Автоматизация и управление процессом

Важнейшим условием безаварийной эксплуатации установки является надежная работа средств контроля и автоматизации. Своевременный контроль качества сырья, циркулирующего катализатора, получаемых продуктов и вспомогательных технологических потоков позволяет регулировать и оптимизировать процесс. В комплексе каталитического крекинга для этих целей используется более тысячи первичных и вторичных приборов, преобразователей и регуляторов. В виду сложности процесса и необходимости быстрого выполнения целого ряда операций в аварийных ситуациях, предусмотрено практически полное управление установкой из операторной, а также использование ряда систем автоматического регулирования.

Технологический режим реакторно-регенераторного блока определяется, в первую очередь, устойчивостью циркуляции катализатора и тепловым балансом реактора и регенератора. Большое внимание при этом уделяется безопасности процесса. Характерной особенностью установки каталитического крекинга является наличие аппаратов (реактора и регенератора), температура в которых выше температуры самовоспламенения углеводородов. В первом из них находятся пары углеводородов, а во втором – содержащая кислород среда. Поэтому для предотвращения образования взрывоопасной смеси давление в реакторе всегда должно быть немного выше, чем в регенераторе. В связи с этим, в реакторе и регенераторе, а также на всех задвижках циркулирующего между ними катализатора фиксируется и автоматически регулируется перепад давления. Если перепад давления на задвижке уменьшается и даже становится отрицательным, указывая на низкий расход катализатора или на его обратный ток, то регулятор посылает сигнал на закрытие задвижки.

Количество выводимого из реактора в регенератор отработанного катализатора автоматически регулируется с использованием специальной задвижки в зависимости от уровня катализатора в зоне отпарки. Из регенератора в реактор горячий катализатор поступает по двум трубопроводам и его количество также изменяется путем открытия или закрытия специальных задвижек. В зависимости от температуры в зоне отпарки углеводородов (стриппере) осуществляется регулирование подачи в нее горячего регенерированного катализатора. Увеличение его количества позволяет поддерживать в ней более высокую температуру, что положительно сказывается на процессе удаления увлеченных с катализатором тяжелых углеводородов, снижает содержание кокса на нем и повышает выход некоторых продуктов крекинга.

По высоте и сечению реактора и регенератора установлены термопары для измерения температуры катализатора и омывающих его частицы газов и паров нефтепродуктов. Эти термопары показывают среднее значение температуры твердой и газовой фазы. Температура процесса каталитического крекинга регулируется в пределах 480-535°С изменением температуры и количества поступающего в реактор горячего регенерированного катализатора и в меньшей степени температурой предварительного нагрева сырья.

Регулирование количества сырья, подаваемого в реактор, осуществляется оператором по заданию ответственного инженерно-технического работника. Расход сырья измеряется и регулируется на напорной линии сырьевого насоса перед блоком его нагрева. Окончательная температура сырья перед подачей в распылительное устройство реактора регулируется путем подачи в последний сырьевой теплообменник определенного количества кубового продукта главной фракционирующей колонны. При возникновении аварийных ситуаций оператор приводит в действие переключатель, смонтированный на панели управления, который подает сигнал на соответствующие клапаны. При этом клапан на линии подачи сырья в реактор закрывается, а на линии байпасирования (байпас – это трубопровод, ведущий мимо аппарата или прибора и позволяющий временно отключить их от схемы процесса) сырья мимо реактора в колонну открывается.

В поток регенерированного катализатора, подаваемого в реактор на смешивание с сырьем, добавляют водяной пар или кислую воду. Их количество регулируется оператором с пульта управления.

Высокоэффективный регенератор R-2002 разделен на две зоны. В нижней происходит выжиг кокса из катализатора сначала в псевдокипящем слое, а затем в вертикальной трубе (райзере). В верхней зоне от потока газов регенерации за счет уменьшения линейной скорости, а затем в циклонах под действием центробежных сил отделяется катализатор, который может подаваться в реактор или через специальную задвижку возвращаться в нижнюю зону регенератора (внутренняя циркуляция) для регулирования температуры и соответственно скорости выжига кокса, а также плотности псевдокипящего слоя катализатора. Количество регенерированного катализатора, подаваемого в отпарную зону реактора и нижнюю зону регенератора, корректируется по уровню катализатора в верхнем регенераторе. При низком его уровне, который может образоваться в результате потерь, задвижки на вышеназванных линиях закрываются.

Давление в регенераторе автоматически регулируется задвижкой на линии газов регенерации с помощью регулятора, связанного с приборами, измеряющими перепад давления между реактором и регенератором. Если давление в регенераторе начнет резко падать, что может произойти в результате отказа воздуходувки, сработает обратный клапан, на линии подачи воздуха в регенератор, который перекроет эту линию. Для обеспечения эффективной регенерации катализатора контролируют состав газов, выходящих из регенератора. Наличие в них большого количества СО указывает или на недостаточное количество кислорода в зоне выжига кокса, или на плохие условия регенерации. Концентрация кислорода в газах регенерации должна быть на уровне 2-3 % об. Ее регулируют, изменяя количество воздуха, подаваемого в регенератор.

В главную фракционирующую колонну С-2001 поступают перегретые газы и пары углеводородов непосредственно из реактора. В ней они охлаждаются и подвергаются фракционированию. В результате получают жирный газ (содержащий большое количество углеводородов С₃-С₄), нестабильный бензин, легкий газойль и кубовый продукт.

Технологический режим работы главной фракционирующей колонны регулируется следующим образом. Температура конца кипения бензина определяется температурой вверху колонны, измеряемой термопарой, установленной в шлемовом трубопроводе. Эту температуру регулируют изменением подачи острого орошения (нестабильный бензин) из емкости орошения в верхнюю часть колонны. Температуру внизу колонны поддерживают на уровне 350-365°С путем возврата некоторого количества тяжелого газойля и охлажденного кубового продукта (квенч) в ее нижнюю часть. Циркулирующий кубовый продукт обычно составляет 150-200% от расхода сырья колонны. Теплота кубового продукта главной фракционирующей колонны используется для предварительного нагрева сырья в теплообменнике и производства водяного пара в парогенераторах. Расход этого продукта в первый из вышеназванных аппаратов регулируется автоматически, а в парогенераторы – оператором с пульта управления. Для поддержания уровня кубового продукта в колонне часть его выводится через стриппинг, в котором, за счет подачи водяного пара, регулируется температура вспышки данного продукта.

Регулирование температур по высоте главной фракционирующей колонны осуществляется за счет организации трех циркуляционных орошений: фракции тяжелого бензина, легкого и тяжелого газойлей. Давление в колонне (и соответственно в реакторе) регулируется и поддерживается автоматически на уровне 170-180 кПа (0,7-0,8 ати) клапаном на линии выхода жирного газа из емкости орошения.

Приборы контроля, измеряющие наиболее важные, с точки зрения обеспечения безопасности, параметры процесса, оснащены сигнализациями и блокировками. При выходе параметров за установленные пределы срабатывает звуковая и световая сигнализация. Если обслуживающему персоналу не удалось найти пути устранения данного изменения параметра и оно продолжается, то срабатывает блокировка, переводящая процесс в безопасное состояние.

Дата добавления: 2015-08-02