CN101811011A - 一种催化剂自动加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化剂自动加料方法，以解决现有使用具有称重功能的小型加料器进行分批次加料的方法所存在的加料量较小的问题。本发明方法在操作过程中持续地向加料器(1)内通入流化输送风，加料器(1)压力P4恒定地低于或等于催化剂储罐(71)充压压力P1、高于再生器(72)压力P5。主要包括如下步骤：A.加料速度调整，B.调整排空，C.加料，D.加料标定。本发明主要用于石油化工行业的流化催化裂化工艺和煤化工行业的甲醇转化制烯烃工艺中，使用具有称重功能的小型加料器(1)将催化剂储罐(71)内的催化剂送入再生器(72)内，连续、大量地加料。

Description

一种催化剂自动加料方法

技术领域

本发明涉及一种催化剂自动加料方法，尤其是涉及使用具有称重功能的小型加料器进行催化剂自动加料的方法。

背景技术

在石油化工行业的流化催化裂化(FCC)工艺和煤化工行业的甲醇转化制烯烃(MTO)工艺中，催化剂是参与反应的重要物料；为了使化学反应能够稳定地进行，需要不断地向再生器补充新鲜催化剂以保持其活性平衡。国内一般称此为催化剂加料，相应的设备称为催化剂加料器。加料器有多种类型，具有称重功能的小型加料器是其中的一种。如中国专利CN2360147Y公布的粉体物料自动计量加料器，由流化罐、称重传感器、流化称重托板等部件组成。《炼油设计》杂志2002年第9期“LPEC-2型小型催化剂自动加料器的研制”一文所介绍的催化剂自动加料器，在CN2360147Y所述加料器的基础上进行了改进，主要特征是在流化罐内设置了内称重桶。上述具有称重功能的小型加料器，有效催化剂容积一般为0.04～0.3立方米，单批次称量催化剂的重量(即按上述有效催化剂容积计算出的催化剂重量，也可称为催化剂额定容纳重量)一般为36～270千克。操作时，通过控制加料阀、出料阀等阀门的开关，在流化罐或内称重桶内直接测量并控制催化剂的重量、分批次加料。每个批次的加料操作过程分为放空、加料、流化、出料四个步骤。主要优点是设备体积小、称重精度较高，在工业上已经大量应用。随着FCC装置的大型化，或是FCC装置在工艺条件改变时要求大量添加催化剂的场合，加料量都要求大幅度提高，例如达到48吨/天；MTO装置也有类似的要求。上述加料器采用分批次加料存在的问题是，加料量较小，一般情况下每天的加料量不超过10吨。如要提高加料量，就要增大加料器体积以增大有效催化剂容积，各阀门的开关频率也要增加。这样，会增加设备投资和阀门磨损程度，以及设备检修维护难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化剂自动加料方法，以解决现有使用具有称重功能的小型加料器进行分批次加料的方法所存在的加料量较小的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种催化剂自动加料方法，将催化剂储罐内的催化剂经加料管送入具有称重功能的小型加料器内，经流化输送风管线向加料器内通入流化输送风，用流化输送风将催化剂流化并经出料管送入再生器内，其特征在于：流化输送风管线上设有流化输送风调节阀和流量计，加料管上设有加料调节阀，在加料器顶部与出料管位于出料阀出口附近的管段之间设有连通管，连通管上设有连通阀和风压调节阀，操作过程中持续地向加料器内通入流化输送风，加料器压力恒定地低于或等于催化剂储罐充压压力、高于再生器压力，所述催化剂自动加料方法包括如下步骤：

A.加料速度调整：出料管上的出料阀关闭，连通管上的连通阀和风压调节阀打开，加料管上的加料阀和加料调节阀打开，调节加料调节阀的开度，以调节催化剂经加料管进入加料器内的速度；

若将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，执行下述的步骤B～D，若步骤A中堆积于加料器内的催化剂重量达到加料器的催化剂额定容纳重量而仍未将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，则执行下述的步骤B，之后重新执行步骤A，直至将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，再执行下述的步骤B～D；

B.调整排空：出料阀打开，连通阀和加料阀关闭，用流化输送风将步骤A中堆积于加料器内的催化剂流化，并经出料管送入再生器内；

C.加料：加料阀和出料阀打开，连通阀关闭，用流化输送风将经加料管连续进入加料器内的催化剂、以及下述步骤D在标定出催化剂经加料管进入加料器内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围时在加料标定过程中堆积于加料器内的催化剂流化，并经出料管送入再生器内；

D.加料标定：出料阀关闭，连通阀和加料阀打开，标定催化剂经加料管进入加料器内的速度；

若标定出该速度处于设定加料速度的加料允许误差范围，重新开始执行步骤C，若标定出该速度未处于设定加料速度的加料允许误差范围，则出料阀打开，连通阀和加料阀关闭，用流化输送风将步骤D加料标定过程中堆积于加料器内的催化剂流化，并经出料管送入再生器内，再重新开始执行步骤A。

采用本发明，具有如下的有益效果：可以使用现有具有称重功能的小型加料器连续地加料，大幅度提高加料量(提高到12～48吨/天)，而且基本上不增加设备投资。通过加料速度调整和加料标定，可以按所需的设定加料速度加料，并将加料误差控制在允许的范围。在连续加料期间，尤其是稳态操作加料过程中，阀门开关或调节次数较少，使阀门的磨损程度较轻。连续加料过程还可以比较稳定、均衡地将催化剂输送至再生器，使FCC、MTO的化学反应较为平稳、装置运行波动较小。

下面结合附图、具体实施方式和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是在FCC或MTO工艺中，本发明使用一种具有称重功能的小型加料器进行催化剂自动加料的加料系统配置示意图。

具体实施方式

参见图1，所示具有称重功能的小型加料器1(简称为加料器)，是《炼油设计》杂志2002年第9期“LPEC-2型小型催化剂自动加料器的研制”一文所介绍的加料器。该加料器1设有流化罐2，流化罐2内设有内称重桶3，内称重桶3支承于称重仪表32上。内称重桶3的底部设有流化输送风分布器31，流化输送风分布器31由上层的微孔金属丝网和下层的骨架钢板组成。

加料器1顶部与催化剂储罐71底部之间设有加料管82，加料管82上设有加料调节阀51和加料阀42。催化剂储罐71与催化剂储罐管线85相连，连接处位于催化剂储罐71内催化剂料位的上方；催化剂储罐管线85上设有催化剂储罐管线气源阀门92。加料器1与再生器72之间设有出料管83。出料管83由加料器1的顶部穿过，其入口端位于流化输送风分布器31的上方，出口端与再生器72的中部相连。出料管83上设有出料阀43。在加料器1顶部与出料管83位于出料阀43出口附近的管段之间设有连通管81，连通管81上设有连通阀41和风压调节阀53。加料器1的下部与流化输送风管线84相连，流化输送风管线84上设有流化输送风管线气源阀门91、流化输送风阀44、流化输送风调节阀52和流量计6。加料器1的底部设有排污管86，其上设有排污阀93，供故障状态时排出加料器1底部的积水或催化剂。排污阀93常闭，排污操作时打开。

以上的设备布置与管线连接，除下述的改动之处外，均与现有加料系统基本相同。本发明的主要改动之处是：去掉现有加料系统中设于加料器1与催化剂储罐71之间的放空管和放空管上的放空阀，设置连通管81并在连通管81上设置连通阀41和风压调节阀53，在加料管82上增设加料调节阀51，在流化输送风管线84上增设流化输送风调节阀52和流量计6。

加料器1不仅限于图1所示的加料器，它还可以是其它类型具有称重功能的小型加料器，例如CN2360147Y、CN2467174Y所述的加料器。其中，称重仪表32一般采用称重传感器，最好是采用电子称重传感器；称重仪表32也可以采用其它形式和原理的称重仪表。称重仪表32要能够将称重数据传送给称重信号显示器(有计算功能)，或是传送给程序控制器，或是既能传送给称重信号显示器又能传送给程序控制器。对于FCC或MTO装置而言，再生器72的容积一般为100～500立方米。催化剂储罐71的容积一般为100～900立方米，催化剂存储量一般为80～700吨。加料管82的公称直径一般为DN25～200毫米，长度一般为2～10米。出料管83的公称直径一般为DN25～100毫米，长度一般为30～80米。连通管81的公称直径一般为DN15～25毫米，长度一般为1.5～5米。流化输送风管线84的公称直径一般为DN15～50毫米。

本发明新设置的加料调节阀51，为可以调节催化剂流量的调节阀；流化输送风调节阀52、风压调节阀53，为可以调节压缩空气流量的调节阀(流化输送风一般为压缩空气)。流量计6为可以测量压缩空气流量的流量计，它可以是涡轮流量计、差压流量计、涡街流量计、超声流量计等各种原理和形式的流量计。流量计6要能够直接读取流量数据，或是将流量数据传送给程序控制器，或是既能直接读取流量数据又能将流量数据传送给程序控制器。加料调节阀51通过开度调节，可以控制催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。流化输送风调节阀52通过开度调节，可以控制经流化输送风管线84进入加料器1内的流化输送风的流量，使进入加料器1内的催化剂流化并能够经出料管83连续地进入再生器72内。风压调节阀53通过开度调节，可以控制加料器1内经连通管81-出料管83向外流出的流化输送风流量并产生一定压力降，使加料器1的压力保持恒定。本说明书中，用连通管81-出料管83表示连通管81加上出料管83在与连通管81的连接处至再生器72之间的管段所构成的管路。上述的调节阀从结构上看，一般是V形球阀、闸阀、蝶阀、隔膜阀、塞阀等形式的调节阀；从控制原理上看一般是带有定位器和执行机构(气动或电动执行机构)的调节阀。连通阀41可以采用与现有加料系统中设于放空管上的放空阀相同的阀门，加料阀42、出料阀43、流化输送风阀44也均与现有加料系统所使用的阀门相同；这些阀门从结构上看一般是闸阀、球阀、隔膜阀、蝶阀等形式的两位两通阀门，从控制原理上看一般是带有执行机构(气动、电动或电磁执行机构)的阀门。

流化输送风管线气源阀门91、催化剂储罐管线气源阀门92、排污阀93，是现有加料系统所使用的；一般为手动操作的球阀、闸阀、截止阀等形式的两位两通阀门。

所有的阀门、称重仪表32、流量计6，都是工业上常用的。各阀门以及流量计的公称直径，与所处管线的公称直径相同。

本发明加料系统还要使用压力仪表测量有关部位的压力，与现有的加料系统基本上相同，附图省略。压力仪表要能够直接读取压力数据，或是将压力数据传送给程序控制器，或是既能直接读取压力数据又能将压力数据传送给程序控制器。这类压力仪表是工业上常用的，包括电接点压力表、数字压力开关、压力变送器等。

下面结合图1说明本发明的催化剂自动加料方法。如同现有的分批次加料方法，本发明方法也是要将催化剂储罐71内的催化剂经加料管82送入具有称重功能的小型加料器1内(对于图1所示的加料器1，实际上是送入内称重桶3内)，经流化输送风管线84向加料器1内通入流化输送风，用流化输送风将催化剂流化并经出料管83送入再生器72内。催化剂为FCC或MTO催化剂。本发明方法的主要特征在于连续加料。操作开始前，所有阀门均处于关闭状态。操作开始后，首先进入加料操作启动阶段：流化输送风管线84上所设的流化输送风管线气源阀门91、流化输送风阀44和流化输送风调节阀52打开，在加料操作过程中经流化输送风管线84持续地向加料器1内通入流化输送风。调节流化输送风调节阀52的开度以调节该股流化输送风的流量，并用流量计6测量；流化输送风一般为压缩空气。催化剂储罐管线气源阀门92打开，经催化剂储罐管线85持续地向催化剂储罐71内催化剂料位上方的空间通入压缩空气，进行充压；催化剂储罐71的充压压力为P1。连通管81上的连通阀41和风压调节阀53打开，调节风压调节阀53的开度。经过调整，使加料器1压力P4(在加料器1下部测量)恒定地低于或等于催化剂储罐71充压压力P1、高于再生器72压力P5。加料操作启动阶段结束，之后进行催化剂自动加料；本发明催化剂自动加料方法包括如下步骤：

A.加料速度调整：出料管83上的出料阀43关闭，连通管81上的连通阀41和风压调节阀53打开，加料管82上的加料阀42和加料调节阀51打开。调节加料调节阀51的开度，以调节催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。

若将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，执行下述的步骤B～D。若步骤A中堆积于加料器1内的催化剂重量达到加料器1的催化剂额定容纳重量而仍未将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，则执行下述的步骤B，之后重新执行步骤A，直至将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，再执行下述的步骤B～D。

在步骤A的操作过程中，催化剂经加料管82连续地进入加料器1内。由于出料阀43关闭，加料器1内的流化输送风经连通管81-出料管83流出(至再生器72)，没有与催化剂充分流化、混合，并且由于通入加料器1内的流化输送风风速不够，加料器1内的催化剂不能随流化输送风经连通管81-出料管83进入再生器72，而是开始在加料器1内堆积。

在步骤A的操作过程中，根据常用的计算方法(例如查表法、优选法、逐次逼近法等)，调节加料调节阀51的开度，以调节催化剂经加料管82进入加料器1内的速度，使之尽快达到设定加料速度的调整允许误差范围。称重仪表32可以测量出某次开度调节后一段时间内加料器1内催化剂的重量增加量(本过程称为催化剂采样，所述时间为催化剂采样时间)，由此能够计算出加料调节阀51在该次调节开度下(即保持该次调节的开度时)催化剂经加料管82进入加料器1内的速度，并可以判断出该速度是否达到设定加料速度的调整允许误差范围。若没有达到设定加料速度的调整允许误差范围，继续进行调节。经过几次或更多次数的调节，直至某次调节后计算出将催化剂经加料管82进入加料器1内的速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围。此时加料调节阀51保持该次调节后的开度不变，立即开始执行下述的步骤B～D。

在步骤A中，每次调节加料调节阀51的开度后，计算在每次调节开度下催化剂经加料管82进入加料器1内的速度的催化剂采样时间一般为10～30秒。催化剂采样时间实际上就是加料调节阀51在某次开度调节后，保持该开度至下次调节的时间间隔，或是保持该开度至开始执行下述的步骤B或B～D的持续时间。步骤A的单次操作持续时间一般为1～5分钟。根据步骤A的单次操作持续时间和催化剂采样时间，可以计算出步骤A的单次操作过程中加料调节阀51的开度调节次数。步骤A中，设定加料速度的调整允许误差范围一般为-5％～+5％，设定加料速度一般为8～33千克/分钟。设定加料速度，是设定的单位时间内向再生器72输送的催化剂的重量；单位可以是千克/分钟，也可以是吨/天。

在具体的操作过程中，确定催化剂采样时间和步骤A的单次操作持续时间时，要考虑到催化剂经加料管82进入加料器1内的速度，使在步骤A的单次操作中加料器1内堆积的催化剂重量小于加料器1的催化剂额定容纳重量。步骤A一般只需进行一次单次操作，其中加料调节阀51开度的调节次数一般只需几次，即可将催化剂经加料管82进入加料器1内的速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围。如果进行了步骤A的一次单次操作，堆积于加料器1内的催化剂重量达到了加料器1的催化剂额定容纳重量，而仍未将催化剂经加料管82进入加料器1内的速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，则执行下述的步骤B，之后重新执行步骤A。步骤A、B可循环进行多次(包括了步骤A、B的多个单次操作)，直至执行某次步骤A将催化剂经加料管82进入加料器1内的速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围。此时加料调节阀51保持最后一次调节后的开度不变，立即开始执行下述的步骤B～D。

B.调整排空：出料阀43打开，连通阀41和加料阀42关闭，用流化输送风将步骤A中堆积于加料器1内的催化剂流化，并经出料管83送入再生器72内。

本步骤持续至将上述堆积的催化剂从加料器1内排放干净，称重仪表32测量出堆积催化剂的重量为零。步骤B的单次操作持续时间一般为1～5分钟。

步骤A、B的操作，合称为调整态操作。

C.加料：加料阀42和出料阀43打开，连通阀41关闭，用流化输送风将经加料管82连续进入加料器1内的催化剂、以及下述步骤D在标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围时在加料标定过程中堆积于加料器1内的催化剂流化，并经出料管83送入再生器72内。

本步骤操作过程中，经加料管82连续进入加料器1内的催化剂会全部即时地经出料管83进入再生器72内，不会在加料器1内堆积。这是由于流化输送风经出料管83连续输送催化剂的能力很大，远大于经加料管82连续进入加料器1内的催化剂的量。在加料器1保持规定压力P4的情况下，加料器1内有足够的流化输送风供连续输送催化剂之用。下述步骤D在标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围时在加料标定过程中堆积于加料器1内的催化剂，也会很快地被排放干净；称重仪表32所测量的催化剂的重量为零。步骤C中，将所述步骤D中堆积的催化剂排放干净后，加料器1内的催化剂在单位时间内经出料管83进入再生器72内的重量(即催化剂经出料管83进入再生器72内的速度)与单位时间内从催化剂储罐71经加料管82进入到加料器1内的催化剂重量(即催化剂经加料管82进入加料器1内的速度)相等，处于设定加料速度的加料允许误差范围内。

步骤C操作完成后，执行下述的步骤D。

D.加料标定：出料阀43关闭，连通阀41和加料阀42打开，标定催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。这一操作称为加料标定；步骤C与该加料标定的操作合称为稳态操作。稳态操作是本发明催化剂连续自动加料过程的主要操作过程，一般可持续循环多次，连续、大量地加料。整个步骤D包括上述的加料标定操作，以及下述在加料标定操作完成后对加料标定结果进行的判断和后续操作。

若标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围，重新开始执行步骤C，即进行下一次稳态操作。其中，设定加料速度的加料允许误差范围一般为-10％～+10％，设定加料速度与步骤A中的相同。

若标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度未处于设定加料速度的加料允许误差范围，则稳态操作过程结束。此时将出料阀43打开，连通阀41和加料阀42关闭，用流化输送风将步骤D加料标定过程中堆积于加料器1内的催化剂流化，并经出料管83送入再生器72内(上述过程称为标定后堆积催化剂排空操作)，再重新开始执行步骤A。至此，完成了步骤A～D的一个循环。

在步骤D的加料标定操作过程中，如同步骤A，催化剂经加料管82连续地进入加料器1内并堆积。用称重仪表32测量出一段时间内(加料标定时间内)加料器1内催化剂的重量增加量(本过程可视为步骤D加料标定过程中的催化剂采样)，由此能够计算出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。接着，可以判断出该速度是否处于设定加料速度的加料允许误差范围内。当处于设定加料速度的加料允许误差范围内时，加料标定过程中堆积于加料器1内的催化剂在步骤C中排出。

步骤C的单次操作持续时间与步骤D单次操作中的加料标定时间之和(亦即单次稳态操作持续时间)一般为1～3小时。在步骤D的单次操作中，加料标定时间一般为1～5分钟；步骤C的单次操作持续时间等于单次稳态操作持续时间减去步骤D单次操作中的加料标定时间。如同步骤A，在加料标定过程中同样要考虑到，使加料器1内堆积的催化剂重量小于加料器1的催化剂额定容纳重量。在加料速度较大时，可考虑选用有效催化剂容积和催化剂额定容纳重量较大的加料器1，以便能够容纳步骤A或步骤D加料标定过程中堆积的催化剂。在步骤D的单次操作中，只进行一次加料标定操作。根据加料标定数据得到的催化剂经加料管82进入加料器1内的速度，可以推算出本次稳态操作持续时间内催化剂的加料量(包括加料标定过程中堆积于加料器1内的催化剂，无论它是在步骤C中排出还是在步骤D的标定后堆积催化剂排空操作中排出)。

在步骤D的操作过程中，当标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度未处于设定加料速度的加料允许误差范围内时，即执行标定后堆积催化剂排空操作(单次操作)；将标定后堆积催化剂排空操作的持续时间一般为1～5分钟。

在上述的操作过程中，各调节阀的开度，参见下文的说明。其余阀门在某一步骤的开关状态，除说明变动的之外，均保持与上一步骤相同。

本发明步骤A～D是连续循环进行的。上述各步骤的单次操作，是指相应步骤执行一次操作。其中步骤D的单次或一次操作，是指执行一次加料标定操作，以及在标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围时重新开始执行步骤C的操作；或是指执行一次加料标定操作，以及在标定出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度未处于设定加料速度的加料允许误差范围时执行一次标定后堆积催化剂排空操作、再重新开始执行步骤A的操作。步骤A～D的一个循环，通常包括多次稳态操作循环(2～3次或更多次)，并且执行一次步骤A、步骤B、步骤D标定后堆积催化剂排空操作。也有可能执行多次步骤A、B之间的循环。步骤A的一次单次操作，通常是调节加料调节阀51的开度数次，以数次调节催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。一次稳态操作，包括步骤C的一次单次操作和步骤D的一次加料标定操作。步骤A～D循环进行，构成本发明的正常操作过程(连续加料过程)。

在上述的操作过程中，再生器72压力P5一般为0.15～0.30MPa；P5在再生器72的中部测量。选择流化输送风气源压力P3或调节流化输送风调节阀52的开度，可以调节加料器1的压力P4(P4随P3或流化输送风调节阀52开度的增大而增大)。催化剂与流化输送风的混合物在出料管83内流动时会产生较大的压力降；这主要是由于出料管83的长度一般较长，上面安装有很多弯头，并且除设有出料阀43以外还设有一个或多个检修用的切断阀(附图中未示出)，会产生较大的压力降；该混合物本身的性质，也导致其在流动过程中会产生较大的阻力损失。因此应将P4调节为高于P5，以克服上述的压力降(阻力)，保证流化输送风能将加料器1内的催化剂经出料管83顺利地输送到再生器72。一般来说，加料器1压力P4一般要比再生器72压力P5高0.10～0.30MPa。流化输送风气源压力P3，一般为0.40～0.80MPa。由于再生器72的容积远大于加料器1的有效催化剂容积，加之催化剂与流化输送风的混合物在出料管83内流动时产生压力降，还有风压调节阀53可以控制流经连通管81-出料管83的流化输送风流量并产生一定压力降，所以在出料管83和连通管81-出料管83两条管路中有一条保持畅通的情况下，P4即低于P3。对于一定的流化输送风气源压力P3，通过调节流化输送风调节阀52的开度，可以将经流化输送风管线84进入加料器1内的流化输送风流量控制在1～50标准立方米/小时。对于特定的加料系统选择适当的流化输送风流量，可以使加料器1的压力P4保持在规定值；加料器1内能够自然具有将催化剂流化并经出料管83将催化剂送入再生器72的足够的流化输送风风量。

催化剂储罐71充压压力P1要高于或等于加料器1压力P4(即P4要低于或等于P1)，从而能保证催化剂储罐71内的催化剂在各种料位高度下(包括在最低料位高度下)，催化剂储罐71的底部压力P2都高于P4(P2等于催化剂储罐71充压压力P1加上催化剂储罐71内的催化剂在催化剂储罐71底部形成的压力)；这样催化剂储罐71内的催化剂才能经加料管82向下流动到加料器1。催化剂储罐71内的催化剂最低料位高度一般在10米以上，而加料管82的长度一般较短、且上面主要只设有加料调节阀51和加料阀42；这使催化剂在加料管82内流动时产生的压力降要小于催化剂在最低料位高度时在催化剂储罐71底部形成的压力。所以，P2总是高于P4。P2高于P4越多、催化剂经加料管82进入加料器1内的速度越高，但本发明主要是通过调节加料调节阀51的开度来调节催化剂经加料管82进入加料器1内的速度的。加料器1压力P4一般要比催化剂储罐71充压压力P1低0.00～0.50MPa(0.00MPa表示P4等于P1)。实际上，P1是根据P4确定的。通入催化剂储罐71的压缩空气气源压力，与P1相等。在实际的连续加料操作过程中，催化剂储罐71内催化剂的料位高度是不断降低的；在P1保持恒定的情况下，P2会逐渐缓慢地降低，催化剂经加料管82进入加料器1内的速度也会逐渐缓慢地降低。这对于本发明连续加料期间(主要是稳态操作加料过程中)的加料速度，会起到逐渐降低的作用。

在出料阀43处于关闭状态、连通阀41(以及风压调节阀53)处于打开状态的各种操作中，加料器1内的催化剂都不能随流化输送风经连通管81-出料管83进入再生器72(参见对步骤A操作过程的说明)；进入加料器1内的流化输送风，经连通管81-出料管83进入再生器72。由于流化输送风在连通管81-出料管83内流动时产生的压力降小于催化剂与流化输送风的混合物在出料管83内流动时产生的压力降，所以要调节风压调节阀53的开度，以控制加料器1内经连通管81-出料管83向外流出的流化输送风流量并产生一定压力降。风压调节阀53所产生的压力降，应使流化输送风在连通管81-出料管83内流动时产生的压力降基本上等于催化剂与流化输送风的混合物在出料管83内流动时产生的压力降(以稳态操作时步骤C产生的压力降为准)。根据常规的计算、试验或者是经验，可以确定风压调节阀53所需产生的压力降及其开度。这样，在步骤A～D的各种操作工况下，加料器1的压力P4始终都能恒定地保持在调整好的压力下。

在出料阀43处于打开状态、连通阀41处于关闭状态(风压调节阀53仍处于打开状态)的各种操作中，加料器1内的催化剂和流化输送风从出料管83的入口端(位于流化输送风分布器31的上方)进入出料管83，流经出料管83进入再生器72。

在步骤A～D的一个循环操作过程中，至步骤A将催化剂经加料管82进入加料器1内的速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围之后，在后续步骤B、C、D中，加料调节阀51的开度即保持不变。在首次进行步骤A～D的操作之前的加料操作启动阶段，流化输送风调节阀52和风压调节阀53的开度即被调节好，在以后步骤A～D的循环操作过程中一般不再改变。另外在加料操作启动阶段，加料器1压力P4、催化剂储罐71充压压力P1、通入催化剂储罐71的压缩空气气源压力和流化输送风气源压力P3，都已经被调整或选定好，在以后步骤A～D的循环操作过程中一般也不再改变，基本上均是某个恒定值。再生器72压力P5，对于具体的FCC或MTO装置来说基本上也是个恒定值。所以，在步骤A～D的正常循环操作过程中，就可以保证加料器1压力P4恒定地低于或等于催化剂储罐71充压压力P1、高于再生器72压力P5。

实施本发明方法，在每个单次稳态操作持续时间内只用很短的时间(一般为1～5分钟)进行加料标定，并根据加料标定数据得到的催化剂经加料管82进入加料器1内的速度推算出本次稳态操作持续时间内(一般为1～3小时)的催化剂加料量，是会产生一定误差的。并且由于各种原因(例如FCC或MTO装置、加料系统的操作波动等)，加料系统的加料速度会发生波动、产生误差。但试验证明，通过采用高精度的称重仪表(例如高精度电子称重传感器)、采用结构更好的加料器(例如图1所示设置内称重桶的加料器)等措施，在设定加料速度的加料允许误差范围能够得到保证的情况下(本发明提出的数据是-10％～+10％)，上述的误差以及其与加料标定时所存在误差的累积误差，并不会很大，仍然是FCC或MTO工业装置所允许的。FCC或MTO工业装置允许的加料速度误差，最多可以达到-20％～+20％。实施本发明方法所存在的加料速度误差，主要是由于催化剂储罐71内催化剂的料位高度不断降低，以及FCC或MTO装置、加料系统的操作波动等原因所造成。与现有分批次加料的方法相比，本发明方法使加料准确度降低了，但仍然能够完全满足工程需要。在此前提下，以适当降低加料准确度来换取加料速度的大幅度提高，是极具实用性和技术优势的。

在步骤A～D的一个正常循环操作过程中，将相关步骤中经出料管83送入再生器72内的催化剂的重量相加，即得到这一循环操作过程的总累计加料量。在一段连续加料期间(例如一天或更长时间)，将每个步骤A～D循环操作过程的总累计加料量相加，即得到这一段连续加料期间内的总累计加料量。

在本发明的操作过程中，流化输送风管线气源阀门91、催化剂储罐管线气源阀门92、排污阀93一般都是手动操作(在本段以下的说明中，不再包括这几个阀门)。其余各阀门的开关或开度调节，还有操作过程中所有的催化剂称重、时间控制与计量、加料速度及误差计算、压力测量、流化输送风流量测量等操作，都可以采用人工方式进行(仍需借助于工业上常用的各种仪表、控制器件等)；但最好是采用常用的程序控制器，按本发明提出的步骤、参数编制出程序并进行调整，自动执行这些操作。也可以采用人工操作和程序控制器控制操作相结合的方式。人工操作和程序控制器控制操作，都能够即时地得到各种测量和计算结果。加料系统应相应地选用能在人工操作、程序控制器控制操作其中之一种模式下工作、或是能够在这两种模式之间切换工作的阀门、仪表(包括称重仪表32、流量计6和压力仪表等)；本说明书在前文介绍的阀门和仪表，即可以分别满足相应的要求。程序控制器可以是PLC(可编程序控制器)、单片机或DCS(分散控制系统)等等。例如在使用PLC时，可将其安装于控制箱内，在PLC操作面板上设置一些控制按钮和数码显示器。操纵这些控制按钮可以选择人工或程序控制操作方式、控制各阀门的开关状态或调节开度、设置加料器操作参数(诸如设定加料速度、设定加料速度的调整允许误差范围、设定加料速度的加料允许误差范围、涉及到的各种时间、压力)，等等。可以在数码显示器上观看上述参数数据，以及其它数据(例如加料器内当前的催化剂重量、每小时加料量、总累计加料量、各调节阀开度(百分比)、加料速度误差，等等)。本领域的技术人员可以很容易地实施上述的人工操作和程序控制器控制操作的方案，以及实施这两种方案之间切换操作的方案(包括阀门和仪表的选取、调试等)；有关的附图和详细说明从略。

在本发明图1中，以未注明附图标记的箭头表示流化输送风或催化剂的流动方向。图1是示意图，没有严格地按比例绘制。另外本发明提到的各种压力值，均为表压。本发明所述的标定，其含义为测量。

本发明方法主要用于石油化工行业的流化催化裂化(FCC)工艺和煤化工行业的甲醇转化制烯烃(MTO)工艺中，向FCC装置或MTO装置连续、大量地加料。

在按本发明方法进行连续自动加料的过程中，如果遇到FCC或MTO装置的加料量需要大幅度减少的情况(例如减少到2千克/天)，那么可以中断操作，将加料系统的操作转变成现有的分批次加料操作方式。分批次加料操作方式在CN2360147Y等文献中有详细的说明，本发明加料系统基本上可以按照所述方法进行分批次加料操作；详细说明从略。

实施例

采用本发明方法，向某炼油厂的FCC装置再生器连续自动地加料。加料系统如图1所示。加料器1的有效催化剂容积为0.17立方米，催化剂额定容纳重量为153千克。称重仪表32为电子称重传感器，型号为BM11-200，精度±2‰。

再生器72为FCC装置的再生器，容积为250立方米，压力P5为0.20MPa。催化剂储罐71的容积为500立方米，存储催化剂390吨，催化剂的料位高度为20米。催化剂为FCC催化剂，牌号为GRV-C。

加料管82以及加料管82上所设加料阀42和加料调节阀51的公称直径为DN50毫米，加料管82的长度为3米。出料管83以及出料管83上所设出料阀43的公称直径为DN50毫米，出料管83的长度为40米。连通管81以及连通管81上所设连通阀41和风压调节阀53的公称直径为DN25毫米，连通管81的长度为1.5米。流化输送风管线84以及流化输送风管线84上所设流化输送风管线气源阀门91、流化输送风阀44、流化输送风调节阀52和流量计6的公称直径为DN25毫米，催化剂储罐管线85以及催化剂储罐管线85上所设催化剂储罐管线气源阀门92的公称直径为DN50毫米。

加料调节阀51为V形球阀气动调节阀，型号为V2100。流化输送风调节阀52、风压调节阀53均为V形球阀气动调节阀，型号为HLS。这三个调节阀均带有定位器、气动执行机构。连通阀41、加料阀42、出料阀43、流化输送风阀44均为两位两通形式的气动球阀，型号均为616J-P1-11-2240MT。流化输送风管线气源阀门91、催化剂储罐管线气源阀门92、排污阀93，为一般的两位两通手动截止阀。流量计6为气体涡轮流量计，型号为LWGQ-25。压力仪表均采用防爆电接点压力表，型号为YTX-100/150C。程序控制器采用施耐德公司生产的PLC，型号为MICRO-3721。

本实施例连续自动加料的步骤，包括各阀门的开关或开度调节，按本说明书具体实施方式部分结合图1所作的说明执行，不再赘述；实施例主要给出操作参数。设定加料速度为20.83千克/分钟(相当于每天的加料量为30吨)。设定加料速度的调整允许误差范围为-5％～+5％，据此误差计算出设定加料速度的调整允许变化范围为20.83千克/分钟×95％～20.83千克/分钟×105％＝19.79～21.87千克/分钟。设定加料速度的加料允许误差范围为-10％～+10％，据此误差计算出设定加料速度的加料允许变化范围为20.83千克/分钟×90％～20.83千克/分钟×110％＝18.75～22.91千克/分钟。

首先进行加料操作启动阶段的操作。其中流化输送风为压缩空气，气源压力P3为0.40MPa。加料操作启动过程完成后，向加料器1内通入的流化输送风的流量为15标准立方米/小时，加料器1的压力P4为0.30MPa，催化剂储罐71充压压力P1为0.40MPa。流化输送风调节阀52的开度为31％，风压调节阀53的开度为39％。之后按步骤A～D进行催化剂自动加料。

A.加料速度调整。在本步骤中，加料调节阀51的开度调节3次(首次打开算一次)，每次调节开度下的催化剂采样时间为20秒。称重仪表32测量出每个20秒内加料器1内催化剂的重量增加量，由此计算出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度。第1次调节将加料调节阀51的开度调节为46％。第1次开度调节后的第20秒，称重仪表32测量出加料器1内催化剂的重量增加量为9.54千克，由此计算出在此开度下催化剂经加料管82进入加料器1内的速度为28.62千克/分钟[相对于设定加料速度的误差为(28.62千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝+37％]，没有达到设定加料速度的调整允许误差范围，需进行第2次调节。第2次调节将加料调节阀51的开度调节为40％。第2次开度调节后的第20秒，称重仪表32测量出加料器1内催化剂的重量增加量为7.78千克，由此计算出在此开度下催化剂经加料管82进入加料器1内的速度为23.34千克/分钟[相对于设定加料速度的误差为(23.34千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝+12％]，仍然没有达到设定加料速度的调整允许误差范围，需进行第3次调节。第3次调节将加料调节阀51的开度调节为38％。第3次开度调节后的第20秒，称重仪表32测量出加料器1内催化剂的重量增加量为7.22千克，由此计算出在此开度下催化剂经加料管82进入加料器1内的速度为21.66千克/分钟[相对于设定加料速度的误差为(21.66千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝+4％]，达到设定加料速度的调整允许误差范围。

步骤A操作一次(包括所述的3次调节)，单次操作持续时间为3×20秒＝60秒；加料器1内共堆积了24.54千克催化剂。

步骤A操作完成后，执行下述的步骤B～D。

B.调整排空：本步骤单次操作，将步骤A中堆积的催化剂从加料器1内排放干净；操作持续时间为1分钟。

本实施例至此的操作，所有阀门的开关或开度调节，都采用人工操作方式；其余的操作(催化剂称重、时间控制与计量、加料速度及误差计算、压力测量、流化输送风流量测量、阀门的开关状态或开度显示，等等)，均利用PLC的数据处理功能进行。PLC可以接收仪表传送的数据并进行处理，在数码显示器上显示。以下进入步骤C、D的第一次操作，以及后续的步骤A～D的正常循环操作(包括涉及到的有关阀门的开关或开度调节)，均完全采用PLC控制、自动执行。

上述的步骤B操作完成后，执行下述的步骤C。

C.加料：步骤C的单次操作持续时间为55分钟。步骤C操作完成后，执行下述的步骤D。

D.加料标定：本步骤执行一次加料标定操作，加料标定时间为5分钟。称重仪表32测量出这5分钟的加料标定时间内加料器1内催化剂的重量增加量为96.85千克(这也是加料器1内堆积的催化剂重量)，由此计算出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度为96.85千克÷5分钟＝19.37千克/分钟[相对于设定加料速度的误差为(19.37千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝-7％]。步骤C至此的操作，完成了一次稳态操作。本次稳态操作持续时间为1小时，包括步骤C的55分钟和步骤D的5分钟加料标定时间。按19.37千克/分钟的速度，推算出本次稳态操作1小时持续时间内的催化剂加料量为19.37千克/分钟×60分钟＝1162.2千克。上述的误差(-7％)处于设定加料速度的加料允许误差范围内；本步骤结束后，开始重新执行步骤C，进入第二次稳态操作。

在第二次稳态操作过程中，步骤C的操作持续时间仍然为55分钟；之后，再次执行步骤D进行加料标定，加料标定时间仍然为5分钟。称重仪表32测量出这5分钟的加料标定时间内加料器1内催化剂的重量增加量为92.69千克，由此计算出催化剂经加料管82进入加料器1内的速度为92.69千克÷5分钟＝18.54千克/分钟[相对于设定加料速度的误差为(18.54千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝-11％]。至此完成了第二次稳态操作，操作持续时间为1小时(55分钟+5分钟)；按18.54千克/分钟的速度，推算出第二次稳态操作过程中的催化剂加料量为18.54千克/分钟×60分钟＝1112.4千克。之后，由于上述的误差(-11％)已经不处于设定加料速度的加料允许误差范围内，稳态操作过程结束，开始执行步骤D的标定后堆积催化剂排空操作(单次操作)，持续时间为2分钟。标定后堆积催化剂排空操作完成后，再重新开始执行步骤A。至此，本实施例完成了本发明步骤A～D的一个循环(首次循环)；计算出本循环的总累计加料量为2299.14千克。重新开始执行步骤A进行加料速度调整，即开始了步骤A～D的第二个循环。

本实施例在正常操作过程中，按与上述操作相类似的方式，连续、多次地进行步骤A～D的循环操作。正常操作过程即连续加料过程，共进行了17次步骤A～D的循环(含以上所述的一次)，历时49小时12分钟。在17次步骤A～D的循环操作中，有2次进行2次步骤A、步骤B的操作，其余各次均进行1次步骤A、步骤B的操作；有5次进行2次稳态操作，10次进行3次稳态操作，2次进行4次稳态操作，共进行了48次稳态操作；每次均进行1次步骤D标定后堆积催化剂排空操作。其中，各次步骤A、步骤B的操作持续时间分别均按平均值1分钟计算；各次步骤C的操作持续时间均为55分钟，各次步骤D的加料标定时间均为5分钟，各次稳态操作持续时间均为1小时；各次步骤D的标定后堆积催化剂排空操作持续时间均为2分钟。加料操作结束后，经过对催化剂储罐71内催化剂的检尺核算，其料位高度降至16.84米；由此计算出加料器1真实的总累计加料量为55.75吨，真实平均加料速度为55.75吨÷49小时12分钟＝18.89千克/分钟，真实加料速度误差为(18.89千克/分钟-20.83千克/分钟)÷20.83千克/分钟＝-9.3％，平均每天的真实加料量为18.89千克/分钟×24小时＝27.2吨。

Claims (4)

1.一种催化剂自动加料方法，将催化剂储罐(71)内的催化剂经加料管(82)送入具有称重功能的小型加料器(1)内，经流化输送风管线(84)向加料器(1)内通入流化输送风，用流化输送风将催化剂流化并经出料管(83)送入再生器(72)内，其特征在于：流化输送风管线(84)上设有流化输送风调节阀(52)和流量计(6)，加料管(82)上设有加料调节阀(51)，在加料器(1)顶部与出料管(83)位于出料阀(43)出口附近的管段之间设有连通管(81)，连通管(81)上设有连通阀(41)和风压调节阀(53)，操作过程中持续地向加料器(1)内通入流化输送风，加料器(1)压力P4恒定地低于或等于催化剂储罐(71)充压压力P1、高于再生器(72)压力P5，所述催化剂自动加料方法包括如下步骤：

A.加料速度调整：出料管(83)上的出料阀(43)关闭，连通管(81)上的连通阀(41)和风压调节阀(53)打开，加料管(82)上的加料阀(42)和加料调节阀(51)打开，调节加料调节阀(51)的开度，以调节催化剂经加料管(82)进入加料器(1)内的速度；

若将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，执行下述的步骤B～D，若步骤A中堆积于加料器(1)内的催化剂重量达到加料器(1)的催化剂额定容纳重量而仍未将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，则执行下述的步骤B，之后重新执行步骤A，直至将该速度调整到设定加料速度的调整允许误差范围，再执行下述的步骤B～D；

B.调整排空：出料阀(43)打开，连通阀(41)和加料阀(42)关闭，用流化输送风将步骤A中堆积于加料器(1)内的催化剂流化，并经出料管(83)送入再生器(72)内；

C.加料：加料阀(42)和出料阀(43)打开，连通阀(41)关闭，用流化输送风将经加料管(82)连续进入加料器(1)内的催化剂、以及下述步骤D在标定出催化剂经加料管(82)进入加料器(1)内的速度处于设定加料速度的加料允许误差范围时在加料标定过程中堆积于加料器(1)内的催化剂流化，并经出料管(83)送入再生器(72)内；

D.加料标定：出料阀(43)关闭，连通阀(41)和加料阀(42)打开，标定催化剂经加料管(82)进入加料器(1)内的速度；

若标定出该速度处于设定加料速度的加料允许误差范围，重新开始执行步骤C，若标定出该速度未处于设定加料速度的加料允许误差范围，则出料阀(43)打开，连通阀(41)和加料阀(42)关闭，用流化输送风将步骤D加料标定过程中堆积于加料器(1)内的催化剂流化，并经出料管(83)送入再生器(72)内，再重新开始执行步骤A。

2.根据权利要求1所述的催化剂自动加料方法，其特征在于：设定加料速度的调整允许误差范围为-596～+5％，设定加料速度的加料允许误差范围为-10％～+10％，设定加料速度为8～33千克/分钟。

3.根据权利要求1所述的催化剂自动加料方法，其特征在于：再生器(72)压力P5为0.15～0.30MPa，加料器(1)压力P4比再生器72压力P5高0.10～0.30MPa，比催化剂储罐(71)充压压力P1低0.00～0.50MPa。

4.根据权利要求1或2或3所述的催化剂自动加料方法，其特征在于：在步骤A中，每次调节加料调节阀(51)的开度后，计算在每次调节开度下催化剂经加料管(82)进入加料器(1)内的速度的催化剂采样时间为10～30秒，步骤A的单次操作持续时间为1～5分钟，步骤B的单次操作持续时间为1～5分钟，步骤C的单次操作持续时间与步骤D单次操作中的加料标定时间之和为1～3小时，在步骤D的单次操作中，加料标定时间为1～5分钟，将标定后堆积催化剂排空操作的持续时间为1～5分钟。

Images