CN102899068A - 一种监测催化裂化装置催化剂循环量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种监测催化裂化装置催化剂循环量的方法：在催化裂化装置汽提器(2)和再生器(3)之间的待生催化剂输送线(5)上设有处理单元(4)，处理单元(4)包括温度控制系统、流量控制系统、控制模块系统(405)；在处理单元(4)内，待生催化剂由近汽提器底部的入口(401)流向近再生器端的出口(402)，温度由T1变化为T2，温度由温度控制系统测量记录；输送介质与待生催化剂呈逆向流动，输送介质流量为F1，流量由流量控制系统测量记录，输送介质由近再生器端的入口(403)流向近汽提器底部的出口(404)，温度由入口的T3变为出口的T4，温度由温度控制系统测量记录；控制模块(405)实时显示出催化剂循环量，模块(405)计算催化剂循环量的公式为：
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂循环量的监测方法，具体涉及一种在线监测催化裂化装置催化剂循环量的方法。
背景技术
催化裂化装置是石油炼厂中最重要的重质油转化装置之一。原料油在热的催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变成富气、汽油和柴油等高价值产品。从经济效益而言，炼油企业中一半以上的效益是靠催化裂化取得的。因此应用先进的优化控制技术实现装置的平稳运行，并为在线优化提供条件，无疑具有重要的现实意义和明显的经济效益。
已有的催化裂化优化控制方案多是以反应温度(提升管出口温度)为主，但事实上催化裂化是一个反应过程，对装置操作及产品分布影响最大的是反应深度。反应温度只是影响反应深度的一个因素，在实际生产过程中还有很多影响反应深度的因素。为解决这一问题，袁璞等(催化裂化反应过程的观察和控制，中国专利：ZL90108193.0)提出宏观反应热(每公斤进料在裂化反应时所需的热量KJ/kg)的概念。宏观反应热综合了影响反应深度的各种因素，维持反应热平稳，可使反应深度平稳，从而使整个装置操作较平稳。
实现基于宏观反应热的催化裂化反应深度优化控制的一个关键就是宏观反应热的在线实时计算。影响反应深度的因素很多，其中一个重要的因素是再生催化剂循环量。由于生产过程的危险性和复杂性，催化剂循环量不能用测量仪表直接测量。目前工业上计算催化剂循环量的方法主要分为三类。1、利用再生器稳态热平衡关系计算催化剂循环量，如林世雄等(石油炼制工程(第三版))[M]，2007，374-377)；2、利用再生器中碳的物料平衡计算催化剂循环量，如魏飞等(FCC催化剂循环量计算方法的比较，炼油设计，1990，4(1)：41-43)；3、利用催化剂流动特性和再生阀门特性计算催化循环量，如袁璞等(催化裂化反应过程的观测和控制，中国专利：ZL 90108193.0)。黄德先等利用再生器热平衡计算模型和再生阀门流量特性模型相结合的方式观测催化剂循环量的方式(CN101859103A)。
但已有的计算方法面临如下问题：
1、采用再生器热平衡、再生器中碳的物料平衡、再生阀门流量特性模型、再生器热平衡计算模型和再生阀门流量特性模型相结合的方式等四种方法计算催化剂循环量均为离线模式，具有时间滞后性；
2、采用再生器热平衡计算催化剂循环量具有较高的精度，但温度和焦含量对再生器均有一定的时间滞后；待生催化剂由提升管经汽提段流至再生器，其温度和焦含量对再生器均有1-2分钟的时间滞后，其计算的实时性不能满足对提升管进行先进控制的要求。
3、利用再生器和汽提器中碳的物料平衡计算催化剂循环量，待生催化剂含碳量、再生催化剂含碳量只能通过离线化验得到，具有相当大的时间滞后，因此，利用碳平衡法计算催化剂循环量不能满足生产监控及控制的实时性要求。
4、利用再生阀门流量特性模型计算催化剂循环量速度快，但由于催化剂循环量是关于滑阀开度的非线性函数，且与催化剂的流化状态及密度有关。当再生阀门开度变化较大或催化剂流化状态发生变化时，若采用固定的再生阀门特性模型进行计算，其准确性将难以得到保证。
因此，设计一种计算相对准确且快速反映实际变化的催化剂循环量在线实时计算方法，实现反映深度在线计算，并在此基础上实现催化裂化装置反应深度控制，维持装置长期平稳运行，是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在线监测催化剂循环量的方法，并且该方法准确性好。
本发明提供的一种监测催化裂化装置催化剂循环量的方法是在催化裂化装置汽提器2和再生器3之间的待生催化剂输送线5上增加一个处理单元4，处理单元4包括温度控制系统、流量控制系统、控制模块系统405，处理单元4可以位于待生催化剂输送线的任何位置一段；在处理单元4内，待生催化剂由近汽提器底部的入口401流向近再生器端的出口402，温度由T1变化为T2，温度由温度控制系统测量记录；输送介质与待生催化剂呈逆向流动，流量为F1，其流量由流量控制系统测量记录，输送介质由近再生器端的入口403流向近汽提器底部的出口404，温度由入口的T3变为出口的T4，温度由温度控制系统测量记录；控制模块405上实时显示出催化剂循环量。
模块405计算催化剂循环量的原理，通过输送介质与待生催化剂的热交换，计算催化剂循环量。
模块405计算催化剂循环量的公式：
输送介质为性质稳定的气体或液体，输送介质在400～600℃的高温下也具有稳定的性质。输送介质为液体时，流量范围优选为5L/h～50t/h，输送介质为气体时，流量范围优选为200L/h～50t/h。输送介质管道和待生催化剂输送管道的管径比为1.5～20。
有益效果：
(1)本发明提供了一种在线监测催化裂化装置催化裂化催化剂循环量的方法，在待生催化剂输送管线上增加一个处理单元，可以在线监测催化剂在装置内的循环量，待生催化剂在待生催化剂输送线上自身不发生化学变化，也没有与输送介质发生化学反应，没有产生焓变，可以稳定、准确的监测催化剂循环量，不会产生时间滞后效应；
(2)本发明可以在线监测催化裂化装置催化剂循环量，在线监测催化剂循环量可以实时显示，从而可以实时实现催化裂化装置的参数优化，控制反应的苛刻度，实现产物分布的合理化；
(3)本发明投资少，改造容易，利于推广。
附图说明
图1含有本发明监测催化裂化装置催化剂循环量处理单元的催化裂化反应装置：1-提升管反应器，2-汽提器，3-再生器，4-监测催化裂化装置催化剂循环量处理单元，5-待生催化剂输送线，6-再生催化剂输送线，7-烟气出口，8-油气出口；4位于待生催化剂输送线5。
图2本发明提供的监控催化裂化装置催化剂循环量的处理单元4：401-待生催化剂入口端；402-待生催化剂出口端；403-输送介质入口端；404输送介质出口端。
具体实施方式：
一种图1所示的催化裂化反应装置，含有提升管反应器1，汽提器2，再生器3，待生催化剂输送线5，再生催化剂输送线6，烟气出口7，油气出口8；在催化裂化装置汽提器2和再生器3之间的待生催化剂输送线5上增加一个处理单元4(如图2所示)，包括温度控制系统、流量控制系统、控制模块系统405，处理单元4可以位于待生催化剂输送线的任何位置一段；在处理单元4内，待生催化剂在待生输送线上由近汽提器底部401流向近再生器端402，温度由T1变化为T2，温度由温度控制系统测量记录；输送介质与待生催化剂呈逆向流动，由近再生器端的入口403流向近汽提器底部的出口404，输送介质在入口处403温度为T3时流量为F1，其流量由流量控制系统测量记录，温度由T3变为T4，温度由温度控制系统测量记录；控制模块405上可以实时显示出催化剂循环量。
实施例1
采用图2给出的处理单元，输送介质管道和待生催化剂输送管道的管径比为4，依照正常的提升管催化裂化反应时，入口催化剂401的温度为438℃，出口催化剂402的温度为365℃，介质为空气时，介质入口403的流量为550L/h，温度为29℃，介质出口404的温度为375℃，控制模块405数值为4.2kg/h。
实施例2
采用图2给出的处理单元，输送介质管道和待生催化剂输送管道的管径比为10，依照正常的提升管催化裂化反应时，入口催化剂401的温度为432℃，出口催化剂402的温度为350℃，介质为氮气时，介质入口403的流量为1300L/h，温度为32℃，介质出口404的温度为368℃，控制模块405数值为9.6kg/h。
实施例3
采用图2给出的处理单元，输送介质管道和待生催化剂输送管道的管径比为20，依照正常的提升管催化裂化反应时，入口催化剂401的温度为425℃，出口催化剂402的温度为310℃，介质为水蒸汽时，介质入口403的流量为3100L/h，温度为110℃，介质出口404的温度为355℃，控制模块405数值为12.2kg/h。
Claims (4)
1.一种监测催化裂化装置催化剂循环量的方法，其特征在于在催化裂化装置汽提器(2)和再生器(3)之间的待生催化剂输送线(5)上设有处理单元(4)，处理单元(4)包括温度控制系统、流量控制系统、控制模块系统(405)；在处理单元(4)内，待生催化剂由近汽提器底部的入口(401)流向近再生器端的出口(402)，温度由T1变化为T2，温度由温度控制系统测量记录；输送介质与待生催化剂呈逆向流动，输送介质流量为F1，流量由流量控制系统测量记录，输送介质由近再生器端的入口(403)流向近汽提器底部的出口(404)，温度由入口的T3变为出口的T4，温度由温度控制系统测量记录；控制模块(405)实时显示出催化剂循环量，模块(405)计算催化剂循环量的公式为：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于输送介质为性质稳定的气体或液体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于输送介质为液体时，流量范围为5L/h～50t/h。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于输送介质为气体时，流量范围为200L/h～50t/h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于输送介质管道和待生催化剂输送管道的管径比为1.5～20。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |