$K>!+ ]N X:控制器是一个多变量控制器!*$K>!]N X:控制器是一个预测控制器!它利用线性动态模型%单位阶跃响应曲线$预测被控变量的未来变化#同时利用当前测量值进行实时反馈修正#把预测结果作为稳态优化和动态控制的依据&%$K>!]N X:控制器是一个约束控制器!由于被控过程的影响# K>!]N X:控制器中的每个变量都存在一些约束#如操作变量存在上限"下限和变化量限的约束#被控变量也存在上限"下限的约束#K>!]N X:控制器在控制运算的过程中将综合考虑这些约束的影响! <$K>!]N X:控制器是一个优化控制器!它在使被控过程动态特性达到优化的条件下使被控过程的操作点也达到最优点#使操作达到安全"平稳"最优的要求!K>!]N X:控制器的优化分为两部分’一方面是稳态优化#用线性规划的方法寻找稳态的优化操作点#使消耗最小"收益最大#实现(卡边)操作&另一方面是动态控制#用二次性指标最优控制的方法优化被控过程的动态性能#使被控变量预测值和目标值的偏差最小化#并且使操作变量的变化量最小化!K>!]N X:控制器结构如图%所示! $!先进控制与实时优化系统控制案*.#!反应再生系统先进控制与实时优化以宏观反应热%进料在裂化反应时所需的热量#9_*97$衡量反应深度#以在线实时计算的反应热为被控指标#从而实现反应深度控制!宏观反应热综合了影响反应深度的各种因素#包括剂油比%再生催化剂流量与反应器进料比值$"反应温度"原料预热温度"再生催化剂温度"反应压力"催化剂活性等!因此#维持反应热平稳#可以使得反应深度平稳#从而使整个装置操作较平稳!图%!K>!]N X:控制器结构在常规S?K控制中#往往是维持反应温度恒定#但是反应温度恒定不能维持裂化反应深度一定!如再生器温度升高时#为维持反应温度恒定#再生滑阀开度减小#催化剂循环量和剂油比下降#此时反应温度可以保持平稳#但反应深度却因剂油比下降而发生变化!该系统采用反应温度浮动控制策略#对反应热控制#即维持反应深度平稳#反应温度则随其他影响反应深度因素的变化而有所变)*第’期!!!!!!!!!!!!!王!强等D先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用化!因此!允许反应温度在给定的上下限内浮动是一种合理的控制策略"反应温度#其上下限$应随反应深度给定值的升降而浮动!也应随其他影响反应深度的主要因素#如再生催化剂温度$的变化而浮动"实施方法%将反应温度的给定值作为浮动区域的中心值!中心值加减允许波动的范围#例如%h$形成浮动区域"改变给定值!浮动区域也随之浮动"但浮动区域的最高值不高出给定的上限#)#)h$!浮动区域的最低值不低于给定的下限#)&&h$"该控制系统会自动升降浮动区域#其中心值$&必要时!操作员也可调整区域中心值#给定值$"由常规反应温度控制切换为该系统控制时!反应热的给定值为切换前瞬间的反应热!反应温度上下限的中心值为切换前瞬间的反应温度"另外!当反应温度处于浮动区域内!且与上下限距离较远时!只对反应热进行控制&若反应温度与上下限距离较近时!则按偏离中心值的程度对反应温度加权"当反应温度超出浮动区域时!只对反应温度进行控制!使其回到设定区域内!操作手段是通过改变反应热的给定改变再生阀开度!反应热也随之变化"反应深度器优化则根据操作人员设定的目标产品加权系数!实时算出最佳反应热!自动调节被控变量反应热的给定值!以达目标产品收率最大化"其寻优采用的是周期性调优!即根据目标和调优变量#此处为反应热给定值$在前*个周期内的变化!确定当前时刻的调优方向"以目标值最高为优化目标!前*个周期目标变化与调优变量变化方向一致时!当前时刻应增大与调优变量!否则!应减小调优变量"这一逻辑的一个突出特点是%调优依据的是相对变化!不要求目标和调优变量绝对准确!因而对有关生产过程测量仪表的准确性要求也不高!可更好地适应生产过程的实际情况"再生部分以再生温度’烟气氧含量为控制对象!其调节手段有汽提蒸汽’原料油流量’再生外取热滑阀开度"另外!回炼油与反应深度和反应温度相关联!因此反应再生部分的控制还包括回炼油控制"考虑回炼油流量’回炼油罐液位和塔底液位’塔底温度平稳的同时!也要使外甩油浆流量达到调度要求!调节手段为回炼油流量和回炼油返塔流量"*.*!主分馏系统先进控制器主分馏部分控制目标是保证产品#粗汽油’柴油$质量!实现卡边控制!协调稳定全塔操作"主分馏塔塔顶主要以粗汽油干点’塔顶温度’柴油闪点为被控制对象"其中以在线计算的粗汽油干点为主要被控变量!实现汽油干点的直接控制!同时!将塔顶温度控制在给定的浮动区域内"在控制汽油干点的同时!也要控制柴油闪点不超限!主要是不低于下限"操作变量为塔顶温度和塔顶循流量"主分馏塔中部主要以柴油凝固点’柴油抽出温度为被控制对象"以在线计算的柴油凝固点为主要被控变量!实现柴油凝固点的直接控制"同时!将柴油抽出温度控制在给定浮动区域内!将柴油闪点控制在上下限内"操作变量为柴油抽出层温度’一中流量和二中流量"主分馏塔塔底主要以人字挡板上方温度’塔底温度’塔底液位’塔底液位速率为被控制对象"维持人字挡板上方气相温度平稳!是使全塔平稳的重要因素"先进控制将此气相温度作为被控变量!通过调整返塔流量的给定!维持塔底进入塔上部的温度平稳!使全塔操作易于平稳"操作变量为油浆上返塔流量’油浆下返塔流量’油浆外甩量"*.%!吸收稳定系统先进控制器!<"吸收稳定部分控制目标是控制稳定汽油’液化气’干气的质量"吸收塔部分主要控制吸收剂比值!提高吸收效果!操作手段是补吸收剂流量&解吸塔部分主要控制干气!%以上含量’液化气!*含量!操作手段是解吸塔底再沸返塔温度&稳定塔主要控制稳定汽油#&j点和液化气!)含量!调节手段是稳定塔底再沸返塔温度和稳定塔顶冷回流&另外!凝缩油罐液位要求在一定的范围内平缓变化的同时!确保凝缩油罐的流出量平稳变化!从而保证下游的平稳操作!操作手段是凝缩油罐流出量"%!先进控制与实时优化系统的软硬件结构该装置使用E24;L-;N NB S@系统!K!@控制器与A?>模块构成H!A网&A?>与I H@操作站’"S S#"]]N P/08P24S M2/;::P47S N08Y2M3$站’E>#历史模件$构成T!A网"先进控制系统硬件包括#台先进控制系统的服务器!#台先进控制系统工程师站!K!@自带的"S S站!三者通过EH=连成星形网""S S站采用双以太网卡!用其中一个网卡连接到先进控制的星形网!同时通过另外一个网卡连到公司的局域网!上传K!@数据到公司的实时数据库"系统的软硬件结构如图<所示" &!先进控制与实时优化系统投用分析先进控制在该装置上投用后!系统运行平稳’产品质量平稳卡边’提高了高价值产品收率!带来了可观的经济效益"<.#!软测量由于篇幅有限!本文仅以汽油干点为例进行说明!汽油干点软测量对比如图)所示"其中有效点#&&个!偏差在*h范围内的点占有效点(<j&偏差在<h范围内的点占有效点(,j&偏差大于<h点占有效点*j"软’*石油化工自动化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*&&’年测量曲线对比和统计结果表明!软测量比较准确!满足先进控制和指导操作员操作的要求"图<!先进控制与实时优化系统软硬件结构图)!汽油干点软测量对比曲线<.*!先进控制与常规控制对比以主分馏塔几个关键被控变量作以说明!图’是*<6内关键被控变量历史趋势图"其中后#*6切下先进控制!改为常规S?K控制"图’中!纵坐标对应的是当前被选中的被控变量#塔底液位$!而非通用的坐标值"图’!先进控制与常规控制对比曲线!!从图’明显可以看出!投用先进控制以后!产品质量实现了卡边控制%系统平稳性明显增强"以汽油和柴油质量控制为例!先进控制和常规S?K控制效果数据统计对比如表#所列"表!!先进控制和常规/0.控制效果对比!!!!项!!目平均值最大值最小值极差均差方差汽油干点投用先进控前#(*.,<$’#(<.$$<#(#.&&,%.$’’&.’#,%%<&.)(,(#)投用先进控后#(%.))$%#(<.’,*#(*.<%**.*)&.*,##’<&.#*’’’&柴油凝固点投用先进控前*.&),(<(<.(*’&.&’’<.,’&.$’(#)$&.,’#<$)投用先进控后*.(($#$*<.&%*.&<(#.(,#&.**#,*,&.&$,%%* <.%!效益分析先进控制与实时优化系统投用后!以提高液收&汽油d柴油d液态烃’为优化目标"*&&)年#*月#%日!中国石油股份公司专家组测试人员对该装置先进控制系统进行了现场测试%标定结果表明液收提高了&.$j以上!同时考虑到生产方案%设备仪表%价格核算等因素!综合效益约为*<&&万元(年""!结论!!先进控制与实时优化技术在该装置上的成功实施!已经取得显著效果)提高了系统的可靠性%平稳性!降低了操作员的工作强度!实现了产品质量指标卡边控制!提高了高价值产品收率!取得了显著的经济效益"该套装置的先进控制是该公司第#套先进控制系统!它的成功实施!为该公司其他装置实施先进控制系统开了一个好局!并积累了大量的技术和管理经验!培养了一支技术队伍!为以后其他装置先进控制系统的成功实施打下坚实的基础"参考文献!#!王树青!金晓明.先进控制技术应用实例.北京)化学工业出版社!*&&).’#$,<*!郑远扬!高少立!袁璞.催化裂化装置的动态模型)%提升管反应器的动态模型和动力学参数的估计.石油炼制!#(,’!*&*’)*%$%&%!郑远扬!高少立.催化裂化装置的动态模型"%提升管反应器的集中参数模型!石油炼制!#(,’!#<&<’)’$$$#<!王野!李军.催化装置先进控制系统技术改造.化工自动化及仪表!*&&<!&’’)*($%%)!王传斌!夏茂森.K>!]N X:先进控制技术在吸收稳定单元上的应用.石油化工自动化!*&&*!&)’)<%$<’$*第’期!!!!!!!!!!!!!王!强等D先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用。
流程模拟技术优化Ⅱ套催化装置分稳系统操作
７０ Ｎ ｈ 易出现带 液现象； ００ ｍ／ ， 稳定系统、 尤其是
稳 定塔 负荷超过 设计 能力 。装置设 有与催 化裂化 装 置相 配套 的产 品精制 系统 。
收稿 日期：０ ８—０ ２ 。 ２０ ９— ０ 作者简介： 向阳， 。９４年生， 朱 男 １７ 助理工程 师。１９ ９ ４年毕业 于广东石油学校石油炼制专 业， 现就职于 九江分公 司催 化车 问， 从 事工艺管理工作。
Ｐ ｍ 模型 ， ｕｐ 油气分离器采用 Ｆ ｓ ｌｈ ａ ２模型 ， 气压机
３２ 稳定部分 ．
本区流程模拟中吸收塔、 解吸塔、 再吸收塔、
ｔ
稳定 塔 均 采 用 Ｒ ｄ ｒｃ模 型 ， 气 分 离 器 采 用 ａＦａ 油
Ｆｓ ｌｈ ａ ２模 型 ， 热 器 采 用 Ｈ ａ ｒ 型 ， 采 用 换 ｅｔ 模 ｅ 泵
Ｐｍ ｕ ｐ模型 ， 此外 还 用到 了 Ｓｌ 模 型 。其 中吸 收 ｐｉ ｔ
器 ， 生器 二段 再生 的结 构 。１９ 再 ９ ７年 ９月投 人运 行 ，９９年 进 行 ＭＧ １９ Ｄ技 术 改 造 ， 新增 汽油 回炼 。 ２０ ０４年又 进行 ＭＩ Ｐ—Ｃ Ｐ技术 改造 ， Ｇ 改造 为外 提
升管、 二段反应。改造后 ， 液化气产率有较大幅度
的增 加 ， 装 置 主 要 存 在 问题 有 ： 气 流量 超 过 但 干
年应 用 的基 础上 进 行更 接近 生 产实 际 的模 拟 ， 以
找 出装 置瓶 颈 。
１ 装置概 况
九 江分公 司 Ⅱ催装 置 是 洛 阳 院设 计 、 理 能 处 力为 １ ／ Ｍｔａ的重 油 催化 裂 化装 置 ， 采用 反应 一再
生高低并列式布置 的两器形式 ， 设内提升管反应
石油化工催化裂化工艺技术优化
技术与检测Һ㊀石油化工催化裂化工艺技术优化泥吉磊ꎬ许文明摘㊀要:通过催化裂化技术的应用ꎬ提高了原油的加工深度ꎬ并获得了合格的轻质油品ꎬ能够满足石油炼制生产工艺的技术要求ꎮ增加了精炼产品的种类ꎬ不断提高产品质量ꎬ并为石油化工企业创造了最佳的经济效益ꎮ文章探讨了石油化工催化裂化工艺技术ꎬ并提出了相应的优化措施ꎬ以促进石油化工企业的可持续发展ꎮ关键词:石油化工ꎻ催化裂化ꎻ工艺技术ꎻ优化一㊁石油化工催化裂化工艺技术综述催化裂化工艺技术在石油化工中的应用时间较长ꎬ其应用设备多为固定床㊁移动床以及提升管等ꎮ而其工作原理是采用分子筛催化剂ꎬ应用以上反应设备ꎬ依照特定工艺条件及催化裂化运行参数ꎬ将重油进行催化裂化继而得到合格汽油以及轻质柴油的过程ꎮ鉴于不同工艺技术的特点与优势ꎬ以及渣油炼制的具体过程ꎬ对现有催化裂化工艺采取最佳优化措施ꎬ以期实现以最少生产投入ꎬ获得最佳经济效益的目的ꎮ例如ꎬ选择最佳工艺参数ꎬ对获得高辛烷值汽油㊁提高轻质油收率㊁生产高十六烷值柴油都有促进作用ꎬ同时由渣油的催化裂化过程中还可产生液化气及丙烯类原料ꎮ该工艺使用的原材料为减压馏分油或渣油ꎬ也可使用经过优化处理后提纯出高质量的重质油ꎬ符合相关行业执行标准ꎮ二㊁石油化工催化裂化工艺技术优化(一)催化裂化工艺技术的生产流程优化现阶段的石油化工进行催化裂化生产过程包含五个主要组成部分ꎬ分别是反应再生组成部分㊁原油分馏组成部分㊁吸收稳定组成部分㊁产品的脱硫精制组成部分以及烟气能量回收组成部分ꎮ只有这五大组成部分统一协调ꎬ才能更高效的进行重质油的催化裂化反应ꎮ在催化裂化过程中ꎬ可以节约现有催化剂的使用比例ꎬ尽快让焦炭得到充分的燃烧ꎬ然后参与催化裂化的催化剂会进行反应再生组成部分中ꎬ经过一系列的反应再恢复催化剂的催化活性ꎬ确保催化剂可以进行二次催化利用ꎮ催化裂化的反应结果会得到更多的汽油㊁柴油以及裂解气等石油化工产品ꎬ可以满足现有已制订的重质油催化裂化的产品技术质量标准ꎬ为石油化工企业创造大量的经济效益ꎮ反应再生组成部分是进行催化裂化反应的关键要素ꎬ通过催化裂化反应生产小分子产品ꎬ同时也发生缩合反应生产出焦炭由于焦炭对催化裂化工艺产生不利的影响ꎬ因此ꎬ通过再生组成部分ꎬ将焦炭燃烧掉ꎬ恢复催化剂的活性ꎬ继续完成催化裂化的反应ꎬ得到更多的合格产品ꎮ分馏组成部分实现催化裂化后产品的分离处理ꎬ剩余的热能高ꎬ分离的精确程度很容易满足生产的需要ꎬ实现多路循环回流效果ꎬ塔顶循环回流ꎬ达到设计的分离状态ꎮ通过吸收稳定组成部分的作用ꎬ得到稳定的汽油产品和液化气ꎮ(二)催化裂化工艺中使用的催化剂进行优化在石油化工催化裂化工艺中ꎬ使用固体催化剂ꎬ油品可以很快离开催化剂ꎬ焦炭能够沉积在催化剂的表面ꎬ使催化剂的活性下降ꎬ通过再生系统的作用ꎬ应用空气烧掉催化剂表面的焦炭ꎬ恢复催化剂的活性ꎬ加快催化裂化反应的速度ꎬ提高产品的收率ꎬ达到石油化工催化裂化的技术标准ꎮ不断研制新的催化剂体系ꎬ使其满足渣油催化裂化反应的需要ꎬ节约催化剂的用量ꎬ降低催化裂化反应的成本ꎬ才能达到预期的生产目标ꎮ对石油炼制体系的催化剂进行试验研究ꎬ减少催化剂表面烃类的含量ꎬ进而减少焦炭的形成ꎬ防止催化剂失效ꎬ提高渣油炼制的效率ꎬ达到预期的生产效率ꎮ(三)针对催化裂化工艺管理进行优化为了增加石油化工的催化裂化效率ꎬ提升石化企业的经济效益ꎬ除了对石油化工催化裂化的流程和催化剂选择上进行优化ꎬ还可以针对生产工艺的管理进行优化ꎬ提升催化裂化工艺管理的科学合理性ꎬ对于催化裂化装置的运行参数进行优选ꎬ有效控制石油化工催化裂化工艺技术的反应进程速率ꎬ选择最佳的反应进程速率ꎬ以此让催化裂化装置的反应达到最好的效果ꎮ要勇于革新现有的石油化工催化裂化工艺技术ꎬ可以针对两段提升管催化裂化技术进行深入研究ꎬ借此来改良石油化工的催化裂化反应过程ꎬ增加重质油的催化裂化深度ꎬ增加汽油的辛烷值以及柴油的十六烷值的比例ꎬ提高所获得的轻质油的品质ꎬ不断更新石油化工催化裂化工艺技术标准ꎬ让石油化工的催化裂化技术工艺走向更高的境界ꎮ对反应器的出口系统进行革新改造ꎬ应用封闭式耦合旋分器ꎬ使催化剂和裂化产物快速分离ꎬ借此来增加重质油催化裂化反应过程的时效性ꎮ改善进料喷嘴ꎬ防止喷嘴结焦ꎬ提高喷嘴的使用寿命ꎬ使其更好地为催化裂化生产提供支持ꎮ应用先进的分段汽提装置ꎬ除去催化剂上面携带的烃类ꎬ有效地防止结焦现象的发生ꎬ综合提升了重质油的催化裂化生产工艺的效率ꎮ三㊁结语总而言之ꎬ对于现有的石油化工催化裂化工艺进行技术优化可以有效提升重质油的催化裂化效果ꎬ完成石油化工企业预期的计划生产目标ꎬ产生更多的品质优良的轻质油ꎬ为化工企业创造更大的经济效益ꎬ也极大地推动了我国的石油化工催化裂化工艺技术的发展ꎬ为我国的社会经济发展增添助力ꎮ参考文献:[１]潘晓帆.石油化工催化裂化工艺技术优化[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１２):４１.[２]张金庆.石油化工催化裂化工艺技术的优化措施探析[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１１):７８.[３]韩贺ꎬ马晓梦.石油化工重油催化裂化工艺技术[Ｊ].石化技术ꎬ２０１８ꎬ２５(１):７６.作者简介:泥吉磊ꎬ许文明ꎬ山东海普安全环保技术股份有限公司ꎮ９５１。
催化裂化装置优化技术分析-收率与能耗
一、催化裂化装置能耗分析
影响的催化裂化装置能耗的第二大因素是装置 蒸汽输出量。由于重油催化裂化装置原料较重，生 焦率高，焦炭在再生器中燃烧释放出的热量除提供 裂化反应热外，还有大量的剩余，如何合理利用装 置的高温位余热发生蒸汽，以蒸汽为介质回收热量、 提高装置利用热能的能力是降低装置能耗的有效手 段。
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二、催化裂化装置节能措施
2.7催化与气分装置进行热联合 因此，催化装置低温热能的综合利用，对装置能耗有
很大的影响。锦西石化公司1.0Mt/a重油催化裂化装置分 馏系统与气分装置进行热联合，其中，催化顶循环油引 至气分脱丙烷塔底作源；两外把高温热水由P311A/B抽 出后去催化，分别和分馏塔顶油气、轻柴油、一中循环 油、产品油浆换热，把油品冷却到合适温度，把高温热 水加热到105℃左右送到了气分装置，作为气分装置的热 源。
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一、催化裂化装置能耗分析
项目 焦炭 新鲜水 循环水 除盐水 电耗 3.6MPa 蒸汽 1.0MPa 蒸汽 3.6+1.0 蒸汽 0.3MPa 蒸汽 低温输出热 总加工原料量 合计能耗
表-1 某催化裂化装置近四年能耗构成
能耗系数 950 0.18 0.1 2.3
0.2338 88 76
题目：催化裂化装置优化技术分析 ——收率与能耗
王文清
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目录
催化裂化装置能耗分析 催化裂化装置节能措施 优化工艺提高催化装置产品收率 其他提高产品收率及降低能耗的措施 炼油厂能耗计算与评价方法
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一、催化裂化装置能耗分析
催化裂化装置是我国炼油行业的主要二次加工装 置，也是占炼油厂能耗比例最大的装置之一，催化装 置能耗一般占炼油厂全厂能耗的30%～50%。随着原 油价格的不断攀升以及催化裂化原料的日益重质化， 催化裂化节能降耗问题成为了提高催化裂化装置经济 效益的关键问题，装置节能降耗的重要性尤为突出。 表-1为某催化裂化装置近四年来的能耗分析数据。
催化裂化装置的节能优化
１ ． 前言 图１原料油缓冲罐的液 位控制 （ 优化后） 我 国炼 油厂的炼油 能耗 从１ ９ ７ ８ 年 的１ ０ ５ ． ４ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ 原油左 右降低 到 换热 网络 按照 “ 温度 对 口， 梯级 利 １ ９ ８ ８ 年的６ ９ ． ３ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ ， 降低了３ ４ ． ３ ％ ＿ １ ｊ 。 其中常压蒸馏装 置从２ ８ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ 用” 的科学用能原则重新 匹配优化。 降低 到了１ ３ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ 左右。 ２ ０ ０ １ 年， 在二次加 工比例 有所增 大情况下， 全 ａ ） 停二中循环 ， 二 中的热量 主要通 过油浆循环取 出。 国炼油 能耗为８ ５ ． ９ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ ， ￣ Ｌ １ ９ ８ ８ 年增加了２ ４ ％ 。 ｂ ） 用一 中 （ ２ ８ ９ ℃） 先 作为稳 定塔底 再沸器的 热源 ， 然 后再作为解 ２ ， 装 置简介 吸塔底再 沸器的热 源， 经换 热器 （ Ｅ ３ １ ４ ） 和稳 定汽油换 热后直接 作为回 催化装 置＃２ 于１ ９ ９ ５ 年 建成投 产， 原设 计处 理能力为０ ． ６ Ｍｔ ／ ａ 。 采 流返分 馏塔。 用同轴 式两段再生 工艺。 ２ ０ ０ ５ 年装 置进行改造 ， 改 造后装 置处 理能力达 Ｃ ） 柴油 （ ２ ２ ８ ℃） 先 作为 预分 馏 塔 底再 沸 器 （ Ｅ ８ ０ ３ ） 的热源， 然
２ ０ ０ ９ 年 装置ａ ｎ ｔ量为１ ． ０ Ｍｔ ／ ａ ， 装置能耗 为５ １ ． ７ ５ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ 。 （ Ｅ ２ ０ ３ ／ １ ， ２ ） 。 ２ ０ ０ ８ 年 中石化催化 裂化 装置的 能耗平 均值为５ ８ ． ２ ５ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ ， 先 进 ４ ） 油浆 高温位 的热 量先与 初底油换 热 ， 然后与 催化原 料换 热 ， 之 值为３ ９ ． ９ ６ ｋ ｇ Ｅ Ｏ ／ ｔ 口 Ｊ 。 后 再发 生蒸 汽 。 油浆 和外 取热 发生 ３ ． ５ ＭＰ ａ 蒸汽， 停 中压蒸 汽减 压 到
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关为了提高航煤的品质，同时降低其生产成本，加氢裂化装置的优化运行成为了一项具有重要意义的技术攻关。
针对这一问题，本文将从以下三个方面进行探讨：加氢裂化装置的工艺原理和流程；装置优化运行的必要性和挑战；装置优化运行中的关键技术和应用方法。
一、加氢裂化装置的工艺原理和流程加氢裂化是利用催化剂和氢气使长链烃分子在高温下断裂成短链分子的工艺。
加氢裂化装置的主要部件包括加氢反应器、分馏塔、冷却器等。
其工艺流程如下图所示：[插入图片]在这一工艺中，原料油进入加氢反应器后，在氢气的存在下，经过高温高压的加氢反应，长链烃分子被断裂成短链烃分子。
随着反应的进行，反应器中不断有新的短链分子生成，同时也有短链分子进一步加氢，生成更短的分子。
这时，分馏塔将反应产物分为轻质和重质两部分，轻质部分包含甲烷、乙烷、丙烷等气态产品，重质部分则包含乙烯、丙烯、苯等液态产品。
最后，这些产品经过冷却器冷却，通过分选装置分离出不同产品。
二、装置优化运行的必要性和挑战加氢裂化装置的优化运行主要是为了提高产品的催化裂化效率和产品品质，同时降低生产成本。
具体来说，装置优化运行的必要性体现在以下几个方面：1.提高产品的品质。
通过优化反应的温度、压力、质量比等因素，可以使产物中不同组分的含量得到有效控制，从而提高产品的品质和附加值。
2.降低生产成本。
装置优化运行可以帮助企业在提高产品品质的同时，尽可能降低生产成本，提高经济效益和市场竞争力。
3.优化反应系统的安全性。
优化加氢裂化装置的运行参数，可以有效减少一些不必要的反应失控和事故风险，保证生产过程的稳定性和安全性。
然而，装置优化运行所面临的挑战也不容忽视。
首先，加氢裂化反应机理较为复杂，其反应产物不仅涉及到烃类气体和液体，还可能出现其他非烃类物质，例如硫化物、酸性物等。
其次，不同反应物质的加工条件和要求也不尽相同，因此在不同的工作状态下对不同反应物质进行加工还需要进行针对性的优化。
重油催化裂化装置吸收稳定系统流程改进及操作优化
１ ７
图 ２ 改 造 后 吸 收 稳 定 系 统 工 艺 流程
流 程改进 后 ， 富吸 收 油冷 却 后 进 入凝 缩 油 罐 ， 与压缩 富气 和解 吸气？ ， 液相 分离 后分别 进入 昆合 气 吸收塔 和解 吸塔 ， 当于多 了一 次 平衡 过 程 ， 相 降低 了带入 解析塔 的气 体量 ， 降低 了塔 底 重沸 器 负 荷 。 另外 ， 程改进 后 ， 充 吸 收剂 冷 却 介质 由循 环 水 流 补
效 的 目的 。
关键词 ： 催化 裂化 吸收 稳 定 系统 改造 节 能 优 化
１ 前 言
定 系统进 行 了流程 改造和 优化 ， 以降低 能耗 。
２ 工 艺 流 程 改造
催 化 裂 化装 置 吸 收稳 定 系统 是 处理 分 馏 塔顶
油气分离 器 的粗 汽 油 和富 气 ， 离 出 干气 ， 回 ①将 富吸 收油直 接进 解 吸塔 流程 改为 富吸 收 油 与压 缩 富 气 混合 后 进 入 冷
改 为分 馏塔一 中循环 物 流 ； ⑤补 充 吸收剂冷 却介 质
由循 环水 改 为深冷水 （ 即冷媒水 ） 。
却器冷 却 ， 进 入凝 缩 油 罐 ； 凝缩 油 进 解 吸 塔 改 再 ②
吸塔第 ３ ２层塔 盘 处 ； 将 解 吸塔 底 重 沸 器热 源 由 ③ 分 馏塔 一 中循 环 物 流 改 为 １ ０ＭＰ ． ａ低 压 蒸 汽 ；
事 设 备 管 理 工 作 ， 发 表论 文 ２篇 。 已
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第 １ ２期
张 可 伟 ．重 油 催 化 裂 化 装 置 吸 收稳 定 系统 流 程 改 进 及 操 作 优 化
水 ， 离 出的气体 进 入 吸 收塔 ， 离 的凝 缩油 与 稳 分 分
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催化裂化装置操作优化
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二、分馏系统操作优化
1、根据市场变化情况，优化汽柴油收率 2、MIP工艺，分馏操作的优化调节 3、分馏塔底优化操作与防止油浆系统结焦
催化裂化装置操作优化
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三、吸收稳定系统操作优化
1、稳定塔顶C2含量的控制 2、不凝气的回收 3、吸收稳定系统操作的节能优化
催化裂化装置操作优化
催化裂化装置操—(讲座提纲)
催化裂化装置操作优化
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一、反再系统操作优化
1、烧焦效果对目的产品及生焦的影响 2、减少生焦的措施 3、再生温度对烧焦效果的影响
催化裂化装置操作优化
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一、反再系统操作优化
4、反再系统操作对装置能耗的影响
5、如何增加目的产品收率
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四、机组的操作优化
1、气压机运行的节能优化 2、烟机发电能力的优化
催化裂化装置操作优化
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五、热联合系统操作优化
1、油浆系统取热的优化
2、合理调节热联合系统优势实现装置 节能
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六、余热锅炉系统操作优化
1、除氧系统的操作优化 2、余热锅炉给水和排污的取热优化