孔德銳

(茂名天源石化有限公司，廣東 茂名 525000)

1 催化裂化裝置的介紹

催化裂化裝置是企業(yè)二次加工單元，龍頭裝置，承接上下游單元，因而催化裂化裝置能否正常運(yùn)行，影響企業(yè)的運(yùn)營。本裝置為常規(guī)催化裂化裝置，處理量100萬 t/a，為高低并列式兩器系統(tǒng)，以渣油、蠟油混合進(jìn)料為原料，采用單反應(yīng)沉降器、雙提升管反應(yīng)器、單分餾塔流程，重油提升管反應(yīng)生成的粗輕芳烴進(jìn)輕油提升管回?zé)捯蕴岣弑┊a(chǎn)率。反應(yīng)沉降器內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物油氣，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后進(jìn)入分餾塔，洗滌、脫除油氣中的催化劑，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離，產(chǎn)品有汽油、柴油、富氣，副產(chǎn)品油漿和干氣。

自2020年4月10日開始，反應(yīng)沉降器旋風(fēng)分離器異常，大量跑劑，單級(jí)旋風(fēng)分離器壓降由9.1 kPa降至7.7 kPa，分餾油漿固含量突升(高達(dá)13.9 g/L)，已經(jīng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)≤6 g/L,后來通過加大油漿外甩量(約13 t/h)，收率達(dá)13%，并將約25 t/h油漿送回重油提升管回?zé)捯曰厥詹糠峙軗p的催化劑及降低油漿外甩量，維持油漿系統(tǒng)長期較高固含量、低密度運(yùn)行，油漿分析統(tǒng)計(jì)見表1。加大兩器系統(tǒng)催化劑注入量，維持操作料位，催化劑使用單耗達(dá)2.2 kg/t。

表1 油漿分析統(tǒng)計(jì)(檢修改造前生產(chǎn))

生產(chǎn)期間出現(xiàn)油漿下部回流調(diào)節(jié)閥芯磨損、沖蝕，油漿泵出口循環(huán)量下降，電機(jī)臨界額定電流運(yùn)轉(zhuǎn)，油漿泵葉輪嚴(yán)重磨損、沖蝕的情況。在通過對(duì)油漿系統(tǒng)設(shè)備“特護(hù)”，現(xiàn)場應(yīng)急物資增設(shè)，巡檢頻次增多，裝置現(xiàn)場不離人，操作人員定期按事故應(yīng)急預(yù)案演練，外委專業(yè)人員定期對(duì)油漿系統(tǒng)壓力管道超聲測厚檢查等措施，操作、管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理問題，保證了裝置安全生產(chǎn)，但也提高了工人勞動(dòng)強(qiáng)度與生產(chǎn)成本，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)營情況，2020年12月22日停工檢修。

在停工檢修中，發(fā)現(xiàn)重油旋風(fēng)分離器翼閥折翼板上部出現(xiàn)1～3 mm深的磨損溝槽，見圖1；翼閥周圍結(jié)焦嚴(yán)重已被覆蓋見圖2，影響折翼板的正常開啟，分析判斷這是造成跑劑的直接原因；重油單級(jí)旋風(fēng)分離器升氣管內(nèi)部外沿存在結(jié)硬焦，見圖3；此外，反應(yīng)沉降器內(nèi)集氣室頂結(jié)焦也較多，檢修時(shí)已清焦處理。

圖1 翼閥密封面 圖2 結(jié)焦覆蓋的翼閥圖3 旋風(fēng)分離器內(nèi)部升氣管結(jié)焦

2 旋風(fēng)分離器技術(shù)改造

2.1 旋風(fēng)分離器技術(shù)改造

反應(yīng)器沉降器內(nèi)有4組旋風(fēng)分離器，其中3組旋風(fēng)分離器入口連接重油提升管出口，1組連接輕油提升管出口。每組旋風(fēng)分離器由一臺(tái)粗旋風(fēng)分離器的升氣管出口連接一臺(tái)單級(jí)旋風(fēng)分離器的入口，在粗旋風(fēng)分離器升氣管出口分別設(shè)有一臺(tái)波紋管膨脹節(jié)，所有連接均為密閉型硬連接。反應(yīng)沉降器內(nèi)旋風(fēng)分離器的翼閥、料腿、升氣管見圖4。

圖4 反應(yīng)沉降器內(nèi)旋風(fēng)分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1.1 翼閥更換及重油粗旋風(fēng)分離器的料腿加長

翼閥內(nèi)外存在一定的溫差，高沸點(diǎn)油氣組分在翼閥周圍冷凝和催化劑積聚長大而結(jié)焦。特別是在翼閥板吊環(huán)出現(xiàn)結(jié)焦后，閥板無法正常開啟，料腿料位越來越高，從而導(dǎo)致旋風(fēng)分離器失效、跑劑的情況[1]。故將原半封閉有護(hù)籠、擋板的翼閥更換為采用無護(hù)籠護(hù)罩裸露型翼閥。并且在3臺(tái)重油粗旋風(fēng)分離器的料腿分別加長800 mm，旋風(fēng)分離器的粗旋料腿加長后，與輕油粗旋料腿長度基本一致，目的是為了讓粗旋料腿末端埋在密相床層，減少油氣隨催化劑排入反應(yīng)沉降器中壓區(qū)，降低中壓區(qū)壓力，降低翼閥排料時(shí)油氣反竄入單級(jí)旋風(fēng)分離器料腿，沖蝕磨損翼閥閥板，降低旋分效率，同時(shí)減少了油氣在翼閥周圍停留時(shí)間，減少結(jié)焦，以免影響翼閥的開啟[2]。

原翼閥閥板與閥管口出現(xiàn)輕度磨損，是由于反竄氣體造成翼閥沖蝕、磨損和料腿的振動(dòng)造成，存在安全隱患[3]。因此更換耐磨翼閥，更好發(fā)揮翼閥排料鎖氣的功能，保證旋風(fēng)分離器的氣固分離效率。翼閥外部壓力是大于料腿內(nèi)氣相壓力的，嚴(yán)格控制翼閥安裝角度(允許偏差不大于+0.5°)，因此使翼閥開啟排料時(shí)不會(huì)有太多的氣體夾帶催化劑反竄入單級(jí)旋風(fēng)分離器料腿，減小對(duì)翼閥閥板和彎管接觸面的磨損，而出現(xiàn)溝槽式磨損[4]。故更換其結(jié)構(gòu)形式及使用堆焊耐磨材料密封面的翼閥，翼閥材質(zhì)為30408，閥板密封面堆焊D802，提高密封面的耐磨強(qiáng)度[5]。

2.1.2 粗旋風(fēng)分離器升氣管的平衡管加長

每臺(tái)粗旋風(fēng)分離器升氣管的平衡管有2條，重油粗旋風(fēng)分離器和輕油旋風(fēng)分離器的平衡管原有長度350 mm，根據(jù)反應(yīng)沉降器內(nèi)構(gòu)件分布情況，輕油粗旋風(fēng)分離器的兩條平衡管分別加長至5253 mm，重油的每臺(tái)分別加長至8033 mm、10233 mm。 加長的平衡管孔與重油旋風(fēng)分離器料腿兩出料出口距離分別減少了8150 mm、10350 mm，與輕油旋風(fēng)分離器料腿兩出料出口距離減少了5500 mm。因而待生催化劑汽提置換出來的油氣和旋風(fēng)分離器料腿排出的部分油氣，能夠快速由平衡管導(dǎo)入單級(jí)旋風(fēng)分離器，及早排出反應(yīng)沉降器中壓區(qū)，降低了反應(yīng)沉降器中壓區(qū)壓力，降低油氣停留時(shí)間，減少結(jié)焦[2]。

2.1.3 單級(jí)旋風(fēng)分離器升氣管改造

結(jié)合停工檢修，發(fā)現(xiàn)單級(jí)旋風(fēng)分離器內(nèi)部升氣管有結(jié)焦情況，油氣在“滯流層”，由于含未汽化高沸點(diǎn)組分，以及未進(jìn)行催化裂化反應(yīng)的油滴和催化劑，在一定的停留時(shí)間下就會(huì)結(jié)焦。在“滯流區(qū)”所受的離心力較小，隨著油滴、催化劑不斷黏附在滯流低壓區(qū)形成結(jié)焦長大。內(nèi)部升氣管形成的大焦塊如脫落掉入灰斗或料腿，堵塞料腿正常下料，造成旋風(fēng)分離器跑劑，油漿固含量突升，甚至被迫緊急停工。為保證催化裂化裝置的長周期運(yùn)行，在內(nèi)部升氣管進(jìn)行改造。在油氣入口的升氣管背部低壓區(qū)焊接兩排“掛焦片”，擾動(dòng)氣流，減少結(jié)焦[6]。單級(jí)旋風(fēng)分離器升氣管出口在反應(yīng)沉降器的內(nèi)集氣室里，4組旋風(fēng)分離的單級(jí)旋風(fēng)分離器升氣管出口管上半圓截面焊接半圓斜切板。防止在反應(yīng)沉降器內(nèi)集氣室焦塊脫落后通過升氣管出口，進(jìn)入單級(jí)旋風(fēng)分離器料腿，從而引發(fā)跑劑。

3 改造效果

目前,裝置改造后已經(jīng)開工平穩(wěn)運(yùn)行了3個(gè)月多,各項(xiàng)參數(shù)顯示運(yùn)行正常。主要表現(xiàn)如下三方面:1) 油漿質(zhì)量恢復(fù)正常。油漿固含量、篩份組成恢復(fù)正常,大幅降低設(shè)備磨損速度。從表2可知油漿固含量正常。從油漿中催化劑篩分表3分析可知,改造后通過反應(yīng)沉降器油氣攜帶出來的催化劑進(jìn)入分餾塔油漿的催化劑粒度99.1%是0～40 μm的細(xì)粉，固含量3.5～4 g/L，且沒有大于80 μm催化劑，相比改造前，催化劑跑損明顯減少。

表3 改造前后油漿內(nèi)催化劑篩分對(duì)比 %

2) 反應(yīng)沉降器結(jié)焦減少。反應(yīng)沉降器內(nèi)部結(jié)焦較同期相比減少，油漿不必返回重油提升管回?zé)?，為生產(chǎn)裝置長周期運(yùn)行提供基礎(chǔ)。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，在沉降器稀相溫度熱電偶及其周圍大量結(jié)焦，從而導(dǎo)致沉降器內(nèi)部溫度測量值出現(xiàn)大幅度下降，從表4數(shù)據(jù)來看，現(xiàn)反應(yīng)沉降器運(yùn)行稀相溫度較上期高，沉降器的稀相密度較小，這表明沉降器內(nèi)稀相段的催化劑含量少，沉降器表征溫度高，沉降器內(nèi)壁不會(huì)有大量焦生成。

表4 反應(yīng)沉降器開工后運(yùn)行3個(gè)月的時(shí)間稀相溫度、密度對(duì)比

3) 生產(chǎn)裝置效益提升。主產(chǎn)品收率提升，催化劑消耗量大幅下降。汽油、柴油收率上升，副產(chǎn)品油漿收率下降至6.5%。固含量正常約3.7 g/L，密度為1.02 g/cm3。較檢修改造前，每加工1 t原料油，催化劑用量減少0.77 kg，催化劑單耗降至1.43 kg/t。按80%負(fù)荷生產(chǎn)，按每天節(jié)省催化劑約1.7 t，每月節(jié)約93萬元。

3 結(jié)語

通過對(duì)反應(yīng)沉降器內(nèi)部旋風(fēng)分離器改造，旋風(fēng)分離器操作恢復(fù)正常，減少結(jié)焦，防止結(jié)焦對(duì)旋風(fēng)分離器產(chǎn)生不利影響，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力。