重油催化裂化裝置熱工系統(tǒng)升級優(yōu)化策略

魏勇

摘要：熱工系統(tǒng)采用外取熱器取走再生器燒焦產(chǎn)生的大量熱量，維持熱量平衡，其中壓飽和蒸汽進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行過熱，供入中壓過熱蒸汽管網(wǎng)使用，油漿蒸汽發(fā)生器則產(chǎn)生低壓飽和蒸汽，供入低壓蒸汽網(wǎng)使用。本文對催化裝置熱工系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，解決了反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱量不足、煙氣余熱回收效率低、余熱鍋爐蒸汽系統(tǒng)壓降過大等問題，為裝置處理量提高奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：熱工系統(tǒng)；催化裝置；升級改造；反應(yīng)再生系統(tǒng)

本文利用0.8Mt/a重油催化裂化裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造之際，對熱工系統(tǒng)進(jìn)行升級優(yōu)化。通過采用內(nèi)、外取熱以及新型余熱鍋爐等技術(shù)，滿足了裝置擴(kuò)能改造后裝置熱工系統(tǒng)負(fù)荷的提高，為裝置提高處理量奠定基礎(chǔ)。

1熱工系統(tǒng)存在問題

催化裂化裝置設(shè)計規(guī)模為0.8Mt/a，開工時數(shù)8400h/a。主要包括反應(yīng)—再生、分餾、吸收穩(wěn)定、余熱回收與產(chǎn)品精制等部分，裝置主體反應(yīng)器與再生器為同軸式，反應(yīng)方式為雙提升管催化裂化技術(shù)，再生方式采用單段逆流完全再生。熱工系統(tǒng)采用外取熱器取走再生器燒焦產(chǎn)生的大量熱量，維持熱量平衡，其中壓飽和蒸汽進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行過熱，供入中壓過熱蒸汽管網(wǎng)使用，油漿蒸汽發(fā)生器則產(chǎn)生低壓飽和蒸汽，供入低壓蒸汽網(wǎng)使用。

熱工系統(tǒng)存在的主要問題：①外取熱器取熱量不足，導(dǎo)致再生床溫高達(dá)700～720℃，難以控制；②外取熱器蒸汽環(huán)管多處出現(xiàn)漏點，余熱鍋爐中壓蒸汽系統(tǒng)壓降過大；③油漿蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生低壓蒸汽，不利于節(jié)能降耗；④余熱鍋爐排煙溫度較高，余熱回收效率低。

2改造內(nèi)容

催化裝置擴(kuò)能后再生器生焦量增加，在再生器尺寸不增大的情況下，新增上的內(nèi)取熱和中壓內(nèi)過熱系統(tǒng)可取出再生器多余熱量，同時更換外取熱器，保證其熱量平衡，為裝置提量打下了基礎(chǔ)；自產(chǎn)中壓蒸汽量增加，中壓系統(tǒng)壓降明顯降低，既增加了效益，又為裝置安全生產(chǎn)提供了有力保障；對余熱鍋爐吹灰系統(tǒng)進(jìn)行更換，選用除塵效果更好的高性能模塊式燃?xì)饧げù祷移?，提高了吹灰效果，增加了余熱回收效率?/p>

2.1內(nèi)、外取熱器

更換外取熱器。外取熱器設(shè)計負(fù)荷為34884kW，設(shè)26組273mm（外管）/159mm（內(nèi)套管）的取熱蒸發(fā)管，該蒸發(fā)管采用大直徑肋片管專利技術(shù)。增上內(nèi)取熱器。在再生器密相增上了10組長6m的內(nèi)蒸發(fā)管，蒸發(fā)管外徑325mm，內(nèi)徑108mm，蒸發(fā)熱負(fù)荷18343kW。更換中壓汽水分離器。外取熱器與內(nèi)取熱器共用中壓汽水分離器。再生器密相同時增上了7組89mm×22.4m的中壓內(nèi)過熱管，過熱的熱負(fù)荷為4912kW，進(jìn)一步取走再生器燒焦產(chǎn)生的熱量。再生器稀相增上了2組108mm×16m的低壓內(nèi)過熱管，過熱的熱負(fù)荷為521kW。

2.2油漿蒸汽發(fā)生器

由于催化裝置擴(kuò)能改造后處理量大幅增加，油漿蒸汽發(fā)生器的負(fù)荷也隨之增加，同時考慮到節(jié)能降耗問題，本次改造將油漿蒸汽發(fā)生器改產(chǎn)中壓飽和蒸汽。原油漿蒸汽發(fā)生器為1100mm的BJS型換熱器，按設(shè)計負(fù)荷需要從2臺增加至3臺，而現(xiàn)場平面只能布置下2臺。經(jīng)核算在布置2臺的前提下，油漿蒸汽發(fā)生器管束直徑需要增大到1300mm。但是由于直徑大于1100mm的BJS型油漿蒸汽發(fā)生器容易出現(xiàn)管板泄漏問題，因此將油漿蒸汽發(fā)生器形式改為釜式蒸汽發(fā)生器。

2.3余熱鍋爐系統(tǒng)

擴(kuò)能改造后煙氣量增加，需過熱中壓飽和蒸汽量增加，同時原有余熱鍋爐系統(tǒng)過熱段及省煤段管束因局部過熱和露點腐蝕嚴(yán)重，泄漏較多，堵管率達(dá)到30%，已不能滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)設(shè)計負(fù)荷，重新選型更換為立式Q156/509-53.8-3.82/435型余熱鍋爐。新型余熱鍋爐采用箱體式結(jié)構(gòu)，分為入口煙道、一、二、三級過熱器、高溫和低溫省煤器、出口煙道等8個模塊組成。余熱鍋爐入口煙道襯里用耐磨可塑料與隔熱澆筑料雙層結(jié)構(gòu)，襯里總厚度250mm，錨固釘用2Cr18Ni9，頂部用非金屬錨固磚進(jìn)行錨固。一、二、三級過熱器為逆流布置，每個過熱器均采用高效螺旋翅片管，在二級過熱器出口集箱和三級入口集箱之間設(shè)噴水減溫器，可靈活調(diào)節(jié)過熱蒸汽出口蒸汽溫度。

高溫省煤器由兩組螺旋翅片管組成，每組均采用高效螺旋翅片管，低溫段省煤器由6排螺旋翅片管和10排光管組成。低溫省煤器和高溫省煤器與給水換熱器連接，并可通過切斷閥把二者之一切換出去。一旦某段省煤器漏水，可以馬上把其關(guān)掉而另一臺則繼續(xù)工作，可保證裝置的給水系統(tǒng)正常穩(wěn)定供水。在給水換熱器進(jìn)水口處設(shè)置給水調(diào)節(jié)閥，控制給水換熱器出口水溫在135℃左右，以避免省煤器發(fā)生低溫露點腐蝕，同時控制排煙溫度。

2.4激波吹灰器

余熱鍋爐采用了更為先進(jìn)的激波吹灰系統(tǒng)，不會對用戶爐墻、換熱管束造成任何損壞，激波能夠繞過障礙物，可保證吹灰的全方位性。

3改造效果

（1）中壓飽和蒸汽系統(tǒng)壓降降低。改造前余熱鍋爐中壓飽和蒸汽系統(tǒng)壓降過大，外取熱汽包壓力3.8MPa時，余熱鍋爐中壓過熱蒸汽出口壓力為3.4MPa，使外取熱系統(tǒng)處于憋壓狀態(tài)，經(jīng)常出現(xiàn)漏點，是裝置安全運行的極大隱患。并且由于外取熱系統(tǒng)憋壓，使裝置處理量受到了影響，煉制重質(zhì)原油時，只能降量操作。改造后余熱鍋爐中壓飽和蒸汽系統(tǒng)壓降明顯降低，外取熱汽包壓力3.6MPa時，余熱鍋爐中壓過熱蒸汽出口壓力為3.4MPa，外取熱系統(tǒng)無憋壓情況，提高了裝置的安全。

（2）再生器稀相增加低壓內(nèi)過熱管產(chǎn)生的低壓過熱蒸汽用于沉降器防焦蒸汽及汽提段汽提蒸汽，進(jìn)一步降低沉降器結(jié)焦的幾率。

（3）余熱鍋爐排煙溫度降低，余熱回收效率提高。改造前余熱鍋爐排煙溫度為229℃，余熱回收效果明顯降低，并且排煙溫度過高，對環(huán)境影響較大，能耗較高。改造后余熱鍋爐排煙溫度降低至156℃，余熱回收效果大大提高，為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。

（4）釜式蒸汽發(fā)生器的液位控制更直接，管束完全浸沒，脫汽空間大，管板泄漏的概率降低；并且可以相應(yīng)減少工藝管道配管、漏點的出現(xiàn)以及材料費用的發(fā)生。

（5）吹灰效果提高，降低爐管泄漏率。改造前余熱鍋爐吹灰效果不好，使過熱管結(jié)垢，造成局部過熱，經(jīng)常出現(xiàn)過熱管泄漏情況發(fā)生；省煤器堵管率，已經(jīng)達(dá)到30%左右，嚴(yán)重影響了裝置安全生產(chǎn)。改造后余熱鍋爐采用了先進(jìn)的激波吹灰系統(tǒng)，激波吹灰比靠燃?xì)獗坪螽a(chǎn)生的沖擊氣流吹灰強度提高23%，大大提高了吹灰效果，有效保證了換熱效果。大大降低了爐管的泄漏率，保證了裝置長周期安全生產(chǎn)運行。

（6）中壓蒸汽產(chǎn)量上升，裝置效益增加。改造前裝置自產(chǎn)中壓蒸汽最高50t/h左右，改造后外取熱產(chǎn)中壓蒸汽70t/h，油漿蒸發(fā)器產(chǎn)中壓蒸汽20t/h，共計90t/h，按中壓蒸汽127元/t，全年裝置運轉(zhuǎn)8400h計算，改造后可增加經(jīng)濟(jì)效益（90-50）×127×8400=4267.2（萬元）。

4結(jié)論

1）完成了Ⅲ催化裝置熱工系統(tǒng)的升級改造，解決了反應(yīng)再生系統(tǒng)取熱量不足、煙氣余熱回收效率低、余熱鍋爐蒸汽系統(tǒng)壓降過大等問題，為裝置處理量提高奠定基礎(chǔ)。

2）油漿蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生中壓蒸汽，內(nèi)、外取熱器取熱量增加，中壓蒸汽產(chǎn)量增加，年增加經(jīng)濟(jì)效益4267.2萬元。

參考文獻(xiàn)

[1]艾克里，張玉寶，康鈺海，等.內(nèi)外取熱器影響裝置長周期運行的因素及對策[J].廣東化工，2017，39（4）：181-182.

（作者單位：勝利石油化工總廠動力車間）