錢堃，洪芙蓉（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

2.2 Mt/a催化裂解裝置（以下簡稱DCC）采用中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的（DCC-plus）技術(shù)，主要包括反應(yīng)-再生、分餾、吸收穩(wěn)定、富氣壓縮機(jī)組、煙氣能量回收三機(jī)組、備用主風(fēng)機(jī)組、余熱鍋爐、再生煙氣脫氮除塵部分以及裝置邊界以內(nèi)的公用工程部分。實(shí)際進(jìn)料量為220.42 萬噸/年（滿負(fù)荷），開工時(shí)數(shù)按8 400 h計(jì)，設(shè)計(jì)彈性為70%～110%。原料為潿洲、西江常壓渣油和加氫尾油的混合原料，主要產(chǎn)品為液化氣、裂解石腦油、碳十粗芳烴、C5組分，同時(shí)副產(chǎn)干氣及油漿。

1 影響DCC裝置長周期運(yùn)行的因素

通過對(duì)裝置2016年開工以來存在的瓶頸問題分析及同類裝置的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，總結(jié)出影響DCC裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行的因素主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 原油性質(zhì)

從生產(chǎn)與操作層面來講，原油性質(zhì)是影響裝置運(yùn)行的第一要素，它不但決定了產(chǎn)物分布和產(chǎn)品性質(zhì)的好壞，還決定裝置是否能夠長周期平穩(wěn)運(yùn)行。該裝置正常生產(chǎn)時(shí)所需的原料為常壓渣油和加氫尾油，其中常壓渣油（90 ℃）一部分由75 萬噸/年瀝青裝置熱供裝置（Ⅰ常），另一部分由罐區(qū)送入裝置； 一部分加氫尾油由蠟油加氫處理裝置直接送入裝置，另一部分加氫尾油由罐區(qū)送入裝置，各路原料在管線內(nèi)混合后一起送入本裝置的原料油緩沖罐。其中Ⅰ常加工原油種類對(duì)DCC裝置原料性質(zhì)影響較大，自2016年開工以來Ⅰ常裝置主要加工過渤南、陸豐、潿洲、西江、錦州、番禺，原油性質(zhì)如表1所示。

表1 Ⅰ常加工主要原油性質(zhì)

從上表1中可看出，渤南、陸豐、潿洲原油殘?zhí)亢康?，鏈烷烴占比高，有利于生成低碳烯烴。相反殘?zhí)贾蹈邥?huì)對(duì)DCC裝置造成以下影響：（1）受再生燒焦能力的限制，被迫降低處理量，不能保證高負(fù)荷生產(chǎn)；（2）再生系統(tǒng)易發(fā)生尾燃，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞設(shè)備；（3）沉降器結(jié)焦嚴(yán)重，導(dǎo)致被迫停工檢修。

1.2 反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)焦

設(shè)備結(jié)焦是目前影響DCC裝置長周期運(yùn)行的主要因素之一。DCC裝置為提高轉(zhuǎn)化率和多產(chǎn)低碳烯烴，反應(yīng)部分采用提升管與床層組合反應(yīng)器形式，同時(shí)為提高反應(yīng)深度，需較高的反應(yīng)溫度、較低的反應(yīng)壓力、較多的反應(yīng)注汽量和較低的反應(yīng)空速。雖然反應(yīng)溫度越高，劑油比越大，有助于裂化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)，但生焦量也隨之增加，當(dāng)溫度低于這些組分在其油氣分壓的露點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)凝析出來，同時(shí)油氣在沉降器中停留時(shí)間越長，油氣中重組分凝析概率也越大。凝析出的重組分附在器壁和內(nèi)構(gòu)件上，不斷結(jié)聚、固化，導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)焦。2018年、2021年兩次大檢修過程中均發(fā)現(xiàn)沉降器穹頂及內(nèi)壁、頂旋外壁和集器室內(nèi)壁、一二級(jí)旋風(fēng)分離器料腿內(nèi)部、翼閥內(nèi)部及旋風(fēng)分離器升氣管、提升管噴嘴上方1 m處、大油氣管線結(jié)焦嚴(yán)重。反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)焦會(huì)造成以下危害：（1）提升管進(jìn)料噴嘴上方結(jié)焦影響油氣和催化劑的均勻分布，進(jìn)而影響反應(yīng)過程；（2）沉降器集氣室結(jié)焦焦塊易脫落堵塞料腿或卡住翼閥，導(dǎo)致旋風(fēng)分離器分離效率下降；（3）沉降器頂部焦塊脫落堵塞待生劑汽體和輸送線路。

1.3 煙機(jī)運(yùn)行工況

煙機(jī)作為催化裝置能量回收的關(guān)鍵設(shè)備，直接關(guān)系到裝置的加工量和能耗，對(duì)確保裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行和降低能耗有非常重要的作用。DCC裝置三機(jī)組為軸流式壓縮機(jī)型號(hào)AV80-11，設(shè)計(jì)風(fēng)量4 100～5 500 nm3/h，煙氣輪機(jī)型號(hào)YL-16000E，于2016年6月與裝置同步投用。該機(jī)組運(yùn)行期間均出現(xiàn)煙機(jī)排氣側(cè)軸振動(dòng)頻率高的問題，嚴(yán)重威脅著裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行。裝置通過對(duì)相關(guān)操作參數(shù)的分析后判斷為催化劑粉塵在煙機(jī)葉片處形成低熔點(diǎn)的復(fù)雜鹽類或者氧化物導(dǎo)致煙機(jī)振動(dòng)上升，并在2018年、2021年大檢修時(shí)對(duì)煙機(jī)進(jìn)行解體檢修時(shí)確定了這一原因。

1.4 外取熱器

外取熱器是催化裂化裝置運(yùn)行中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是從再生器中取出反應(yīng)多余的熱量，用于產(chǎn)生中壓飽和蒸汽，在維持反再系統(tǒng)熱平衡的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能降耗的作用。該裝置采用的是下流式外取熱器，并設(shè)有兩臺(tái)熱水強(qiáng)制循環(huán)泵，充分發(fā)揮了催化劑高溫流化狀態(tài)下對(duì)金屬壁傳熱效率高的優(yōu)勢(shì)，其取熱負(fù)荷和操作彈性較大。正常運(yùn)行期間，外取熱器爐管泄漏和筒體磨損穿孔是常出現(xiàn)的問題。該裝置曾因外取熱筒體中下部器壁磨穿，催化劑外溢，被迫降量進(jìn)行處理。在大檢修期間對(duì)外取熱筒體定檢時(shí)發(fā)現(xiàn)外取熱筒體局部厚度由18 mm減薄至3 mm，進(jìn)入內(nèi)部檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)外取熱內(nèi)部襯里開裂嚴(yán)重，對(duì)筒體減薄部位襯里拆除后，發(fā)現(xiàn)之前筒體器壁穿孔是由于煙氣從襯里開裂處進(jìn)入襯里內(nèi)部，形成渦流催化劑不斷沖刷筒體引起。

1.5 油漿泵運(yùn)行工況

油漿泵是催化裂化裝置中用于油漿循環(huán)、油漿回?zé)捄屯馑τ蜐{的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于輸送含有催化劑顆粒的高溫油漿，其中油漿上返塔用于脫過熱和沖洗油氣中的催化劑，下返塔用于控制分餾塔底溫度，防止塔底結(jié)焦[1]。若油漿循環(huán)中斷，裝置需切斷兩器，中止兩器流化。所以油漿泵能否長周期平穩(wěn)運(yùn)行直接影響到裝置的效益和安全平穩(wěn)生產(chǎn)。該裝置分餾塔底設(shè)有兩臺(tái)油漿泵，正常生產(chǎn)時(shí)保證一開一備，但裝置自2016年開工至今，兩臺(tái)機(jī)泵因機(jī)泵振動(dòng)大、電流超標(biāo)、機(jī)械密封泄漏等原因均進(jìn)行過拆解維修。期間單泵運(yùn)行，裝置安全運(yùn)行得不到保障。分析主要原因是DCC工藝反應(yīng)注汽量大，導(dǎo)致催化劑粉塵較多，易造成備用泵入口管道內(nèi)積存大量催化劑粉塵。同時(shí)開工初期兩臺(tái)油漿泵基本1～2個(gè)月切換一次，造成催化劑粉塵越積越多，在切換機(jī)泵時(shí)大量催化劑粉塵進(jìn)入泵體易造成機(jī)泵振動(dòng)、電流偏高，機(jī)械密封泄漏等問題，以致不得不拆解檢修。

2 長周期運(yùn)行優(yōu)化措施及對(duì)策

2.1 平穩(wěn)原料油性質(zhì)

目前該裝置常壓渣油進(jìn)料主要以西江、番禺為主。經(jīng)長期摸索及優(yōu)化調(diào)整，通過以下幾項(xiàng)措施降低原油性質(zhì)較重對(duì)裝置長周期運(yùn)行造成的影響：（1）采取西江、番禺原油混合加工模式，盡量提高西江加工比例；（2）在滿足反再系統(tǒng)熱平衡的前提下，提高加氫尾油加工比例；（3）嚴(yán)格控制原料中殘?zhí)?、重金屬、硫氮含量；?）定期委托石科院對(duì)原料性質(zhì)進(jìn)行分析，評(píng)估對(duì)裝置長周期運(yùn)行的影響。

自2021年5月大檢修后開工以來，該裝置常渣進(jìn)料一直以西江/番禺=1/1比例的混合加工模式，原油性質(zhì)穩(wěn)定，各重要工藝參數(shù)趨勢(shì)平穩(wěn)，丙烯回收率較上一周期提高1%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.2 緩解反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)焦趨勢(shì)

隨著催化裂化原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢(shì)加劇，催化裂化原料性質(zhì)不斷變差，其密度、殘?zhí)?、硫和重金屬含量越來越高，設(shè)備結(jié)焦問題已成為制約裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸。裝置針對(duì)2018年、2021年兩次大檢修反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦分布情況，通過技改、優(yōu)化操作等措施以緩解反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)焦趨勢(shì)，具體措施如下：（1）改善原料油性質(zhì)，提高石蠟基原油加工比例；（2）優(yōu)化工藝參數(shù)，緩和操作條件，控制反應(yīng)深度，避免發(fā)生過度裂解；（3）更換原料油噴嘴，提高原料霧化效果；（4）沉降器新增設(shè)一組防焦蒸汽環(huán)，以中壓過熱蒸汽作為防焦介質(zhì)，利用其溫度高、流速快特點(diǎn)，有效緩解沉降器結(jié)焦；（5）提高旋風(fēng)分離器一、二級(jí)翼閥高度，相應(yīng)縮短料腿長度，保證翼閥開啟更加靈活，旋分系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，降低旋分器料腿結(jié)焦可能性。

目前以上措施均已采用，具體效果需下次大檢修時(shí)根據(jù)實(shí)際結(jié)焦情況進(jìn)行對(duì)比分析。

2.3 延長煙氣運(yùn)行周期

DCC裝置設(shè)計(jì)參數(shù)與常規(guī)催化裂化相比，煙氣溫度高、催化劑成分不同、催化劑細(xì)粉含量多、水汽分壓大，煙氣運(yùn)行條件更為苛刻，國內(nèi)同類DCC裝置的煙機(jī)運(yùn)行周期一般不超過6個(gè)月就因?yàn)榇呋瘎┙Y(jié)垢、沖刷導(dǎo)致煙機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定而被迫停機(jī)檢修[2]。本裝置運(yùn)行至今煙機(jī)振動(dòng)同樣出現(xiàn)頻繁波動(dòng)，為了控制煙機(jī)振動(dòng)趨勢(shì)的進(jìn)一步惡化，裝置采取的具體措施如下：（1）嚴(yán)格控制三旋出口粉塵濃度均值≤200 mg/nm3、煙機(jī)入口溫度在680～690 ℃之間、機(jī)組潤滑油溫度39±1 ℃之間；（2）增設(shè)煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽專用線，提高輪盤冷卻蒸汽品質(zhì)，保證蒸汽流量800 kg/h，溫度≤ 285 ℃；（3）定期提高煙氣密封蒸汽流量，對(duì)煙機(jī)進(jìn)行吹掃；（4）優(yōu)化調(diào)整再生器操作，控制一級(jí)旋分器入口線速17～19 m/s，二級(jí)旋分器入口線速22 m/s，保證旋分分離效果；（5）三旋入口增加一臺(tái)激光粒度儀，可通過與三旋出口的數(shù)據(jù)分析，判斷分析催化劑跑損情況，進(jìn)一步優(yōu)化操作。

2.4 優(yōu)化外取熱運(yùn)行工況

因此次檢修工期緊張，只對(duì)磨損嚴(yán)重的筒體進(jìn)行了局部更換處理，新施工襯里由于現(xiàn)場無法按襯里烘干曲線進(jìn)行烘干，加之原襯里施工質(zhì)量較差，在運(yùn)行期間仍存在襯里脫落的風(fēng)險(xiǎn)，無法保證運(yùn)行期間是否會(huì)局部開裂而造成器壁磨損穿孔。為防止因外取熱運(yùn)行問題，導(dǎo)致裝置異常停工，裝置制定相關(guān)措施如下：（1）調(diào)整優(yōu)化DCC裝置3.5 MPa蒸汽管網(wǎng)，避免通過大幅調(diào)整外取熱器產(chǎn)汽量的方式以平衡外供DCC裝置3.5 MPa蒸汽量；（2）加強(qiáng)兩器工藝參數(shù)監(jiān)控，穩(wěn)定兩器熱平衡；（3）摸索適宜的外取熱下滑閥開度與流化風(fēng)流量的匹配度；（4）重點(diǎn)監(jiān)控外取熱筒體高溫變色漆情況，出現(xiàn)熱點(diǎn)及時(shí)處理；（5）編制外取熱運(yùn)行異常應(yīng)急預(yù)案。

2021年大檢修開工后，裝置外取熱氣產(chǎn)氣量基本維持在25 t/h左右，趨勢(shì)平穩(wěn)。生產(chǎn)時(shí)除了外取熱筒體穿孔外，外取熱器管束泄漏及爆管也是影響催化裂化裝置長周期運(yùn)行的一項(xiàng)重要因素，雖本裝置開工至今未發(fā)生該問題，但日常操作中將加強(qiáng)監(jiān)控，并不斷優(yōu)化外取熱工況，避免因管束問題造成裝置非計(jì)劃停工。

2.5 加強(qiáng)油漿泵運(yùn)行監(jiān)控

油漿內(nèi)催化劑顆粒和焦粉含量超標(biāo)是破壞油漿泵長周期安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，為保證油漿泵長周期穩(wěn)定運(yùn)行及裝置異常工況下的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，近幾年裝置通過對(duì)技術(shù)改造及操作優(yōu)化后，油漿泵運(yùn)行工況明顯改善，具體措施如下：（1）增設(shè)油漿泵出口與回?zé)捰捅贸隹诳缇€，在油漿泵故障時(shí)，短時(shí)間可用回?zé)捰捅么?；?）將油漿泵預(yù)熱線從DN25擴(kuò)徑至DN40，提高備用泵預(yù)熱溫度；（3）將油漿泵出入口閘閥更換為剪切閥，避免因閥門關(guān)閉不嚴(yán)，無法加裝盲板隔離檢修，機(jī)泵長時(shí)間帶病運(yùn)行問題；（4）油漿泵切換時(shí)間由1個(gè)月縮短為15天，減少入口管線內(nèi)催化劑細(xì)分沉積量；（5）調(diào)整優(yōu)化反應(yīng)器旋分入口線速，保證分離效果；（6）加強(qiáng)對(duì)油漿固含量的監(jiān)控，控制適宜的油漿外甩量。

通過以上努力，有效地保障了油漿泵的長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

3 結(jié)語

催化裂解（DCC）裝置長周期運(yùn)行對(duì)煉油企業(yè)的生產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，過程中需要生產(chǎn)操作、設(shè)備設(shè)施、工藝技術(shù)等多方面共同努力才能實(shí)現(xiàn)。通過近幾年的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)改造，本裝置在實(shí)現(xiàn)裝置長周期運(yùn)行方面取得了長足的進(jìn)步。對(duì)制約裝置長周期運(yùn)行的原料油性質(zhì)不穩(wěn)定、反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦、煙機(jī)葉輪結(jié)垢、外取熱及油漿泵運(yùn)行工況問題已經(jīng)得到了有效的改善。但對(duì)裝置低溫防腐、水汽系統(tǒng)中SiO2含量、兩器流化狀態(tài)、儀表故障等問題還需進(jìn)一步分析研究和優(yōu)化調(diào)整。在今后保障裝置長周期運(yùn)行的工作中除了要全員參與、群策群力外，還必須加強(qiáng)管理、提高員工技術(shù)水平、重視檢修質(zhì)量；面對(duì)正常生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題時(shí)，要及時(shí)分析解決，消除運(yùn)行隱患，努力實(shí)現(xiàn)“三年一修”，向煉油先進(jìn)水平不斷邁進(jìn)這一目標(biāo)。