催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计.doc

《催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计.doc（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、催化裂化装置反应再生部分控制系统设计摘 要 催化裂化是一项重要的炼油工艺，其总加工能力已列各种转化工艺的前茅，其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用，是炼油厂中提高原油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的一种重油轻质化工艺过程，也是炼油化工企业的主要产品来源和后续精制装置的原料来源。 本论文叙述了催化裂化装置反应再生部分控制系统的整体设计及工艺介绍，具体从装置的工艺原理、工艺流程、生产控制指标、工艺分析指标和产品及其质量指标几个方面组成，催化裂化工艺的核心反应-再生部分的旋风分离器，空气分离器等组成。我国原油大多为低硫石蜡基或石蜡中间基，硫含量较低，裂化性能较好，其

2、减压馏分油和重油比较适合催化裂化工艺，因此催化裂化在工业生产中占有重要的地位对催化裂化反应再生系统以及仪表进行介绍即完成对上述几种工艺的控制，确保装置安稳长满优运转，达到预想工艺要求。 本论文针对催化裂化装置中反应再生、分馏和吸收稳定等三个部分进行控制，它是一个非线性、大干扰分布参数和大时滞的复杂系统，重点介绍催化裂化装置的反应再生部分的工艺流程及温度，压力，密度料位等参数等进行初步的设计。包括了解工艺过程，控制方案选择及论证，仪表选型，绘制控制方案流图，控制系统投资概率等方面内容，使该控制系统符合制工程设计的基本要求，基本满足生产过程需要，能够安全有效地投入生产且运行良好，能够提高经济效益。

3、关键词：催化裂化；反应-再生；蒸馏；分馏；催化剂The Satalyst Splits to Masquerade to Place to Respond Reborn Parts of Control System to DesignAbstractCatalyst cracks turning is an important xylene craft, its total process capability already row before various conversion technical Mao, its technique complicated degree also

4、the potential reside to occupy a prominent action in each kind of xylene industry, The most important kind of heavy oil that raises the crude oil transform depth, capacity high octane value petrol, diesel and gasol in the oil refinery light guilder chemical engineering skill process, is also refine

5、oil the staple products source of the chemical engineering business and the raw material source of the follow-up refined device. The our country crude oil is mostly low sulfur paraffin wax radicle or paraffin wax medium radicle, the sulfur contents is lower, crack turn performance better, its pressu

6、re reduction Liu deci the oil and heavy oil relatively suit a catalyst crack chemical engineering skill, therefore the catalyst crack turns in the industrial production to occupy an important stance.This text described a catalyst to split masquerade to place the overall design of responding reborn p

7、arts of control systems, from device of craft priniple, process flow, production control beacon and craft analysis beacon and product and it mass beacon a few aspects carry on introduction and concretely introduce catalyst crack to turn related up, crack-reaction-regenerate fraction and device progr

8、ess introduction.Turn to respond that reborn system and meter carries on introduction and treatise to the catalyst crack.Regenerate, divide Liu and absorption to stabilize.etc. to be three to is part of to constitute, it is a nonlinear, change, strong coupling, big jam rayleing distribution rayleigh

9、 parameter and big the complicated system , The catalyst splits masquerades to place to press the craft priniple to dividing can is divided into regard chemical reaction as principle of reaction reborn fraction with with distil, the absorption compromise absorb physical process of etc. for lord of d

10、eci Liu and stabilization two fractions. On the Zong say, respond regenerate fraction again can is divided into the catalyst crack under the heat to turn reaction oil article fraction and take being burned as main of catalyst activity regenerate fraction.Key word:The catalyst crack turns;Reaction-re

11、generate;Distil;Divide ;Catalyst目 录摘 要IABSTRACTII第1章 前 言1第2章 催化裂化工艺流程32.1 工艺概述32.2 工艺组成52.2.1 反应-再生系统52.2.2 分馏系统62.2.3 吸收稳定系统72.2.4反应再生系统流程8第3章 控制方案设计及论证133.1 控制系统的控制目标133.2 设计控制系统应遵循的原则133.3 自动控制系统的基本方案153.4 控制方案的设计及论证163.4.1 加热炉控制193.4.2 反应再生系统工艺参数控制22第4章 主要仪表及选型274.1 仪表的选型274.1.1 温度测量仪表274.1.2 压力

12、测量仪表284.1.3 流量测量仪表284.1.4 液位测量仪表304.2 调节阀的选择314.3 DCS系统选型324.4 系统概算34第5章 总结35参考文献36谢 辞37第1章 前言石油炼制工艺的根本目的，一是提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油产品；二是增加品种，提高产品质量。然而，原油经过一次加工（即原油蒸馏）所能得到的轻质油产品只占原油的1040，其余为重质馏分和残渣油，催化裂化是炼油工艺中最重要的一种二次加工工艺，也是最重要的重质油轻质化过程之一，在炼油工业生产中占有十分重要的作用。催化裂化过程投资较少、操作费用较低、原料适应性强，轻质产品收率高，技术较成熟，是目前炼油厂利润的

13、主要来源。催化裂化过程是使原料在有催化剂存在下，在470530C的温度和0.10.3MPa的压力条件下，发生一系列化学反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭过程。催化裂化的原料一般是重质馏分油，例如减压馏分油（减压蜡油）和焦化馏分油等；随着催化裂化技术和催化剂工艺的不断发展，进一步扩大了催化裂化原料范围，部分或全部渣油也可作为催化原料。 催化裂化过程的特点如下。 (1)催化裂化是复杂的并行顺序反应，裂化反应的产物范围宽，因此，反应深度对各产品率分配有重要的影响，为此，必须控制适当的催化裂化过程的转化深度。 (2)催化裂化反应在催化剂条件下进行，由于催化剂活性受到积炭影响，因此，要使反应和

14、再生交替进行。裂化反应是吸热反应，催化剂再生是放热反应，因此温度控制十分重要。 (3)催化裂化反应过程中有很多过程变量无法检测，例如，烧焦率、催化剂循环量、催化裂化体积转化率、再生器表线速度、油剂比等，因此，要采用软测量的方法对这些过程变量进行检测和控制。 催化裂化过程通常由反应再生系统、分馏系统和吸收稳定等三部分组成。反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其反应机理和工艺动态过程复杂，要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受控状态，某些重要操纵变量又能处于其理想的经济目标，是过程控制必须解决的问题。 本文主要论述了催化裂化及反应再生控制方案，是根据物料平衡和质量;平衡的原则,以平稳操作和

15、保证质量为目标，通过采用单回路控制和串级控制来确定控制方案。运用所学的相关专业课程知识，如过程控制工程，测控仪表及装置，DCS及现场总线，可编程控制器，计算机控制技术等，完成自动控制系统的初步设计，包括了解工艺过程，控制方案选择及论证，仪表选型，绘制控制方案流图，控制系统投资概率等方面内容，使该控制系统符合自动控制工程设计的基本要求，基本满足生产过程需要，能够安全有效地投入生产且运行良好，能够提高经济效益。第2章 催化裂化工艺流程2.1 工艺概述 由常减压蒸馏（一次加工）所得到的馏分油（直镏产品）在数量、品种和质量上远不能满足国防、工农业生产和人民生活的广泛需要，必须对这些馏分油进一步加工，常

16、减压蒸馏以后的各种加工过程称为二次加工。催化裂化是炼油工业中二次加工的重要过程之一。 催化裂化的主要作用是将重质油品转化成高质量的汽油，同时也生产柴油，为发展石油化工提供更多的含烯烃的催化裂化气体。 原料油经过催化裂化反应转化成汽油、柴油、气体等主要产品以及渣油、焦炭。气体可通过气体分馏为烷基化等提供原料，气体中丙烯、丁烯又是合成纤维、合成塑料、合成橡胶的原料。催化裂化汽油辛烷值可达80以上，是车用汽油的理想调合组分，催化裂化的柴油十六烷值较低，但其凝点也低，其中有含量高达4050的芳烃，可抽提出来作宝贵的化工原料。又因催化裂化过程是在略高于常压下操作，设备结构简单，在加工非高含硫原油时就比加

17、氢裂化过程具有更大的优越性。 在催化裂化三部分中，反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其反应机理和工艺动态过程复杂，要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受控状态，某些重要操纵变量又能处于其理想的经济目标，是过程控制必须解决的问题。图2-1所示为分子筛提升管催化裂化装置的反应再生系统控制流程。 原料经换热后于回炼油混合到250279，再与来自分馏塔底350油浆混合进入筒式反应器的提升管下部，在提升管内，原料油与来自第二密相床的再生催化剂（700左右）接触、迅速汽化并进行反应，生成的油气同催化剂一起向上流动。经提升管口快速分离进入沉降器，经三组旋风分离器分离油气和催化剂。油气在分馏塔进行产

18、品分离，催化剂在汽提段经过蒸汽汽提，其中夹带的大部分油气被蒸汽汽提，经汽提后的待生催化剂进入烧焦罐下部。图2-1 催化裂化反应-再生系统控制图除图2-1所示控制系统外，还设置了约束控制，使部分控制成为卡边控制，保证设备安全。再生烟气氧含量控制 再生滑阀开度控制 烧焦罐温度控制 主风机入口流量控制 富气压缩机的控制 再生器一级旋风分离器入口线速度控制。一些装置对重要的过程变量（例如催化剂循环量、剂油比等）采用软测量技术，进行推断和估计，并应用于生产过程中，取得了良好的效果。2.2 工艺组成2.2.1 反应-再生系统 反应-再生系统是催化裂化装置的核心。该系统由反应和再生部分组成。反应部分主要有：

19、在提升管下端设置预提升段，提升介质可用蒸汽或干气（或两者混合使用），主要目的是将再生器来的再生催化剂提升和加速，使其径向分布均匀，为催化剂和原料充分接触和反应提供较为理想的环境；根据原料油、回炼油、油浆的性质，设置了多层进料喷嘴，选择适宜的喷嘴形式和进料位置，以改善雾化效果、提高目的的产品收率；增设了提升管温度控制系统，依靠调节催化剂循环量、原料预热温度、进料量使提升管中部多点温度可控，也可在提升管下部注入汽油、上部注入终止剂（汽油或除盐水等）控制提升管出口温度和反应时间；在提升管出口安装油气快速分离系统，主要目的是使反应后的裂化油气与催化剂快速分离，减少二次反应，油气应尽快离开沉降器进入分馏

20、塔；设置了汽提段，沉降器旋风分离器回收下来的催化剂，在汽提段用过热蒸汽将其中夹带的油气置换出来后进入再生器；增设了金属钝化剂注入设施，根据原料中重金属的种类和含量，选择适宜的钝化剂，防止催化剂中毒。 再生部分有：再生器设有辅助燃烧室，用于开工时加热主风、再生器升温；再生器内设有主风分布器，实现合理布风，保证正常流化和催化剂再生效果；再生器设有两级旋风分离器，用于气固分离，降低催化剂损失；增设内取热器或外取热器，取走再生烧焦过剩热量，控制再生温度；设有催化剂装卸设施，用于开、停工装卸催化剂，控制适宜的催化剂平衡活性；部分装置设有CO助燃剂加入系统，利用焦炭燃烧生成CO的化学热，实现完全再生，防止

21、再生器尾燃，降低装置能耗。2.2.2 分馏系统催化裂化分流系统主要由分馏塔、柴油汽提塔、回炼油罐以及塔顶油气冷凝冷却系统、各中段循环回流及产品的热量回收系统组成，其主要任务是将来自反应系统的高温油气脱过热后，根据各组分沸点的不同切割为富气、汽油、柴油、回炼油和油浆等馏分，通过工艺因素控制，保证各馏分质量合格；同时可利用分馏塔各循环回流中高温位热能作为稳定系统各重沸器的热源。部分装置还合理利用了分馏塔顶油气的低温位热源。富气经压缩后与粗气油送到吸收稳定系统；柴油经碱洗或化学精制后作为调和组分或加氢改质的原料送出装置；回炼油和油浆可返回反应系统进行裂化，也可将全部或部分油浆冷却后送出装置。 分馏系

22、统主要过程在分馏塔内进行，与一般精馏塔相比，催化裂化分馏塔具有如下技术特点。 分馏塔进料是约500且带有催化剂粉尘的过热油气，故分馏塔不设提留段。在分馏塔内，油气首先通过脱过热段，变成饱和油气以利于产品的分馏。为避免塔盘结焦堵塞，一般在油气脱过热段设有810层人字挡板。从塔底抽出的油浆经换热、冷却后返回塔内和上升的油气逆流接触，使油气迅速冷却以便于分离，并把油气中夹带的催化剂粉末洗涤下来，防止污染侧线产品及塔盘堵塞。油浆固体含量可用油浆回炼或外排量来控制，塔底温度则用循环油浆流量和返塔温度进行控制。 产品质量易于控制。分馏塔除塔顶粗汽油外，一般还有柴油、回炼油侧线馏分，塔底为油浆。这些馏分彼此

23、之间设有富吸收油入口，主要回收吸收塔顶贫气带出的轻汽油组分。 为减少分馏系统压降，一般除分馏塔一中段外，都采用处理能力大、压降小的固舌形塔盘。 分馏塔过热量大。一般设有4个循环回流以保证全塔热平衡，即油浆循环、二中循环回流（和/或回炼油循环）、一中循环回流和顶循环回流。从节能角度看，宜增大高温位的油浆循环和中段循环的取热量。 2.2.3 吸收稳定系统吸收稳定系统主要包括吸收塔、解析塔、稳定塔和凝缩油罐、汽油碱洗沉降罐以及相应的冷换设备。 该系统的主要任务是将来自分馏系统的粗汽油和来自气压机的的压缩富气分离成干气、合格的稳定汽油和液态烃。一般控制液态烃。一般控制液态烃C2以下组分不大于2（体积）

24、、C5以上组分不大于1.5（体积）。 工艺流程分单塔流程(吸收解吸合用一个塔)和双塔流程（吸收解吸各用一个塔）。各设备的基本作用如下： 吸收塔以粗汽油、稳定汽油作吸收剂，将气压机出口的压缩富气中的C3、C4组分尽可能吸收下来，解析塔则是尽可能将脱乙烷烷气油中的C2组分解吸出去。 再吸收塔是以催化裂化柴油（或分馏塔中段循环回流或重汽油）作吸收剂，把吸收塔顶的贫气中的C3、C4及汽油组分回收下来，富吸收油返回分馏塔。 稳定塔是将脱乙烷汽油分离成质量合格的液化气和稳定汽油。2.2.4反应再生系统流程反应-再生系统主要包括新鲜进料预热系统、反映部分、再生部分、催化剂储存和输送部分、主风和再生烟气部分及

25、其他辅助部分。典型的高低并列式提升管重油催化裂化装置单器完全再生和再生器串联的反应-再生系统流程。提升管反应器总进料一般包括新鲜进料、回炼油、回炼油浆（还包括急冷油、回来汽油等）。新鲜进料按其性质分为蜡油和渣油，按外供原料温度分为冷料和热料。（1）新鲜进料预热流程 催化裂化装置因加工原料不同，原料预热温度相差大。对于蜡油催化裂化，原料预热温度350380.重油催化裂化因生焦量大、再生温度高、油剂比大，新鲜进料温度180275。新设计或新改造的重油催化裂化装置多取消了原料加热炉，开工时通过油浆蒸发器倒引中压或低压蒸汽加热以提供原料升温脱水的热量。冷料和热料经计量表、管道混合后进入原料缓冲罐，经原

26、料油泵加压后与分馏部分的介质（一中回流、循环油浆等）换热，然后经原料流控制阀和进料喷嘴进入提升管反应器。部分老装置有原料加热炉，新鲜原料与分流戒指换热后分几路进入原料加热炉对流段，为保证进炉流量相同，每路都设有流控阀。在其对流室出口与回炼油合流经加热炉辐射段加热到一定温度后进入反应器。原料预热温度由加热炉燃料气（或燃料油）流控阀自动控制。 （2）反应部分工艺流程 以往设计采用新鲜进料与回炼油混合进料，新新设计或新改造的重油催化裂化多采用分段进料，将新鲜进料与回炼油分开。提升管底部设有与提升蒸汽和提升蒸汽（或干气）。从再吸收来的部分脱前干气经流控阀和提升管底部的莲蓬式分布器进入提升管，与预热提升

27、蒸汽等作提升介质，将从再生器来的约640700的再生催化剂提升到进料位置。提升管反应器进料由下而上依次为新鲜原料、回炼油、回炼油浆、急冷水（含硫污水或除盐水）和急冷油（可以是粗汽油、轻柴油）进料喷嘴。新鲜原料分为几路，每路设有流量控制阀，每路再分为两支，每支路又加流量指示，保证各路进料流量均匀，然后经过相对的两个进料喷嘴进入提升管。雾化蒸汽控制方案与新鲜进料相同。回炼油先分成两路，每路设有流量控制阀，每路再分为两支，每支路又加流量指示，保证各路进料流量均匀，然后经过相对的两个进料喷嘴进入提升管。雾化蒸汽约占回炼油量得5（质量）。从又将泵来的约350的部分油浆经流控阀和油浆进料喷嘴进入提升管，其

28、雾化蒸汽上设有限流孔板。除盐水或从分馏含硫污水泵来的含硫污水经流控阀和急冷水喷嘴、经蒸汽雾化后进入提升管。从分馏部分来的急冷油经流控阀和急冷油喷嘴、经蒸汽雾化后进入提升管。根据原料性质和产品质量、产品分布的要求，用再生单动滑阀自动控制提升管（或集气室）出口温度约480510。从沉降室顶旋风分离器和提升管出口快速分离器分离下来的催化剂进入汽提，与气提蒸汽蒸汽逆流接触，置换出的催化剂颗粒间和孔隙内的油气汇合进入沉降器顶旋风分离器。沉降器汽提段料位由待生单动滑阀自动控制。根据生产要求，用流控阀控制汽提蒸汽流量。重油催化裂化装置多使用金属钝化剂。金属钝化剂用计量泵从储罐中抽出，根据原料性质和平衡崔户籍

29、污染情况，按一定比例与新鲜进料混合后进入提升管反应器。采用非水溶性的金属钝化剂，还需打入一定量的稀释柴油，以提高注入管线的线速度，防止管线堵塞。（3）再生部分工艺流程 对于常规单段再生，来自沉降器汽提段得待生催化剂分布器进入再生器床层，与贫氧主风逆向接触，烧掉催化剂上大部分氢和部分碳，然后与主风分布器来的主风接触，烧焦后的再生催化剂经再生器底部的淹流管排出再生器。夹带催化剂的再生烟气上升穿过催化剂床层料面进入设在稀相段的两极多组旋风分离器，绝大部分催化剂被分离下来返回催化剂床层。分离后的烟气经集气室排进再生烟道，经蒸汽过热器温度降到700，在经第三级旋风分离器（三级），将烟气含尘量降到250m

30、g/m3大部分烟气进入烟气轮机（烟机）发电或带动主风机运行。烟机出口烟气与其旁路烟气汇合，经过余热锅炉，温度降到约180后排进大气。再生压力在再生烟气全部进烟机时由烟机入口蝶阀控制；在再生烟气部分进烟机时由烟机旁路阀自动控制。对重油催化裂化装置，再生器还设有内取热器和/或外取热器，可通过调节外取热器滑阀开度和/或流化风量控制外取热器取热量来调节再生温度。对于重油催化裂化装置，再生器还设有内取热器和/或外取热器，可通过调节外取热器滑阀开度和/或流化风量控制外取热器取热量来调节再升温度。对于两个再生器串联的催化裂化装置，第一再生器（一再）为不完全再生。一再催化剂料位由半再生单动滑阀控制。一再半再生

31、催化剂经半再生立管、半再生单动滑阀与从一再外取热器来的冷催化剂一并用增压风送到二再继续烧焦。二再再生催化剂经脱气罐和再生立罐、再生滑阀进入提升管反应器。新的设计采用一再和二再集气室出口烟气在烟道中汇合，在补入适量的主风，使烟气中CO完全燃烧，高温烟气经高温取热炉，温度降到不大于700，依次进入三旋、烟机、余热锅炉，最后排进大气。二再压力控制与常规单段再生相同。一再与二再的压差根据压力平衡由一再出口双滑动阀自动控制。再生器喷燃烧流程;从封油泵来的柴油经过流控阀，从再生器密相四个燃烧油喷嘴进入再生器。根据喷油处的温度指示，可判断燃烧油是否喷着。（4）主风和增压风流程 主风机出口主风一部分进增压机，

32、经过加压后通过流控阀作外取热器和空气提升管用风。其余主风经过主风单向阻尼阀（与氧气混合）一部分经流控阀作再生器底部小分布环用风，其余经过辅助燃烧室一、二风次阀进入再生器，用于催化剂再生烧焦。对于烧焦罐式的装置，主风机出口主风一部分经辅助燃烧室、主风分布器进入烧焦罐底部，其余少量主风直接进入第二密相床的分布器。对于同轴式装置，主风机出口主风分别进入两密相段底部的分布器。在主风中段时，主风自保动作，主风单向阻尼阀关闭，从该阀后向再生器通入事故蒸汽以维持再生器催化剂流化。同时原料自保动作，切断反应所有进料，新鲜进料通过事故旁通线，可进入原料缓冲罐、回炼油罐、分馏塔底、油浆紧急放空线等，反应进料雾化蒸

33、汽流控阀全开。当增压风中断时，增压风自动保护作，增压风流控阀关闭，从该阀向空气提升管通入事故蒸汽以防止空气提升管堵塞。第3章 控制方案设计及论证3.1 控制系统的控制目标石油馏分的催化裂化反应是一个气-固相的非均相催化反应，在反应器中，原料和产品是气相，而催化剂是固相，因此在催化剂表面进行裂化反应时，包括以下7个步骤：原料油分子由主气流扩散到催化剂表面；原料油分子沿催化剂微孔向催化剂的内部扩散；油气分子被催化剂内表面所吸附；油气分子在催化剂内表面进行化学反应；反应产物分子自催化剂内表面脱附；反应产物分子沿催化剂微孔向外扩散；反应产物分子扩散到主气流中去；近年来许多中外企业增设了第二再生器，其主

34、要控制目标为：处理残炭15.5（质量）的原料时，生焦率67（质量），不设取热设施；采用两个串联的再生器，两个再生器的烟气自成系统，第二再生器采用外旋；使用金属钝化和高效雾化进料喷嘴；使用采用超稳分子筛（USY）催化剂；3.2 设计控制系统应遵循的原则 以反应-再生系统为例，应用目的是平稳操作工艺、保证产品产量和质量。要达到此目的就必须保证： 单程转化率与总转化率：用新鲜的原料油加回炼油作为原料油来计算的转化率称为单程转化率，仅用新鲜原料油作为原料油来计算称为总转化率。单程转化率=100（重） 总转化率=100（重）藏量：在反应器或再生器经常保持的催化剂量称为藏量。一般指分布板以上的密相床层的催

35、化剂重量；以吨表示。空速：每小时进入反应器的油量与反应器内催化剂藏量之比。如以重量为单位的称重量空速，如以体积为单位的称作体积空速。假反应时间：空速越大，原料油停留在催化剂上的时间越短，故用空速的倒数称假反应时间。但此值并不代表原料油在反应器内的真正反应时间，只是一个用于比较的相对数值。假反应时间=h催化剂循环量:单位时间内进入反应器的再生催化剂量，以t/h表示。油剂比：单位时间进入反应器的再生催化剂量（即催化剂循环量）与反应器进料量之比。常以C/O表示。油剂比=3.3 自动控制系统的基本方案 在讨论催化裂化及反应再生基本控制方案中，大多数采用的是单回路控制系统。但也有串级控制系统。下面就简单

36、概述一下这些控制系统：（1）单回路控制系统 单回路控制系统是由被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所组成的单回路负反馈控制系统。它是最基本、最常见、应用最广泛的控制系统，结构简单，易于实现，适应性强。（2）串级控制系统 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值，这样连接起来的两个控制器称作是串级控制，两个控制器都有各自的测量输入。但只有主控制器具有自己独立的设定值。副控制器输出信号送给被控过程的执行器，这样组成的系统称为串级控制系统。它主要用于对象惯性滞后打，对象具有较大的纯滞后和严重的非线性以及干扰幅值大且频繁等场合，其优点： 由于副回路的快速作用，发生于副回路的扰动在

37、影响变量之前即可由副控制器予以校正。副对象的相位滞后，由于构成了副回路而显著减小，从而改善了回路的相应速度。这对克服进入主副回路的扰动都是有利的。串级系统对副对象及控制阀的变化具有较好的鲁棒性。当副变量为流量时，副回路可以按照主回路的需要对质量流和能量流实施精确的控制。 （3）双重控制系统一个被控变量采用两个或两个以上的操纵变量进行控制的控制系统称为双重或多重控制系统。这类控制系统采用不止一个控制器，其中，一个控制器输出作为另一个控制器的测量信号。系统操纵变量的选择需从操作优化的要求综合考虑。它即要考虑工艺的合理和经济，又要考虑控制性能的快速性。而两者又常常在一个生产过程中同时存在。双重控制系

38、统是综合这些操纵变量的各自优点，克服各自弱点进行优化控制的。双重控制系统增加了副回路，与由主控制器、副控制器和慢对象组成的慢响应的单回路控制系统比较，有以下特点。增加开环零点，改善控制品质，提高系统稳定性。提高双重控制系统的工作频率。动静结合，快慢结合，急则治标，缓则治本。3.4 控制方案的设计及论证控制设计对于催化裂化反应及再生控制，我认为应需从三个方面来考虑设置必要的控制系统: 物料平衡控制 所谓物料平衡主要是指进入和排出反应-再生系统的个种物料的平衡，如原料与产品、单程转化率与回炼油比、烧焦与生焦、供氧与需氧、催化剂的损失与补充、气体产量和气压机能力的平衡等。 反应热平衡控制 热平衡是指

39、反应需热和供热的平衡，反应所需热量的提供主要是再生器烧焦放出的热量通过催化剂循环传递到反应器，因此反应器和再生器应保持需热和供热的平衡，才能保持一定的反应温度和再升温度。 反应温度和再生温度的确定分别是根据原料油性质、生成方案、对转化率的要求和烧焦放速度及再生形式的要求确定的，操作中往往控制反应温度。再升温度和再生器热平衡的结果。约束条件控制为保证反应再生系统的正常、安全操作，必须使某些操作参数限制在约束条件之内。催化裂化反应再生装置约束条件为工艺能否达到使结焦的催化剂恢复到催化反应要求的活性标准。直接的判别标准是再生催化剂含碳量，间接的标准则是催化剂的平衡活性。不同类型的催化剂对反应再生催化

40、剂的含量的要求相差很大。如今广泛使用沸石催化剂要求CR值进一步降到0.050.1，以适应催化剂本身活性降低的条件。考虑到不少工业催化剂在730以上的水热稳定性差，如果要求CR不大于0.05，一般要采用特殊的待生剂进入方式和分配结构或者两段再生工艺，让少部分的催化剂藏量处在第二段的高温下（该段烟气中水蒸气量少，水热失活相对减轻），第二段烧炭强度虽较低，但可以从第一段的高的烧炭强度得到补偿。循环床再生工艺CR值一般为0.1左右，这时快速床出口温度700.如果提高温度，或者降低平均烧炭强度，可以得到更低的CR。反应再生器内催化剂量占装置的系统总藏量的70以上，温度高达700以上，水蒸气分压在2030

41、Kpa，这样的条件促使催化剂的失活，可以认为反应-再生系统催化剂的永久失活主要取决于再生器的工艺条件。对于单段再生这个温度上限约为730，对于两段再生的第二段温度可适当提高。当加工高金属渣油时，为了保持平衡剂上的重金属含量二允许较高的置换率，因而平衡活性也较高，为此考虑使用含重金属不高的商品平衡剂进行置换，保持适当的平衡活性。控制方案的设计及论证不同催化裂化类型的主要差别在于不同类型的反应-再生部分，下面介绍两种反应-再生系统的控制方案。密相床流化催化裂化：原料油由原料油泵生压后，顺序通过一系列换热器，分别与分馏塔顶循环回流、中段回流、轻、重柴油、塔底油浆换热，然后与回炼油和并进入加热炉加热到

42、300400，由加热炉出来的原料油、回炼油与分馏塔塔底出来的部分回炼油浆混合组成反应总进料经过若干喷嘴，用雾化蒸汽喷入反应器稀相提升管，在其中与来自再生器的高温催化剂（580600）接触，随即汽化并进行反应，油气在稀相提升管内的停留时很短，约2030的反应在此进行，经过部分反应的油气和催化剂混合物进入进料弯管，并通过分布板再进入反应器的密相床层内继续反应，大部分反应在密相床中完成。提升管流化催化裂化：新鲜原料和回炼油在加热炉入口汇合，经加热炉加热至360400，然后喷入提升管底部与高温再生催化剂相遇，立即全部气化，并高速通过提升管反应器，反应温度为470510，反应时间为34s。提升管下部不同

43、高度设两个以上的进料点，以控制原料不同的停留时间，反应后的汽油经顶部伞帽快速分离，迅速分离出大部分催化剂，油气与其携带的少量催化剂经两级旋风分离器，在此分出部分催化剂后，经集气室排出，进入分馏塔。下面我就分别讨论及论证各种控制方案：3.4.1 加热炉控制 1.加热炉温度控制 加热炉是利用燃料在炉膛内燃烧产生的容量，在炉内炉管中通过的物料加热至下游工艺工程所需的温度，很好的满足下游工艺过程对工艺介质工艺的要求。炉温的波动，将给下游装置的平稳操作带来不利影响，进而影响到成品的质量和收率，因此，温度控制是加热炉操作的关键，而工艺介质炉出口温度的控制是加热炉操作的目的和控制的核心。1)炉出口温度炉出口

44、温度是指被加热介质流出加热炉时的温度，它包括各分支温度，总出口温度及被加热其他介质的出口温度。其温度的高低取决于后续工艺过程的要求和被加热介质的性质，以及炉管的材质等，加热炉总出口温度的高低决定了被加热物料的汽化率、裂解率和转化率等，是加热炉控制的总目标。炉出口分支温度是该分支介质在炉管内的受热情况和介质流量的综合反应，炉出口温度的稳定与否直接影响后续工艺过程的操作、成品的性质和成品的收率。因此，被加热介质的炉出口温度，是加热炉日常操作中最重要的控制参数一般要求其变化范围在1-1之间。加热炉炉出口温度控制一般都采用窜级调节系统，窜级调节的负控制回路能及时测量到来自燃料波动的干扰，并对此加以控制

45、，缩短了反馈和调节的通道，为炉出口温度的控制创造了有利条件，对于主回路的干扰，负控制回路虽然不能直接进行调节，但由于负控制回路能及时测量到燃料的干扰，并快速进行消除，加快了调节过程，减少了动态偏差。2)炉膛温度炉膛温度又称火墙温度，是指烟气离开辐射室进入对流室的温度，它表征;炉膛内烟气温度的高低，是加热炉操作中的重要控制指标。炉膛温度是加热炉负荷的反应，提高炉膛温度能够提高加热炉的辐射传热强度，但过高的炉膛温度，不仅容易引起管内介质的结焦，而且容易烧坏炉管、炉板等，不利于加热炉的长周期的安全运行，除烃裂解炉、烃蒸汽转化炉外其他管式加热炉都把该温度控制在大约850以下。为保证对路体温度的准确测量

46、，热偶等测量元件应安装在烟气流动、火焰扑不到的位置。为避免水平安装的热偶受热变形，一般要求插入炉内的最大悬臂长度600mm，热偶套管要选用耐热、抗酸氧化材质。2.加热炉压力控制在加热炉操作和管理中，压力的控制，不仅关系着加热炉平稳运行，而且液关系加热炉长周期安全运行，它包括对炉膛压力、燃料压力、雾化蒸汽压力的监控。为保证加热炉长期、平稳、高效、安全运行，各个企业常常把这些压力参数作为加热炉的工艺控制指标，在日常的操作和维护中严格加以执行6。1)炉膛压力无论是对自然通风还是加强通风加热炉炉膛压力都是加热炉操作中主要控制参数，它不止是关系着燃料的燃烧状况、加热炉操作的优化、热效率的提高、而且还影响

47、加热炉的安全运行，一般把炉膛压力控制在-2mm H2O(对流室下方) ，同时还要兼顾火焰燃烧状况，以保证燃料的充分燃烧。炉膛负压是指炉内压力与炉外同标高处大气压力之差。它的炉膛抽力大小的反应，加热炉负荷，烟道挡板开度、烟囱高度、引风机运行情况、引风机入口蝶阀开度都影响着炉膛开度的大小。炉膛负压不足将会造成空气如炉困难，烟气不能及时排出，燃烧不能正常进行，使烟气和火焰从点火孔，看火窗等缝隙处喷出，严重时将造成炉膛回火爆炸。炉膛负压过的将会造成加热炉漏风量增大，大量空气进入炉内，这不仅会造成炉管的加速氧化剥皮，而且还会造成加热炉热效率的降低。因此，加热炉必须在事宜的负压下进行。自然通风的加热炉，一般是通过调节烟道挡板的开度来调节炉膛负压的，对强制通风的加热炉是通过调节引风机入口蝶阀的开度来控制炉膛负压的，对采用变频器的引风机电机，炉膛负压的控制是通过调节电机的转数来实现的。为检测炉膛负压，一般要在辐射室、对流段、烟囱设置导压管，利用一台微差压变送器进行负压测量，远传至主控室进行监控。2)燃料器压力燃料器压力也是加热炉日常操作中的工艺控制指标，不同的企业