CN218890535U - 适应于智能优化控制的mto生产装置及相关再生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及适应于智能优化控制的MTO生产装置及相关再生器，所述MTO生产装置包括反应器及与反应器配套的用于催化剂再生的再生器，所述再生器包括再生器本体和再生风流量调节阀和再生风流量辅助调节阀，再生风流量辅助调节阀包括补风阀、放空小阀和放空大阀，并分别设有各自的供风或放空管道。本实用新型能够在保证再生风流量调节范围的情形下，提高再生风的流量调节精度，以利于提高对MTO反应深度控制的精确性，更好地适应于MTO生产装置的智能优化控制要求。

Description

适应于智能优化控制的MTO生产装置及相关再生器

技术领域

本实用新型涉及适应于智能优化控制的MTO生产装置及相关再生器。

背景技术

MTO（甲醇制烯烃）是一个重要的煤化工生产过程，目前工业应用中基本工艺流程和设备架构相同，均为采用流化床反应器（简称反应器）-催化剂再生器（简称再生器）实现MTO反应及催化剂再生与循环，待生催化剂（简称待生剂）进入再生器，与主风（再生风）逆流接触烧焦，由此实现再生催化剂的再生，通过调节和控制再生器的再生风流量，就能够对再生剂的再生程度进行控制，进而控制反应器中催化剂的活性，实现所需的反应深度。

现有技术下再生风流量通过设置在再生风（给风）管道上的再生风流量调节阀实现的，然而，这种流量调节方式下的调节精度受限于所用流量调节阀的流量调节精度，无法适应于更高精度的调节需求，制约了对反应深度的精准控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是在保证再生风流量调节范围（幅度）的情形下，提高再生风的流量调节精度，以利于提高对MTO反应深度控制的精确性，更好地适应于MTO生产装置的智能优化控制要求。

本实用新型的技术方案是：适应于MTO生产装置的再生器，包括再生器本体和再生风流量调节阀，还包括再生风流量辅助调节阀，再生器本体的进风口（再生风进口）通过再生风主管连接主风源（例如，主风机），主风源出口设有用作再生风流量调节阀的主阀，再生风流量辅助调节阀包括补风阀、放空小阀和放空大阀，所述补风阀设置在补风管上，补风管的一端为进风端，连接补风风源（例如，工厂风风源，或副风机），另一端为出风端，接入再生风主管或再生器本体进风口，放空小阀设置在小阀放空管上，小阀放空管的一端为进风端，连接再生风主管或再生器本体进风口，另一端为出风端，连通大气或接入放空排气设施，放空大阀设置在大阀放空管上，大阀放空管的一端为进风端，连接再生风主管或再生器本体进风口，另一端为出风端，连通大气或接入放空排气设施。

进一步地，所述主阀、补风阀、放空小阀和放空大阀均采用电控调节阀，设有电控信号接入端。

进一步地，所述放空小阀的流量调节精度高于放空大阀的流量调节精度，可以将放空大阀用于粗调，放空小阀用于微调。

进一步地，所述放空小阀的流量调节精度高于补风阀的流量调节精度，所述补风阀的流量调节精度高于主阀的流量调节精度，可依据调节精度进行粗调和微调。

适应于智能优化控制的MTO生产装置，包括反应器及与反应器配套的用于催化剂再生的再生器，所述再生器采用本实用新型公开的任一种所述的适应于MTO生产装置的再生器。

进一步地，所述再生器的再生剂（再生后的催化剂）出口与所述反应器的再生剂进口之间的再生剂传输路径上设有再生剂流量调节阀。

进一步地，再生剂流量调节阀采用电控滑阀（可称为再生滑阀），设有电控信号接入端。

进一步地，所述再生器的再生剂出口与所述反应器的再生剂进口之间设有再生汽提器，用于汽提分离出再生剂中携带的烟气，再生汽提器的再生剂出口设有再生剂气力输送装置，所述再生剂气力输送装置包括用于从再生汽提器的再生剂出口接受再生剂的再生管以及为再生管提供输送用蒸汽的供汽设施，用作再生剂流量调节阀的电控滑阀设置在再生汽提器的再生剂出口与再生管之间。

进一步地，所述反应器的待生剂（反应后需进行再生的催化剂）出口与所述再生器的待生剂进口之间的待生剂传输路径上设有待生剂流量调节阀。

进一步地，待生剂流量调节阀采用电控滑阀（可称为待生滑阀），设有电控信号接入端。

进一步地，所述反应器的待生剂出口与所述再生器的待生剂进口之间设有待生剂汽提器，用于汽提分离出待生剂中携带的反应气，待生汽提器的待生剂出口设有待生剂气力输送装置，所述待生剂气力输送装置包括用于从待生汽提器的待生剂出口接受待生剂的待生管以及为待生管提供输送用氮气的供气设施，用作待生剂流量调节阀的电控滑阀设置在待生汽提器的待生剂出口与待生管之间。

本实用新型的有益效果是：由于设置了再生剂流量调节阀及多个流量辅助调节阀，可以在再生剂流量调节阀的基础上，选择适宜调节方向（进入再生器的流量增大或减小）和调节精度的辅助调节阀进一步调节，例如，在进行放空调节且调节幅度较大时，可以先用放空大阀粗调，再用放空小阀微调；又如，在需要对补风进行调剂时，可以先用补风阀进行粗调，再用放空小阀微调，由此兼顾调剂幅度和调节范围范围的同时，兼顾了调节精度和结果的准确性，有利于更好地控制再生风流量；由于主阀和辅助调节阀均采用电控阀，适应于现有的自动化控制方式，能够通过MTO生产装置（简称MTO装置）的分布式控制系统实现自动控制，为MTO生产的智能化控制提供了条件；由于还可以设置再生剂流量调节阀和待生剂流量调节阀，还能够实现对这些工艺参数的调节，且同样也通过MTO生产装置（简称MTO装置）的分布式控制系统实现自动控制，为MTO生产的智能化控制提供了进一步的条件。

附图说明

图1是适应于MTO生产装置的再生器的示意图；

图2是适应于智能优化控制的MTO生产装置的示意图；

图3是采用智能控制系统对MTO生产装置进行控制的硬件架构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型通过设置辅助调节阀及配套管道的方式实现对再生器再生风的精确控制，可以将主风机连接的再生风主管上的主阀视为再生风流量调节阀，在完成对主阀的调节后，在通过补风阀、放空大阀和放空小阀进行进一步的调节。

再生器的再生风来源有两路，一路经过主风流量控制器（主阀）FC1，一路经过补充风阀FV2。为了调节流量，设置了小阀FV3S与大阀FV3B将部分空气放风排出。

由于正常工况下放空小阀和放空大阀的放空风量F3S、F3B与补充风量F2相对较小，各放空阀与补充风阀通常均是低开度调整。为了方便调整放风量，放空阀设置了一个大阀，一个小阀，小阀用来进行微调整，大阀用来进行粗调。

使用时，可以采用以下控制逻辑/策略对三个辅助调节阀进行控制：

a）需要调整的风量变化较大时使用放空大阀进行粗调，粗调完成后调整小阀门以调高调整精度。

b）当要求的再生风设定值高于当前的FC（经主阀的再生风流量）设定时，按照一定的速率加大补充风阀FV2。

c）同时为实现节省工厂风的目的，当要求的再生风设定值低于当前的FC设定并且有放空量（大阀或小阀开度＞0.1%）则自动调小或关闭补充风。

d）依据需要改变的风量，使用公式（12-1）～（12-7），反推计算各个阀位的设定值FV2、FV3S和FV3B。

参见图2，MTO生产装置中的再生器采用前述再生器，其主要构造及工艺过程为：来自甲醇罐区的甲醇进入甲醇缓冲罐，经甲醇进料泵升压后依次经反应器内取热器、甲醇换热器换热到110℃，分为三路换热混合，然后进入甲醇-反应气换热器与来自反应器1的高温反应气充分换热以回收高温热量，甲醇换热到250℃左右进入反应器1的进料分配器。在反应器1内，甲醇与来自再生器2的高温再生催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行放热反应，反应形成的反应气经两级旋风分离器除去携带的大部分催化剂后，再经反应器三级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出，经甲醇-反应气换热器换热到约263℃，相应的热量得到回收利用。经过热量回收后，富含乙烯、丙烯的反应气从急冷塔3下部进入急冷塔3，急冷塔内设有14 层人字挡板，反应气自下而上与急冷塔顶冷却水逆流接触，洗涤反应气中携带的少量催化剂，同时降低反应气的温度。经过急冷后的反应气经急冷塔顶从水洗塔4的下部进入水洗塔4，水洗塔内设有18 层浮阀塔盘，塔底设有隔油设施，反应气自下而上经与水洗水逆流接触洗涤，同时降低反应气的温度，水洗塔顶反应气正常工况下送至烯烃分离及C4 综合利用装置的气压机入口，进行相应的后续处理。

经反应器反应后的催化剂需进行再生，可称为待生催化剂，积炭的待生催化剂进入待生汽提器汽提，待生汽提器设有三个汽提蒸汽环管，用于汽提待生催化剂携带的反应气，汽提后的待生催化剂经待生滑阀后进入待生管，在N₂的输送下进入再生器2，在再生器内2与主风逆流接触烧焦实现再生，再生催化剂进入再生汽提器汽提，再生汽提器设有三个汽提蒸汽环管，用于汽提再生催化剂携带的烟气，汽提后的再生催化剂经再生滑阀后进入再生管，在1.0MPaG 蒸汽的输送下进入反应器1，再生后的烟气经两级旋风分离器除去携带的大部分催化剂后，经再生烟气三级旋风分离器和再生烟气四级旋风分离器进一步除去所夹带的催化剂，再经双动滑阀和降压孔板送至CO焚烧炉或余热锅炉回收热量，形成的烟气由烟囱排至大气。

急冷塔形成的急冷水自塔底分两股抽出（未绘出），第一股急冷水经急冷塔底泵升压后分成两路：一路送至烯烃分离及C4综合利用装置作为低温热源，以减少烯烃分离及C4综合利用装置蒸汽用量，经烯烃分离及C4综合利用装置换热后返回的急冷水再经急冷水干式空冷器冷却到60℃后，其中的一部分（或全部）作为急冷剂返回急冷塔，另一部分送至装置外(正常不幵）；另一路不经换热，直接进入沉降罐5；第二股急冷水经急冷水旋液泵升压后进入急冷水旋液分离器，除去急冷水中携带的催化剂，急冷水清液由旋液分离器顶部排出，经急冷水过滤器过滤后返回急冷塔，携带绝大部分催化剂的急冷水由旋液分离器底部排出，送至催化剂干燥设施进行干燥或送至污水池或污水罐。

从水洗塔4塔底抽出的水洗水后经水洗塔底泵升压后分成两股，第一股进入水洗水过滤器，过滤除去水洗水中携带的催化剂后，与来自烯烃分离及C4 综合利用装置的气压机一段凝液、气压机二、三段凝液和烯烃分离装置水洗水混合后进入沉降罐5；第二股送至烯烃分离及C4 综合利用装置（该装置中的丙烯精馏塔底重沸器）作为热源，换热后经水洗水干式空冷器和水洗水冷却器冷却至55℃后分为两路，一路进入水洗塔中部第10 层塔盘，另一路再经水洗水冷却器冷却至37℃，进入水洗塔上部第18 层塔盘。

由水洗塔塔底隔油设施分离出的少量汽油经水洗塔底汽油泵抽出后送至烯烃分离及C4 综合利用装置。

由于从水洗塔4底部抽出的水洗水中含有微量的甲醇、二甲醚、烯烃组分和催化剂，应进行汽提回收，可以将沉降罐5沉降后的污水，经汽提塔进料泵升压，再经汽提塔进料换热器换热后进入污水汽提塔10第41层塔盘，污水汽提塔自上而下设有52层高效浮阀塔盘，污水汽提塔10底设有两台污水汽提塔底重沸器，污水汽提塔底重沸器采用240℃、1.0MPaG低压过热蒸汽作为热源，其蒸汽凝结水经凝结水罐后送至凝结水罐，与来自甲醇-蒸汽换热器的凝结水混合后，经凝结水泵升压，一起送至甲醇-凝结水换热器与甲醇换热控制甲醇换热温度，最后经凝结水空冷器降温至100℃后送出装置。

污水汽提塔底的净化水经塔底泵进入汽提塔进料换热器，经甲醇-净化水换热器后，经净化水干式空冷器和净化水冷却器冷却到40℃后分两路，一路送至气化装置备煤作为补充水，另一路送至烯烃分离及C4 综合利用装置作水洗水。

污水汽提塔顶的汽提气经甲醇-汽提气换热器换热，经污水汽提塔顶气冷却器冷却后进入污水汽提塔顶回流罐，浓缩水（含有甲醇或二甲醚〉经汽提塔顶回流泵升压，可以将其一部分或全部作为塔顶冷回流返回污水汽提塔10上部，剩余的另一部分可以进入浓缩水储罐，由泵升压后与甲醇进料混合后，送至反应器1回炼。

污水汽提塔顶回流罐顶的不凝气送至反应器1回炼。

参见图3，可以依据现有技术，采用适宜的智能控制器进行MTO装置的控制，控制系统可以包括MTO生产装置的分布式控制系统和智能优化控制器，所述分布式控制系统从MTO生产装置的工艺参数检测仪表和反应器进出口组分分析仪表中获得原始运行数据和/或获得原始检测数据并基于原始检测数据生成相应的原始运行数据，所述智能优化控制器依据原始运行数据计算获得推算运行数据，依据外部输出的MTO生产的优化目标，基于MTO生产工艺和生产装置的约束条件，计算获得实现优化目标的各被控变量的优化值，分别依据各被控变量的控制模型对各被控变量进行自动控制运算，计算获得实现各被控变量的优化值的操作变量的优化值，将各被控变量的优化值回写至分布式控制系统，分布式控制系统控制MTO生产装置的操作变量为其优化值，由此实现对MTO生产装置的优化控制，实现优化目标。

所述智能优化控制器与操作员站（终端）和工程师站（终端）交互，接受工程师站和操作员站输入的信息，所述工程师站输入的信息包括优化目标，所述操作员站输入的信息包括各操作变量的上下限（上限值和下限值），所述分布式控制系统设有与智能控制器通信的实时数据读取接口和实时数据回写接口，所述智能控制器通过实时数据读取接口读取原始运行数据和/或原始检测数据，通过实时数据回写接口将计算获得的各操作变量的优化值写入分布式控制系统。

MTO装置上设有用于分别控制不同工艺/不同设备间物料流量的若干调节阀，其中包括本实用新型的各电控调节阀，所述分布式控制系统通过控制相关调节阀的开度控制操作变量。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.适应于智能优化控制的MTO生产装置的再生器，包括再生器本体和再生风流量调节阀，其特征在于还包括再生风流量辅助调节阀，再生器本体的进风口通过再生风主管连接主风源，主风源出口设有用作再生风流量调节阀的主阀，再生风流量辅助调节阀包括补风阀、放空小阀和放空大阀，所述补风阀设置在补风管上，补风管的一端为进风端，连接补风风源，另一端为出风端，接入再生风主管或再生器本体进风口，放空小阀设置在小阀放空管上，小阀放空管的一端为进风端，连接再生风主管或再生器本体进风口，另一端为出风端，连通大气或接入放空排气设施，放空大阀设置在大阀放空管上，大阀放空管的一端为进风端，连接再生风主管或再生器本体进风口，另一端为出风端，连通大气或接入放空排气设施。

2.如权利要求1所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置的再生器，其特征在于所述主阀、补风阀、放空小阀和放空大阀均采用电控调节阀，设有电控信号接入端。

3.如权利要求1或2所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置的再生器，其特征在于所述放空小阀的流量调节精度高于放空大阀的流量调节精度，可以将放空大阀用于粗调，放空小阀用于微调。

4.如权利要求3所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置的再生器，其特征在于所述放空小阀的流量调节精度高于补风阀的流量调节精度，所述补风阀的流量调节精度高于主阀的流量调节精度，可依据调节精度进行粗调和微调。

5.适应于智能优化控制的MTO生产装置，包括反应器及与反应器配套的用于催化剂再生的再生器，所述再生器采用权利要求1-4中任一项所述的适应于MTO生产装置的再生器。

6.如权利要求5所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置，其特征在于所述再生器的再生剂出口与所述反应器的再生剂进口之间的再生剂传输路径上设有再生剂流量调节阀。

7.如权利要求6所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置，其特征在于再生剂流量调节阀采用电控滑阀，设有电控信号接入端。

8.如权利要求7所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置，其特征在于所述再生器的再生剂出口与所述反应器的再生剂进口之间设有再生汽提器，用于汽提分离出再生剂中携带的烟气，再生汽提器的再生剂出口设有再生剂气力输送装置，所述再生剂气力输送装置包括用于从再生汽提器的再生剂出口接受再生剂的再生管以及为再生管提供输送用蒸汽的供汽设施，用作再生剂流量调节阀的电控滑阀设置在再生汽提器的再生剂出口与再生管之间。

9.如权利要求5-8中任一项所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置，其特征在于所述反应器的待生剂出口与所述再生器的待生剂进口之间的待生剂传输路径上设有待生剂流量调节阀，待生剂流量调节阀采用电控滑阀，设有电控信号接入端。

10.如权利要求9所述的适应于智能优化控制的MTO生产装置，其特征在于所述反应器的待生剂出口与所述再生器的待生剂进口之间设有待生剂汽提器，用于汽提分离出待生剂中携带的反应气，待生汽提器的待生剂出口设有待生剂气力输送装置，所述待生剂气力输送装置包括用于从待生汽提器的待生剂出口接受待生剂的待生管以及为待生管提供输送用氮气的供气设施，用作待生剂流量调节阀的电控滑阀设置在待生汽提器的待生剂出口与待生管之间。

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