年產100萬噸催化裂化范文第1篇
中國石化鎮海煉化分公司的300萬噸/年催化裂化聯合裝置 (簡稱FCCⅡ) , 由洛陽石化工程公司設計, 于1999年11月投料試車一次成功, 該裝置是當時國內最大的催化裂化聯合裝置。2007年3月, 鎮海煉化采用石油化工科學院開發的專利工藝 (MIP-CGP工藝) , 對裝置進行全面改造, 并于同年5月1日一次開車成功, 該裝置是目前在運行的最大的MIP-CGP工藝裝置。聯合裝置除了包括傳統意義的催化裂化裝置外, 還聯合了產品精制、氣體分離、余熱鍋爐、空壓站和凝結水站與污水預處理單元, 具有技術新穎、國產化程度高、聯合程度深以及定員少等特點。
2 裝置歷年非計劃停工統計
從裝置開工至今, 裝置的非計劃停工原因類型和次數都較多, 總共發生非計劃停工25次, 主要原因集中在儀表、設備、工藝、系統, 其中四大因素的占比分別為44%、16%、36%、4%, 隨著裝置開工周期加長、對裝置的理解加深同時員工技術水平的提高, 裝置的平穩運行水平有所提高, 但是仍由于種種原因導致各種非計劃停工。
3 影響FCC裝置長周期運行的因素
影響催化裂化長周期運行的因素有很多, 大致總括起來主要集中在工藝、設備、儀表和操作方面, 從本裝置以往的非計劃停工原因上看, 主要集中在沉降器結焦、大機組故障、滑閥故障、操作等。
3.1 沉降器結焦
催化裂化沉降器結焦是目前影響催化長周期運行的主要障礙之一, 結焦的基本條件為存在重組分油氣、催化劑顆粒、一定的溫度環境和停留時間, 結焦過程也是物理和化學的綜合過程, 但是總體上可分為正常生產時結焦和非正常生產時結焦 (非計劃停工、開停工、波動) , 正常生產時結焦主要與原料油性質、原料霧化、反應時間等因素密切相關, 在裝置未進行MIP改造之前, 裝置由于沉降器結焦導致停工次數較多, 同時每次檢修都發現存在許多硬質焦炭, 裝置清焦難度很大。
3.1.1 混合原料的性質
300萬噸/年催化起初設計的原料以精制蠟油和加氫裂化尾油為主, 摻煉少量的焦化蠟油 (4.16%) 和溶劑脫瀝青油 (3.48%) , 但實際上在裝置初始開工后一段時間主要以直餾蠟油為主, 摻煉12~15%的減壓渣油和4~6%的焦化蠟油。表-1為設計原料與實際原料的比較數據。由表可知本裝置原料油性質較重, 其中的硫含量、殘炭均高于設計值, 芳烴、膠質、瀝青質也較高, 已非一般意義的蠟油催化。
造成混合原料性質差的一個主要原因除了摻煉一部分渣油外, 另外一個裝置回煉了一部分油漿, 表1為本裝置的一組油漿分析數據, 由數據可見油漿殘炭高, 組成中芳烴、膠質、瀝青質約占50%以上, 回煉的油漿在反應中一般僅有小部分裂化, 大部分不反應, 還有一部分會縮合成為多環芳烴的聚合物, 即成為“焦炭前身物”, 另有一定比例則高度縮合而完全被轉化為待生劑中的焦炭。
3.1.2 原料油霧化效率低
預熱溫度不高或者噴嘴形式落后就難以保證原料霧化成為微小和均勻的油滴, 在與催化劑接觸時無法充分氣化, 另一方面若再生催化劑未經整流與原料接觸, 在提升管截面上濃度差較大, 這會造油滴接觸催化劑機率不等, 一部分油滴無法充分汽化, 未汽化的油滴基本上不裂化, 在經過反應區后溫度降低, 這些油滴就可能粘附在催化劑上而進入沉降器, 當然有較大部分直接隨反應油氣運動, 而在后繼設備的較冷處結露析出。
3.1.3 裝置由于非計劃停工/操作波動造成非正常生產時結焦幾率大
反應壓力波動直接影響旋分器的工作效率, 油氣會被更多的夾帶進入沉降器;正壓粗旋與一級旋風分離器通常采用“軟連接”的結構, 在壓力波動時油氣就很容易從連接處的空隙中回到沉降器;反應溫度波動直接影響原料與催化劑的接觸, 造成霧化不良與反應不均勻;裝置切斷進料時, 操作人員總在一定的響應時間后才能關閉噴嘴前器壁閥, 在這段時間里, 原料油會通過噴嘴預熱線或內漏的自保閥進入提升管, 這部分原料未經裂化, 進入相對較冷的沉降器后易粘附到器壁或死區, 以后熱裂化成為松散的焦塊, 同樣在裝置恢復進料時, 若沉降器沒有充分預熱就開始噴油, 也會造成同樣效果。
3.2 減少沉降器結焦的對策措施
3.2.1 優化原料
300萬噸/年催化原料主要有常減壓蠟油、加氫后精制蠟油、減壓渣油、加裂尾油, 各種蠟油的比例分別為36, 50, 14, 10。蠟油加氫裝置在高密度蠟油深度精制方面起到了關鍵作用, 從常減壓減三線的性質看是很需要加氫精制的, 因此走常減壓減三線→蠟油加氫→催化的路線, 對于像榮卡多可裂化性差的油尤其要進行深度加氫;同時適當摻煉一部分加氫裂化的尾油, 極大的改善了混合原料的性質;與此同時目前油漿密度一般 (1050~1100) kg/m3之間, 由于油漿回煉易生成“焦炭前身物”而成造成沉降器結焦, 因此停止油漿回煉;裝置建立原油評介數據庫, 對蠟油和渣油性質進行歸類分析, 對催化影響極大的渣油要適當減少摻煉量, 保證混合原料的可裂化度 (FFa) 在0.65~0.7之間, 控制原料油種鎳+釩小于20mg/kg, 從表2中看出, 目前裝置的原料油油性和設計值靠的較近, 總體減緩了生焦的趨勢。
注:FFa=0.75/nd20+2.1/CA;CA為C/H。
3.2.2 優化操作
1) 保持進料各噴嘴在最佳霧化工況成為防止結焦的一個最主要方面, 要盡力根據生產負荷變化, 使各噴嘴在設計負荷內工作 (每個噴嘴37.5~53t/h) , 當低于低限時可以及時停一組噴嘴。2) 沉降器的防焦蒸汽和汽提蒸汽取消原來飽和蒸汽用1.0MPa過熱蒸汽代替, 蒸汽溫度維持在450℃以上, 有效提高了環境溫度, 防止沉降器存在低溫死區。3) 設備和系統故障造成的切斷進料帶來的波動會短時間導致快速結焦, 為減少和避免此類情況出現, 作好精細操作、精細維護外。當突發性事件發生時, 要根據事故預案有條不紊、正確果斷處理, 在裝置平穩生產時, 也要經常組織事故預想與演練。
3.2.3 采取其他措施, 減緩沉降器的結焦
1) 汽提段格柵孔徑適當擴大, 并且格柵布置在汽提段上方, 格柵做成錐形, 如此做法的好處是, 即使焦塊脫落也不會阻塞催化劑循環而造成停工。加強平穩操作。2) 裝置開工時, 沉降器殼體溫度維持雜480~500℃, 防止由于溫度過低, 產生油氣冷凝區;同時原料油噴嘴按照每3年更新一次, 來保證更好的原料霧化, 本裝置SKH-5型噴嘴使用, 對產品分布和減少生焦有較好效果。3) 加強裝置結焦速率的監控, 通過沉降器中不被結焦的溫度測點與被結焦的溫度測點之間的溫差ΔT, 可以用來較為準確的估計結焦程度。
3.3 主風機組故障
主風機組是催化裝置的“心臟”, 也是保證催化裝置長周期運行的關鍵設備, 我裝置主風機組采用煙機、主風機、電機三機組型式, 從以往裝置發生由于主風機組引起的切斷進料發生的頻率最高, 主要的原因看有儀表、再生器跑劑、煙機故障、和操作幾個方面。
3.3.1 機組控制系統
為更好延長裝置長周期運行, 在2007年對GHH系統進行了更新, 使用美國Tricon公司生產的控制系統, 此系統采用三重模塊冗余, 性能較為穩定, 從目前裝置的使用情況看, 系統運行穩定, 沒有發生一起因為控制系統而引起的切斷進料。
3.3.2 煙機運行
影響主風機組正常運行的另一因素就是煙機, 在以往發生的切斷進料, 再生器跑劑和煙機震動是重要原因, 發生過再生器跑劑最嚴重的一次為2004年6月, 再生器的12只二級旋分器中, 共有5只旋風器灰斗料腿堵塞, 堵塞部位相同, 均發生在灰斗與料腿結合處, 堵塞物最下部均為旋風分離器龜甲網的六邊形襯里表皮。
提高煙機的運行周期:
1) 加強工藝操作, 減少再生器的波動, 避免大顆粒的催化劑進入三旋甚至煙機入口, 控制旋分入口速度不超設計值, 目前正常工況速度控制在20~24m/s。
2) 控制再生器的溫度小于710℃, 減少由于超溫而影響了煙機壽命, 同時適當控制溫度也會減少結垢的幾率, 在2007年改造中取消煙道噴汽噴水, 對煙機運行非常有利。
3) 防止煙機結垢:
a.因為新鮮劑極容易破損成粉末被帶出系統, 造成煙機的結垢影響震動, 因而在保證反應活性的前提下, 可以適當減慢新鮮劑的加入, 尤其不能使用大量加新鮮催化劑的操作方式。
b.同時要對新鮮劑的磨損指數適當嚴格一些, 對能夠形成煙機垢物的組分。同時做好新鮮劑和平衡劑的監控, 對每一個批次的新鮮劑的指標要搜集歸類, 對煙機可能產生影響的性質更是要重點關注。
c.重視原料的重金屬, 尤其是含鈣等組分高的油種, 尤其要中是一次加工的脫鹽工況, 防止大量含鹽油進入催化裝置。
d.加強再生器以及三旋出口催化劑篩分的監控, 除了做好激光粒度儀的監控外, 重點做好手工采樣工作, 每周進行兩次手動采樣分析篩分。通過監控可以較好的反映出三旋的運行工況, 也為煙機的正常運行提供寶貴的數據。
3.4 重視油漿系統的運行
油漿系統是保證催化裝置長周期運行的關鍵部位之一, 一般油漿系統問題主要集中在系統結垢上, 油漿的結焦主要集中在換熱器管束中。分餾塔底、人字擋板及油漿泵等處結焦較少或基本沒有, 工藝管道內壁附有較薄的焦層, 從清洗情況來看, 清出的焦實際上是一種粘稠的如同瀝青狀的“軟焦”。結垢后將嚴重影響全塔的熱平衡, 最終引起分餾塔底、人字擋板及油漿系統超溫, 如果結焦進一步發展將會造成裝置的緊急停工。
1) 反應深度對裝置產品有決定作用, 反應深度必須合理控制, 過高的深度會導致塔底重油量減少, 油漿密度、固體含量和粘度上升, 這對油漿系統運行十分不利。
2) 分餾塔底溫度對油漿發生熱裂化等副反應影響最大, 塔底溫度越高發生副反應和雜物沉積的可能性越大, 因此要保證較低的塔底溫度。目前控制塔底溫度不超過350℃, 人字擋板上溫度控制不超360℃, 充分利用汽包換熱器, 降低返塔溫度, 同時油漿下返塔控制閥全開。
3) 要有足夠的油漿循環量, 進每臺換熱器量要>300t/h, 以保證在換熱器管束中的線速。
4) 保證油漿一定的外甩量是防止油漿濃縮及控制固體含量的重要手段之一, 尤其是當反應深度大, 更應該保證一定的外甩量。
5) 阻垢劑對油漿系統結垢有一定抑制作用, 加強對阻垢劑的使用和管理非常重要。
3.5 特殊閥門故障
2007年MIP改造后, 裝置由于機組控制系統和沉降器結焦造成非計劃停工大幅度下降, 但是連續在2007年11月和2010年3月出現雙動滑閥閥板脫落造成的停工搶修, 也給我們敲響了警鐘, 尤其是改造后工藝參數變動后, 一些沒有改動的設備是否滿足實際生產等缺乏深刻的認識。
高水準的檢修是基礎, 對于反再的襯里、兩器內部結構 (旋分器、分布管、取熱管束、儀表等) 、特閥要落實專人專項重點檢查;建立重要設備故障案例及行業內專家信息庫, 學習兄弟企業的經驗, 充分利用專家的智慧來幫助解決設備的疑難雜癥, 避免閉門造車。
3.6 管理方面
裝置管理是一項綜合性的管理, 牽扯的面很廣, 一套裝置是否能高水平運行, 除了有良好的設備基礎外, 最主要的是取決于技術管理水平, 高水平的技術管理是裝置的“軟實力”。
3.6.1 改善工藝和設備管理
工藝管理要善于吸收以前的寶貴經驗, 將經驗吸收消化后善于創新, 要利用先進的計算模擬軟件、裝置實時數據的動態變化以及趨勢走向, 科學、準確的評估出裝置的運行質量。
設備管理要變被動到主動, 日常中不要忙于做“救火兵”, 要采取預防為主的方法, 重點做好檢查和監控, 將許多問題消滅在萌芽狀態, 如裝置采取薄弱環節動態監控、隱患缺陷的動態處置, 使很多問題都得到了有效解決, 同時也對過程進行了有效控制。
裝置運行要善于發揮團隊作業, 裝置的各大專業, 主要是工藝、設備和安全要相互配合, 要將所有管理人員的思想統一, 切不可各專業各行一套。
3.6.2 重視公用系統的管理
公用系統的良好運行對于石化企業非常重要, 在公用系統中電力系統和蒸汽系統尤為重要, II催化裝置由這兩個系統造成的停工次數非常多, 同時也要加強對原料油的優化, 各種公用系統盡量做到在線監控, 離線模擬優化。
4 結語
催化裝置的長周期運行是一個永恒的話題, 由于催化裝置的特殊性, 影響裝置的因素也很多, 從原料油、催化劑、設備、人員等等都是密切相關的, 大型裝置的平穩對于公司整體效益的發揮更為重要, 通過技術改造、操作優化、設備管理、人員培訓等一系列措施, 裝置的長周期運行水平大幅度提高, 裝置實現三年一修甚至四年一修是完全可以做到的。
參考文獻
[1]陳俊武主編.催化裂化工藝與工程 (第二版) .中國石化出版社, 2005.
年產100萬噸催化裂化范文第2篇
1.1 封頭法蘭組件
封頭法蘭組件加工時為了方便法蘭殼體的組裝和測試，套管軸線應和法蘭密封面垂直，并與封頭軸線平行，可以采用以下步驟進行法蘭組件的加工和組裝：
(1)封頭法蘭進行一次加工
(2)法蘭與封頭組對
(3)法蘭封頭與殼體試壓，
(4)加工封頭上套管孔。
(5)組焊套管。
1.2 法蘭殼體組件制造
在進行法蘭殼體組建的加工和組裝時，應盡量保持大開孔接管組對之間縫隙的切合處均勻平和，先放羊開孔、后按樣準確切割的步驟是比較合適的。具體焊接過程中，在將法蘭組件和封頭組建進行組對和組裝后，進行一些加強殼體內部抗壓系數的措施、不同層次和區域中對稱焊接工藝的采用能有效的防止焊接變形問題。最后檢查殼體焊縫質量。對焊接好的直管殼程(封頭焊接完成，封頭組裝完成、但未開套管孔)將進行 0. 75MPa 的水壓測試，檢查過關后再切開試 壓封頭，并切割出三個大接管外接坡口。
1.3 內管束焊接方法
內管束共有36 組換熱單元，這些換熱單元組成的內管束組作為外取熱器的重要組成部分分布于管束中。每組換熱單元里的內管束由多種規格管組焊而成，總長達16m 多。在焊接時，內管束組的焊接是在集箱組焊之后對剩余直管進行的組焊，它的焊接質量不僅是內管束組技術工藝的一個重要部分，也在很大程度上決定了管束乃至取熱器的最終使用。另外，兩個步驟中都要對管道的應力熱處理進行及時消除。焊接完成后，對其焊 接質量做及時評斷。焊接過程可以采用如下步驟進行：
準備：清除坡口雜質，直至其表面呈現金屬光澤。
方法：手工焊和氬弧焊相結合。
規范：參數如下表所示。
材料：焊接時使用的氬弧焊的焊絲是H08Mn2Si;氣體Ar純度在99. 99%以上。手工焊用焊條J427( E4315)，要求在400℃爐中烘干兩個小時后采用。
檢驗： 焊接采用氬弧焊為主，手工焊為輔的焊接方式，氬弧焊能否正常完成焊接直接決定了最終的焊接質量。因此，在進行基本焊接后一定要進行射線探傷檢驗，規格為10%。所有焊接全部焊后進行100% 射線探傷檢驗，并符合JB4730-94 標準中規定的II級合格。
完善：及時清理焊渣，并注意焊接縫隙的打磨。
焊接參數見表1。
1.4 內管束與封頭法蘭組焊
先將法蘭組件的密封面豎立于水平面放置，套管水平放置在地面上，并將封頭法蘭組件側立固定。其次將內管束組件依次和支架固定，注意法蘭密封面和各內管束單元組件之間的豎直角度差。焊接過程必須按照規格標準執行，并重復進行水壓測試和焊接后修正以保障焊接質量。焊接和檢驗完成后，將組件放置合適位置進行固定工作。外管的切割是最后一步，需要按照設計要求的方位進行準確切割，焊接外管和內管之間的連接支管并測試，就完成了內管束與封頭法蘭組焊的工作。
1.5 總裝
按 照 “ 殼 體 放 置 —— 焊 接 再 沸 器 接口——封頭內管束放置——固定”的順序完成外取熱器的總裝。
2 外取熱器制作過程中主要面臨的一些困難及如何解決
(1)滾壓殼體右端的大錐體時，殼體上下兩個中心有35°的圓度差，為了達到最圓滿的拼接效果，要求椎體在焊接完成后必須達到大口小于20 mm、小口小于8 mm的規格要求。組焊完成后，必須對補強圈進行壓力測試，檢驗其接縫處的焊接質量。
(2)在焊接過程中，對接焊縫的工作任務巨大?？稍趯嶋H操作中省掉同規格類型內管束的對縫焊接，將重心放在集箱周圍的對縫焊接上，不僅能節省了不少焊接和探傷費用，又提高了焊接的效率。另一方面，采用局部電加熱消除應力處理內管束單元，不但在變形上控制了內管束管道，也能省掉內管束單元整體熱處理的費用和集箱單獨熱處理的工序。
(3)在法蘭殼體組件制造時，設備直徑2600 mm、壁薄16 mm，總高19m多，內管束與殼體之間設計的縫隙僅10 mm。筒體管道的變形控制和焊后校形共同要求了筒體的制作過程必須嚴格按照設計要求執行，下料尺寸精度、周長和對角線偏差均不得大于3 mm，焊接后校形圓度差不得大于10 mm。( GB150標準要求為25 mm) 。所以組件的間隙、棱角度等應保持均勻，直線度偏差需小于10 mm，角度偏差需小于0. 5°。
(4)內管束的組焊工作是外取熱氣制作安裝過程的重點部分。其中，90°、φ76 m m 規格的彎管的制造(包括精度控制、坡口加工和壁厚過渡等)又是影響內管束組焊質量的關鍵內容。究其原因，是由于彎管作為集箱的重要組件，對其質量和工藝標準有著更高的要求。一般的彎管方法制造出的彎管彎曲半徑太小、成形圓度差、減薄量難以控制。一般采用熱壓成型工藝才能達到工藝標準要求，在加工過程中，加熱溫度不得大于管材的退火溫度，下胎支點處增大圓弧;成型后，做表面探傷加強外觀檢驗，同時測厚并進行耐壓試驗;合格后機床加工彎管兩端坡口。
(5)為了材料可靠使用，內管束用20G 管材必須有GB5310-85 標準的質量證明書，要求為正火狀態交貨，而且須逐件進行超聲波探傷和11 MPa 的水壓試驗，檢查管材的內部缺陷和強度;現圖下料時，要求各管尺寸應準確，長度偏差不大于2 mm。
(6)各內管束管組組裝時，每裝一組內管束單元焊好其伸出封頭的外管，這樣方便焊接，有利保證焊縫質量。
3 外取熱器中內管束組焊順序分析
內管束中的各組換熱單元由多種規格管組焊而成，可根據以下步驟進行內管束組焊：
(1)集箱管與彎管組焊。焊接應嚴格按照工藝要求執行，將焊接過程的各種誤差值降到最低。如四彎管端口平面度差必須小于2 mm等。
(2)中心管及取熱管的組焊。組焊過程一定要保障其焊接質量，所用管直線偏差應小于2 mm/米，全部長度應小于5 mm，如果達不到此標準，需在使用之前對其進行歸位調整。
(3)外管的組焊。在組焊過程中，外管應與集箱管保持垂直、與中心管保持同心。
(4)內管及管帽的組焊。
4 外取熱器操作及過程控制
4.1 嚴把檢修質量
為了確保外取熱管束的運行的穩定性和安全性，在焊接、組裝等過程中，每個步驟的完成都應該嚴格執行設計標準和工藝要求，尤其在管道清理、水壓測試、管道切割、打磨棱角、射線探傷等工作時要特別注意。
4.2 協調管理
在外取熱器的制作和安裝過程中，做好組織協調工作，如：減少取熱系統的調整頻次、平穩原料油性質、協調好原料摻渣比 例、使取熱器負荷均衡等，這些都是外取熱器早日制作安裝成功的必要條件。
4.3 操作管理
科學合理的操作方法是設備能夠正常使用的基本條件，外取熱器的制作和安裝都是為了后面投入使用而服務，在具體使用中，操作者應按照操作規范正確合理的使用設備，以達到物盡所用，物極所用。
5 國內外取熱器制作面臨的共性
目前國內外使用的取熱方式有內取熱和外取熱兩種。內取熱投資少，結構簡單，但維修困難。取熱管一旦破裂只能切斷 使 用 ， 不 能 在 線 搶 修 ， 操 作 調 節 彈 性小。而外取熱器雖然結構復雜，投資大，但具有操作靈活，彈性大，可靠性高和維修方便等優點，對渣油催化裂化裝置更具有實際使用意義。