催化裂化裝置原料油噴嘴更換技術

夏冬冬(南京金陵石化建筑安裝工程有限公司,江蘇　南京　210033)

催化裂化裝置原料油噴嘴更換技術

夏冬冬(南京金陵石化建筑安裝工程有限公司,江蘇南京210033)

在眾多重油催化裂化裝置檢修過程中，原料油噴嘴的更換，不管對于業主方和施工方一直都是重中之重，本文主要結合工程實踐，以南京金陵石化120萬噸/年重油催化裂化裝置原料油噴嘴的更換為例，主要從結焦原因、拆除方法、開箱驗收、安裝方法、技術要求等幾個方面研究噴嘴的更換工作。

催化裂化；提升管；原料油噴嘴；結焦；更換

催化裂化裝置重油提升管反應器原料油噴嘴，是催化裂化關鍵設備之一。目前國內約有50余套催化裂化裝置采用CS～Ⅱ型混合原料油噴嘴，該原料油噴嘴能夠使物流在低速的狀況下取得較好的霧化，同時低速噴嘴噴出的有角度的物流被上行的催化劑攜帶向上，一起在提升管內做活塞運動，不會在提升管的中軸線上相交碰撞，可以有效的降低催化劑結焦率，避免裝置正常運行期間因提升管結焦而切斷進料情況，延長裝置的運行周期，減少裝置檢修成本，而且在裝置停工檢修需更換噴嘴時，可以利用原有噴嘴的套管，使工作量大大減少。

但是裝置長時間運行后，原料油噴嘴與噴嘴套管之間的結焦，給后期的原料油噴嘴的更換帶來極大難度，且安裝時，安裝技術要求之高。上海某石化公司催化裂化原料油噴嘴更換時，往往采取從外側焊接板式吊耳掛導鏈，在提升管內部用大錘往外敲擊，甚至采用水力鉆等方法進行拆除，但是效果總是不盡人如意，往往需耗時半月才能將6只噴嘴全部拆除。采取此方法，不僅拖延檢修工期，浪費不必要的人力、器具等資源投入，而且“暴力拆除”會對套管的原先尺寸參數產生影響，給后期噴嘴的調試、安裝帶來不利因素。

下面我們以2013年南京金陵石化120萬噸/年重油催化裂化裝置原料油噴嘴更換為例，從結焦原因、拆除方法、開箱驗收、安裝方法、技術要求等幾個方面對原料油噴嘴的更換進行探討研究，詳盡論述噴嘴更換過程中的重點問題以及解決方法，希望通過對相關問題的處理，與同行共分享。

1　結焦原因

南京金陵石化公司120萬噸/年重油催化裂化裝置2013年7月份停工檢修中發現，提升管反應器內自原料油進料噴嘴往上1米處有多處結焦嚴重（如圖1所示）。

圖1　提升管內部原料油噴嘴上方結焦示意圖

后經分析，結焦的原因主要有以下幾點：

1.1帶原料油的高速催化劑顆粒、粉末會漸漸侵蝕提升管內部噴嘴本體與套管之間的耐磨襯里材料，從而導致帶有原料油的催化劑粉末進入噴嘴主體與套管之間，經停工冷卻后，凝結成焦；

1.2噴嘴操作工況發生變化；

1.3噴嘴安裝有關參數存在偏差導致原料油霧化不好，呈大液滴狀態，帶油較多的催化劑接觸到提升管內壁后逐步形成結焦。

因此可見，除正常的物理原因和化學原因外，噴嘴安裝參數的控制，也不容忽視。

2　原料油噴嘴的拆除

2.1停工處理

噴嘴停工時，先切斷油品進料，并保持少蒸汽繼續涌入噴嘴，減少噴嘴噴口處結焦。

2.2噴嘴的拆除

拆除一次霧化蒸汽入口、二次霧化蒸汽入口、混合原料油入口連接法蘭。從噴嘴上方人孔進入，噴嘴下方約1500mm處搭設腳手架作業平臺，拆除噴嘴與套管之間的耐磨襯里材料和破沫網。噴嘴材質為：0Cr18Ni9，在端部對稱焊接兩塊千斤頂支撐筋板，筋板規格：200*100*20，采用A102焊條，焊接方法為SMAW，雙面焊，焊縫焊腳寬度不小于10mm。在套筒補強板上焊接兩塊“T”型筋板，筋板中心與千斤頂中心在一條直線上，筋板長度視千斤頂起升高度決定，筋板材質為20R，厚度§=20mm，采用J507焊條，焊接方法為SMAW，雙面焊，角焊縫寬度不小于10mm。千斤頂選用螺旋千斤頂，型號為：QⅠ20，最大起重量20T，起升高度180mm。（千斤頂安裝示意圖如圖2所示）

圖2　千斤頂筋板工裝安裝示意圖

在原料油入口法蘭螺栓孔與周邊大梁之間掛5T導鏈，配合拆除。采用氧～乙炔火焰對噴嘴套管均勻加熱或者采用熱處理用加熱帶對套管進行包裹，融化內部結焦。加熱的同時，用木錘對套管表面輕輕搗擊，促進套管與噴嘴之間熔融的結焦的流動。與此同時，兩臺千斤頂同時按下手柄，手柄旋轉角度需保持一致，頂升時應由專人統一指揮，確保各千斤頂的頂升速度及受力基本一致。采用此方法，3天之內將6只原料油噴嘴拆下（如圖3所示）。

圖3　拆除下的原料油噴嘴示意圖

3　原料油噴嘴的開箱驗收

新的原料油噴嘴到貨后，必須由業主物裝中心聯合機動處組織相關部門驗收，驗收時主要注意以下幾點：

3.1按包裝箱明細表，核對實物及資料查看其名稱和數量是否與裝箱單所列相符；

3.2拆箱時噴嘴噴口處的防護板（防護噴嘴出口刀口在移動和安裝收到碰撞時不受損壞）先不準取下，如有松動，應先敲緊。噴嘴安裝完畢后，從提升管人孔進入，待封人孔前取下防護板。

3.3核對安裝圖上所表明的尺寸及連接法蘭的規格、型號與實物是否相符。

4　噴嘴的安裝方法與技術要求

在Φ1450mm和Φ1200mm筒體直筒部位，用～30*5扁鋼焊接十字支撐，用水平儀將十字撐找平，在十字撐中心下方各焊接一塊支撐板（防止打孔時扁鋼發生撓度彎曲，引起誤差）點焊固定，沿著扁鋼中間交匯正方形處畫出交匯正方形對角線，在對角線中心開φ2mm中心孔，（如圖4所示）開完孔后，打磨割除支撐板，在上下兩中心孔之間掛線墜，找出提升管中心線。

圖4　十字撐和支撐板以及開孔示意圖

舊噴嘴拆除時，由于外力作用，可能對保護套管的各項原始安裝參數造成影響，安裝前應對保護套管頂端切口標高以及套管軸線與提升管中心線的夾角進行復測，按原先設計圖紙要求進行調整。

將安裝法蘭套在噴嘴本體上，并將噴嘴插入保護套管中，穿過定位環達到套管端部，且要求噴嘴下部斜面必須與噴嘴套管端口平齊，不得伸出或縮后，其公差不超過±2mm。

將噴嘴本體沿著內套管軸線轉動和移動，把噴嘴噴口的長邊調整到與提升管軸線垂直度偏差不大于2mm的位置。然后做好安裝法蘭定位標記，此時，應使噴嘴旁的若干個汽幕孔位于噴口上方，切勿反向。切記不要讓噴嘴縮后，導致汽幕孔噴出的蒸汽吹到噴嘴套管，從而使催化劑磨損套管及提升管器壁引起安全事故。

將安裝法蘭點焊在噴嘴本體外壁所做的定位線標記上，沿噴嘴本體圓周每隔90°對稱點焊一點。點焊后，再次檢查，確認噴嘴頂端工作點位置是否符合要求，并在兩連接法蘭上做好對應標記后，可將噴嘴本體從保護套管中取出，同時取出定位環。完成安裝法蘭與噴嘴本體的焊接。焊接應采取適當的工藝措施，采用較小的線能量，保證安裝法蘭和噴嘴本體的垂直度，焊接接頭不允許有裂紋存在，焊接完成后對焊縫進行PT檢測。檢測合格將噴嘴本體重新插入套管中，并換用符合操作要求的墊片，將安裝法蘭與保護套管下端的法蘭用螺栓連接牢固。

在噴嘴保護套管下沿20mm以下部位，用金屬破沫網對噴嘴本體與保護套管之間的環形空間進行填充，用金屬破沫網時充填長度約100mm。環形空間頂表面預留的20mm，用耐磨襯里材料封口，耐火水泥蓋面（如圖5所示）。避免在安裝或運行過程中油劑混合物或襯里材料落入環形空間。

圖5　噴嘴與套管之間填充示意圖

相同標高的噴嘴安裝后，噴嘴的軸線延長線與提升管的中心線應交于一點，其偏差不大于±5mm。噴嘴套管下端法蘭密封面與套管軸線的垂直度公差為±2mm。噴嘴本體軸線與鉛垂線夾角為35°。

噴嘴安裝完畢，全面檢查各部分尺寸，特別是噴嘴頂部工作點是否符合標準要求。安裝結束后，檢測結果如下：各噴嘴的軸線延長線與提升管中心軸線交于一點，各向最大偏差為2mm；噴嘴噴口長邊與提升管中軸線垂直度最大偏差為1mm，噴嘴噴口下部斜面與噴嘴提升管安裝套管端口面平齊。

5　結語

更換了原料油噴嘴后，解決了提升管結焦問題，待生催化劑掛焦均勻，開車試運行過程中，試噴一次成功。經過兩年多的生產運行，提升管壓降一直穩定，證明噴嘴安裝能滿足生產工藝要求。

［1］中國石油化工股份有限公司，催化裂化裝置反應再生系統設備施工及驗收規范，SH/T3504～2009.

［2］魏巍 CS～Ⅱ型高效霧化噴嘴在重油催化裂化裝置的應用 2010，38（2），125～12.