FCC装置技术标定纲要

催化裂化装置技术标定纲要史瑞生2003年11月一.标定的目的和任务催化裂化以及其它炼油装置的技术标定（称为TestRun）是要在达到一定目的所确定的条件下，取得装置的运行数据，并作出技术分析和结论。1.催化裂化装置标定的目的，主要有：(1)根据标定数据制定生产计划（甚至标定几个生产方案，进行比较）或进行经济核算；(2)分析核定装置操作的潜力和各种瓶颈，为制定脱瓶颈的技术措施提供可靠资料；(3)核定技术改造或采取特定技术措施（如切换原料品种、掺用新品种催化剂）的效果等;(4)试车投产的新建装置一般都需进行技术标定，以核定实际运行结果是否达到设计值，找出差异的原因，为进一步提高装置运转水平和摸清生产潜力打基础。(5)为运行任何预测模拟软件，提供基础方案（basecase）数据。用数学模型开发编制的模拟软件，都是在装置basecase的基础上，预测新条件下装置性能对basecase的变化量（delta），从而输出预测结果。这时装置拥有自己准确、详细、真实和完整的基础方案数据是极其重要的。采集标定数据则是生成基础方案的前提。2.技术标定的任务：（1）按照标定的目的，选定适宜的操作方案，包括原料品种，产品要求，催化剂和助剂种类，流程安排（如油浆是否回炼），原料处理量和主要操作参数，精心组织，在保持装置平稳操作的条件下，取全取准装置的操作数据，计量数据和原料，产品，催化剂等的化验分析数据，需要时还包括有关中间产物和其它有关物料的分析数据。在这些原始数据基础上，再进行必要的工艺核算，取得要求的工艺数据。取数据是技术标定的中心任务。（2）通过取得的标定数据，按照标定目的的要求，进行技术分析，从而了解装置的性能，达到标定目的。二.技术标定范围一般的标定包括反应再生系统，分馏系统和吸收稳定系统。要取得产品产率，1原料、各个产品、催化剂（平衡剂和新鲜剂）、再生烟气等物料的组成和性质分析数据，以及相关的操作条件数据。进行有关的技术核算和技术经济分析。更详细的标定范围根据具体需要而定。如：两器压力平衡，全装置能耗核算，设备负荷率计算（如：两器线速度，旋风分离器负荷和压力平衡，主风机、烟机、气压机效率，分馏塔水力学－塔盘液泛分率，其它塔器、冷换设备等），催化剂和水、电、汽等公用物料消耗，污染物排量及成分分析（酸性水，烟气，废催化剂）和装置的经济核算等。三.标定的准备条件1.根据标定目的做好下列准备，包括：（1）确定标定的时间和时段：一般一个标定方案标定24小时，主要是为了取准原料和产品的计量数据。并指定标定开始和终了的年、月、日、时，如2003年12月1日10时整至2日10时整。如果在预定的标定时段，无论任何原因操作出现较大波动，就需要延长标定时间，把操作波动的时段剔除，以保证原料和产品计量的准确性。（2）操作数据项目表：示例见附录2（3）化验分析项目表：示例见附录2（4）检尺计量表：（5）技术核算项目，经济核算项目；2.事先消除设备（包括仪表）存在的缺陷，保证设备运行正常；3.从质量和数量上准备好原料的稳定供应，保持标定期间原料的性质不变；4.装置需改变条件应至少在标定前48小时完成。5.在标定时段格外精心操作，保持装置操作平稳。催化剂跑损正常，再生正常，两器循环正常。如果补充新牌号催化剂，应至少在标定前一个月开始，使标定时新牌号至少可占总藏量的60-75%，并保持均匀的补充速率。6.检查准备好有关的测量和计量仪表，如：精度合格，检查和调整好零点等。罐区原料和送罐区的液体产品要安排死罐和单罐计量，以保证计测数据的准确性。如果使用经鉴定准确的质量流量计,也可采用其读数值。7.准备好有关物料的化验分析条件：标定时，全部分析项目要专门安排，包括非常规分析项目的准备，如苯胺点、粘度、折光率等；再生烟气组成非常重要。用气体色谱（GC）分析较好，若用奥氏分析器，应更换新鲜的吸收溶液，分析操作时确保吸收充分，以保证分析准确。2检查好所有采样点，安排好加班分析人员。8.如果装置有外来物流，如：原油蒸馏装置来的瓦斯，重整装置来的LPG等，尽可能在标定前24小时暂时切出，以消除对本装置产品计量的影响。否则，应对这些物流进行计量和分析。9.再生器不喷燃烧油，不喷水。10.平稳操作装置使主要变量保持不变，如：每种原料的处理量和总处理量，反应温度，进料预热温度，平衡催化剂活性，再生器烟气含氧量，装取热器的再生器床层温度，再生器压力，分馏塔压力，汽油干点（或90%点），轻柴油凝固点，吸收稳定系统的主要参数等。四.标定数据的采集1.操作数据类如果装置用DCS控制系统，则实时操作数据（温度、压力、各种物料的流量）可在标定期间操作昀平稳时段内物料分析采样时间，从数据库选取一套数据作为标定数据。若装置未用DCS系统，而靠手工记录操作数据，应专门安排1小时记录一套数据。可选用中间时段昀平稳操作和靠近物料分析采样时的一套单点记录数据，作为标定数据。不要用多套数据的平均数据。要检查选出的数据，若其中有任何个别数据显著偏离取数据前后多套数据的平均值(靠目查即可)，则该数据不正常，不可靠，应剔除，并更换为其它时间的正常数据。其原因或是仪表测量信号暂时受噪声干扰，或仪表暂时失灵，或有关设备运行中有某种变化，应查清。由于从原料进装置到产品出装置的加工过程需较长时间（以小时计），故同一时间的一套记录数据并不真正代表物料所经过程。只有连续足够长时间平稳操作，数据基本不变的情况下，同一时间的成套数据才可当作代表整个过程的可用数据。2.原料和产品物料平衡数据类若标定期间为24小时，昀好每8小时取一套物料量数据，但以24小时的物料量作物料平衡。中间数据作备用和检查计量数据的准确性。油罐检尺计量一定要准确记录具体检尺读数时间，并按规程（如脱水，检水尺，扣水量等）和罐表及采用的密度换算出储油温度下的视密度，计算贮油重量，以便准确算出规定时段的处理量和产量。无论原料或产品的检尺计量，不一定恰好前后间隔24小时，而会有一定的偏离，而且偏离时间不一。若间隔为Ai小时，则都应换算至24小时，即：324小时的量＝Ai小时的量×24/Ai。以便统一计算产率。1)原料处理量数据罐区来的原料用检尺数据。若有其它装置（原油蒸馏，延迟焦化等装置）直接来的热进料，如果没有累积流量计，只能用恒定的孔板流量乘时间，得出规定时段的处理量。中间万一有提降量，需分段算出后，再加和而得。各种反应器新鲜原料量之和为装置的总处理量。2)产品产量数据尽可能用储罐检尺数据，如：稳定汽油，轻柴油，产品油浆等液体产品，包括液化气。也可用检定精度合格的质量流量计数据。为保证物料平衡数据准确，标定期间装置内有关中间罐（如各进料缓冲罐，各塔顶回流罐，各塔塔底）液位和油水界面应保持平稳固定，这一点很重要。否则物料平衡难以准确，算出“损失”为负值即与此有关。干气一般用孔板流量计数据。选取标定中间流量平稳时段的单点记录数据。装置的干气中含有烟气成分（循环催化剂自再生器夹带入反应器而来的N2，O2，CO2和CO）和酸性气H2S。产品干气要通过计算（算出质量流量后）扣除烟气成分而保留H2S。焦炭产量用再生器烧焦物料平衡算出。若有两台再生器，器内烟气不混合，需有各自的烟气分析数据和主风量，可算出各自的烧焦量，再加和出总烧焦量，平稳操作下的小时烧焦量可当作小时生焦量。若两再生器的烟气在器内混合，有总烟气含氧量数据，可算出总烧焦量。若有半再生催化剂含碳量数据，先算出催化剂循环量后，可用待生、半再生和再生催化剂含碳量分析数据，分出每台再生器的烧焦量。计算烧焦量的原始数据是干烟气组成分析数据（CO2，CO，O2）和进再生器的主风流量。由于这些数据不易十分平稳，而且是计算一段时间的烧焦量，为了算出的数据更可靠，可用标定期间装置平稳操作时段若干套烟气组成分析数据（如每2小时采样分析一次），和对应烟气采样时间记录的主风量，分别进行平均，用该平均值算出平均小时烧焦量。3.化验分析数据在24小时标定期间，一般可间隔8小时采样，共取样2次，按标定方案规定的项目作专项分析。以第一批采样分析数据为标定数据。第二批分析数据作备用，一旦发现第一批数据中个别数据分析不准，可用第二批数据替补。标定不宜采用日常控制操作用的馏出口分析数据。五.生成装置的物料平衡（产品分布）4通过采集的原料处理量和产品产量计量数据，生成它们在统一时段的质量数据，从而算出质量产率（mass%）。产率必须归一化。产品分布数据还要通过氢平衡和热平衡的检验，才能成为可靠的结果。1.节流流量计（孔板等）读数的校正由于节流元件的实际操作条件与设计所用的条件很可能不同，物流性质也不同，必须把仪表读数校正到现在的实际操作条件，才能得到准确的计量数据。液体流量计只校正操作温度下的液体密度。气体流量计要校正温度，压力和气体密度（或分子量）。液体流量计设计的读数可能是质量，也可能是体积，都要校正成现在操作条件下的质量。气体流量计读数通常都是标准状态下的体积流量。校正公式如下：1)液体，质量流量读数校正至操作密度下的质量流量（F校正液体质量）：操作设计操作实际读数质量校正液体质量＝GGFF×，G＝密度2)液体，体积流量读数校正至操作条件下的质量流量（F校正液体质量）：操作设计操作实际读数体积标准设计校正液体质量仪表全量程全量程＝GGFDCSGF××⎟⎠⎞⎜⎝⎛校正液体质量FFG，t/h；，m读数体积3/h（20℃）；＝20℃密度，t/m标准设计33)气体，标准体积流量读数校正至操作条件下的质量流量（F校正气体质量）：实际操作实际操作设计设计操作设计操作实际读数体积实际校正气体质量仪表全量程全量程＝GTPGTPFDCSGF××××××⎟⎠⎞⎜⎝⎛校正气体质量F读数体积F实际G，t/h；，Nm3/h；=气体密度，t/Nm3气体密度为标准状态（760mmHg，20℃）下的实际气体密度。体积流量同样为标准状态下的体积。P，T为压力和温度。实际G2.产率归一用以上总原料量和各产品产量得出的总产率若大于100％，说明数据有问题，需仔细检查计量不准，尽可能纠正差错。一般总产率小于100％，差值常称作“损失”，此值以不超过1％为佳，超过2％则过大，数据不可用。为了产率归一，可把“损失”加入干气中，即“干气＋损失”，使总产率为100％。因轻质气体昀易损失，且干气是价值昀低的副产品，这样做对产率数据表征装置的性能和进行主要的工艺计算，没有多大影响。不宜把“损失”按产率加权分摊给各个产品。5关于“损失”的内容：一部分是没有计入物料平衡中的产物，有焦炭中的硫、氮；分馏和吸收稳定系统排出含硫污水中的H2S、NH3、HCN、油分等；FCC装置包括LPG和干气脱硫系统时，以脱硫后产品作物料平衡，则H2S也属损失；稳定塔顶不凝气放空阀泄漏；气压机出入口放火炬阀泄漏；化验采样的样品损失；设备存在滴、漏等。另一部分则是计量误差造成的，对损失的影响可正可负。关于反应器外加进料的处理：1）终止剂：若用本装置的粗汽油，则相当于部分汽油回炼，不影响物平计算；若用外来汽油，如焦化汽油，可将它按原料看待。2）予提升干气：属于内部回炼，不影响物平计算，也不算作进料量，只计入设备负荷即可。但要注意这部分干气应在产品干气流量计前引出（即在物平隔离体内），否则产品干气必须扣除这部分量。以上得出的是实际产品产率，为粗物料平衡。3.计算标准产品产率和标准转化率催化裂化转化率的定义，1953年由美国Exxon公司ForrestH.Blanding提出，为“100减去实沸点蒸馏（TBP）430℉（221℃）以上液体产物的％”。多年来它已成为通用的标准。即使今天扩展到加工渣油原料，也仍然使用这一定义，有利于反应深度的互相对比。此外，标准转化率还用于关联其它参数，如：可用于计算反应热。因此标定的产率和转化率数据为了能互相对比，需要调整出另一套标准产率，标准汽油为C5＋－220℃馏分。即液化气与汽油以C4和C5为界，汽油与轻柴油按TBP220℃切割。以标准切割的轻柴油按下式算出220＋标准转化率。220＋转化率＝100－220℃轻柴油及以上液体产率之和，m％这是装置的总转化率。还可算出对反应器总进料（新鲜