淺析反再系統兩器互竄現象，原因及解決對策

魏翔 賈鵬飛 韓曄 楊小燕（中國石油天然氣股份有限公司華北石化分公司 062552）

一、催化裂化的重要性

我國石油資源中，原油大部分偏重，輕質油品含量低，這就決定了我國煉油工業必須走深加工的路線。催化裂化是煉廠獲取高效益的一種重要方法，在煉油工業中占有極其重要的地位。據統計，截止上世紀末，我國催化裂化能力達66Mt/a，占一次加工能力的38%，居世界第二位。隨著技術的發展，經濟效益還將不斷提高，催化裂化已成為我國煉油工業的支柱。

二、催化裂化反應再生系統

1.反應再生系統工藝原理

催化裂化反再系統是原料油經進料噴嘴霧化后，在一定溫度、壓力下，通過與高溫催化劑的混合發生裂解等反應，生成油氣。期間發生的反應眾多且復雜，目前科學界比較認同的反應原理是正碳離子反應。

2.反應再生系統生產流程

某催化裂化裝置采用同軸單段逆流再生重油催化裂化。將蠟油、脫瀝青油、冷渣和熱渣引進裝置，混合后進入原料油緩沖罐，由泵抽出，經換熱器加熱至200℃左右與回煉油混合，經原料油霧化噴嘴進入提升管反應器反應段，與690℃高溫催化劑接觸完成原料的升溫、汽化及反應，515℃左右的反應油氣與待生催化劑在提升管出口經兩組粗旋風分離器快速分離，油氣經四組單級旋風分離器進一步除去攜帶的催化劑細粉后離開沉降器，進入分餾塔；表面覆蓋有焦炭的待生催化劑離開粗旋后，與來自沉降器單級旋風分離器回收的催化劑一起進入汽提段，通過汽提蒸汽逆流接觸以汽提催化劑所攜帶的油氣，汽提后的催化劑沿待生立管下流，經待生塞閥并通過套筒出口的分配器進入再生器密相床，在700℃左右的再生溫度、富氧及CO助燃劑的條件下進行逆流完全再生。燒焦過程中產生的過剩熱量由外取熱器和過熱管式內取熱取走。經再生器再生后的催化劑通過再生斜管，單動滑閥進入提升管底部，開始新的循環。

3.催化裂化反應-再生系統兩器互竄

兩器互竄是催化裂化裝置事故中非常嚴重的一種，它是指沉降器中的油氣竄入再生器中，或再生器中的煙氣直接進入沉降器中，與高溫油氣相接觸，使油氣燃燒，在反應器內發生閃爆，發生嚴重事故。

三、反應-再生系統兩器互竄的具體現象、原因及對策

1.事故現象

反再系統是催化裂化裝置的靈魂，一旦出現事故，會造成整套裝置操作波動。兩器發生互竄時，可在裝置的操作中反應出來，會出現以下情況：

（1）反再系統中沉降器藏量波動較大，不易控制，與沉降器藏量相關聯的單旋料腿藏量及密度，用來控制沉降器藏量的待生塞閥開度也會有顯著變化且偏離正常值。

（2）氣壓機入口流量大，壓力高。可判斷系統中有大量氣體竄入。

（3）在互竄位置附近伴隨著油氣的燃燒必然會形成高溫區域，同時，伴隨著催化劑的泄漏，在漏點處附近的密度也必然有變化。所以一旦互竄，沉降器溫度，再生器溫度，再生器密度等參數都會有明顯變化。

（4）對于同軸式反應再生器，待生立管和套筒密度也會有變化。當沉降器或待生立管因為有漏點而出現互竄現象時，待生立管和套筒的密度內會因為煙氣的進入而使密度變小。

2.事故原因

當催化裂化反應出現問題時，我們只能對現象進行初步分析，然后根據經驗做出判斷，最后只有進入裝置內部，全面檢查才能得出最終的結果。原因分為以下幾點：

（1）沉降器藏量儀表失靈。當藏量在高位失靈時，會誤導控制沉降器藏量的塞閥開度，最終導致沉降器真實藏量為零造成兩器互竄。

（2）兩器差壓控制不當。兩器壓差是反應—再生部分的關鍵控制參數，當差壓過高或過低時都會影響催化劑在裝置內的流動，進而影響沉降器料位，嚴重偏離正常值時導致兩器互竄。

（3）對同軸式反應再生器系統而言，沉降器和待生立管出現漏點也會導致兩器互竄。因為同軸式單段逆流再生器汽提段和待生立管松動設施復雜，再生器高溫環境下的引壓管往往會出現拉壞現象，從而造成裝置內局部溫度超高，致使結構損壞，最終導致漏點出現。

（4）待生塞閥、再生滑閥卡澀、控制失靈。待生塞閥、再生滑閥在實際操作中可能出現卡澀現象，從而造成催化劑循環量無法調節，使催化劑藏量無法控制，最終導致兩器互竄。

（5）金屬腐蝕導致反應器損壞。在反應器內高溫環境下金屬容易出現氧化脫碳反應，脫碳結果使金屬表面的固溶碳減少，甚至成為純鐵體。既影響了金屬的機械強度，也降低了金屬表面的硬度和疲勞極限。

此外，助燃劑的加入會使再生器溫度提高，煙氣中一氧化碳減少，二氧化碳和氧卻增加，因而引起更嚴重的氣體腐蝕。

3.經驗教訓及對策

根據上述分析，結合催化裝置的實際情況，提出以下幾點建議：

（1）注意觀察儀表之間的相互關系。很多測量儀表的結果是相互關聯的，儀表失靈與否除其自身顯示數值變化失常，還可根據相關儀表數值變化來進行判斷。搞清各個參數的對應關系有助于我們迅速發現儀表失靈與否，從而及時處理，避免事故的發生。

（2）嚴格控制兩器差壓。兩器差壓是反再系統操作的核心參數，非常重要，尤其在事故狀態下，兩器差壓是調節沉降器藏量的重要手段，要嚴格控制，操作人員應加強學習交流，充分掌握在各種特定條件下的操作參數。使反應平穩的進行，一旦出現事故能夠迅速處理。

（3）對于已經損壞的襯里要及時修復，出現過的漏點要加強檢查，尤其注意器壁擋板之間焊道質量，保證無焊縫。

（4）在檢修時發現松動風線有一定的損壞，建議改進風線結構和引壓設計，防止風線附近產生旋流，磨壞器壁，加強數據監測，增加交流學習，提高技術水平，提高責任心，杜絕此類事故的發生。

[1]林世雄，石油煉制工程石油工業出版社，1988.

[2]馬伯文，催化裂化裝置技術問答（第二版）中國石化出版社，2005年1月.

[3]劉英聚，張韓等，催化裂化裝置操作指南中國石化出版社，2005年7月.