催化裂化裝置外取熱器筒體泄漏原因分析及應(yīng)對(duì)措施

石朝華

（中國(guó)石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012）

1 外取熱運(yùn)行情況

1.1 外取熱器介紹

二催化裝置外取熱器是氣控下流式取熱設(shè)備，未設(shè)滑閥，主要靠提升風(fēng)、流化風(fēng)實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)流化。外取熱器工藝流程及現(xiàn)場(chǎng)布置情況如圖1、圖2所示。

圖1 外取熱工藝簡(jiǎn)圖

圖2 外取熱現(xiàn)場(chǎng)位置圖

由圖1、圖2可知，來自再生器的高溫催化劑從下料管進(jìn)入外取熱筒體，與筒體內(nèi)19組翅片管束中的除氧水換熱后經(jīng)提升風(fēng)提升從返回管回到再生器。

1.2 外取熱產(chǎn)汽情況

小流化風(fēng)環(huán)投用前后各300 d（即2017年1月1日～10月28日，2017年12月2日～2018年9月8日）數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。小流化風(fēng)環(huán)投用前后的產(chǎn)汽量變化如圖3所示。

圖3 投用小流化風(fēng)環(huán)前后產(chǎn)汽量變化

可以看出，投用小流化風(fēng)環(huán)后一段時(shí)間產(chǎn)汽量大于投用前，最大產(chǎn)汽量可達(dá)到60 t/h，超過50 t/h的設(shè)計(jì)產(chǎn)汽值，但是后一段時(shí)間產(chǎn)汽量回到此前水平。另外，外取熱筒體泄漏后，立即關(guān)閉了小流化風(fēng)環(huán)，從圖4看出，關(guān)閉前后，外取熱汽包產(chǎn)汽量變化不大，可以看出，小流化風(fēng)環(huán)投用對(duì)改善外取熱流化效果和提高汽包產(chǎn)汽量方面貢獻(xiàn)有限。

圖4 小流化風(fēng)環(huán)關(guān)閉前后產(chǎn)汽量變化

2 泄漏原因分析

1）新增的小流化風(fēng)環(huán)斜向下方向噴出的流化風(fēng)在高溫催化劑環(huán)境中對(duì)器壁長(zhǎng)期沖刷造成泄漏。外取熱器自1997年運(yùn)行至今，期間未曾出現(xiàn)過筒體穿孔泄漏現(xiàn)象（部分位置有“熱點(diǎn)”存在，但在停工檢查期間未發(fā)現(xiàn)筒體穿孔）。2015年大檢修期間，對(duì)外取熱器筒體內(nèi)芯子進(jìn)行原樣更換，2017年10月恢復(fù)副提升管期間在原筒體底部流化環(huán)上方增加輔助用小流化風(fēng)環(huán)。流化風(fēng)環(huán)形狀及安裝位置如下圖5～圖7所示，大流化環(huán)噴嘴為向上方向，小流化環(huán)噴嘴為斜向下方向，正對(duì)著器壁，長(zhǎng)時(shí)間沖刷導(dǎo)致斜向下噴嘴處的器壁襯里損壞脫落。裝置現(xiàn)場(chǎng)器壁穿孔處正好位于大小流化風(fēng)環(huán)之間，小流化風(fēng)環(huán)斜向下方向噴嘴的流化風(fēng)在高溫催化劑環(huán)境中對(duì)器壁長(zhǎng)期沖刷造成器壁穿孔泄漏。

圖5 大流化風(fēng)環(huán)形狀

圖6 小流化風(fēng)環(huán)形狀

圖7 內(nèi)部安裝位置

2）風(fēng)壓變化造成筒體內(nèi)部催化劑流化狀態(tài)改變，進(jìn)而造成筒體襯里磨損加劇。外取熱在投入運(yùn)行后，在風(fēng)壓不變的情況下，筒體內(nèi)催化劑正常流化達(dá)到穩(wěn)態(tài)，但當(dāng)增壓風(fēng)壓力突變時(shí)，就會(huì)改變筒體內(nèi)催化劑床層線速，這一過程使得筒體內(nèi)催化劑流化變得紊亂，尤其是在流化風(fēng)環(huán)噴嘴前方，從現(xiàn)場(chǎng)位置看在第一層和第二層。催化劑流動(dòng)趨于快速且無固定方向，極易將襯里掏空，形成熱點(diǎn)，進(jìn)而損壞筒體器壁，造成穿孔泄漏。一層平臺(tái)西側(cè)、二層平臺(tái)東側(cè)位置熱成像照片如圖8所示，從圖8中看出，該兩點(diǎn)處明顯較周邊區(qū)域明亮，這也與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫情況相對(duì)應(yīng)，說明該兩點(diǎn)處內(nèi)部耐熱耐磨村里已有損壞。本次泄漏點(diǎn)即位于一層平臺(tái)西側(cè)位置，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫發(fā)現(xiàn)一層平臺(tái)西、北側(cè)位置明顯較同一水平面上其它兩點(diǎn)高100℃～150℃。

圖8 外取熱平臺(tái)一層西側(cè)（左）、二層?xùn)|側(cè)（右）熱成像照片

3 應(yīng)對(duì)措施

筒體泄漏后，立即進(jìn)行了包盒子處理，處理過程較為平穩(wěn)，沒有造成生產(chǎn)波動(dòng)。為了防止此類事件再次發(fā)生，基于以上原因分析，提出3條應(yīng)對(duì)措施：

1）停用外取熱小流化風(fēng)環(huán)。基于上述原因分析，停用小流化風(fēng)環(huán)對(duì)外取熱汽包產(chǎn)汽量影響不大，因此，為避免再次出現(xiàn)漏點(diǎn)，將小流化風(fēng)環(huán)永久停用。2）保持風(fēng)壓穩(wěn)定，減少波動(dòng)。外取熱所用流化風(fēng)是是空壓裝置提供的增壓風(fēng)，針對(duì)風(fēng)壓突變帶來的不利影響，要求空壓裝置及時(shí)調(diào)節(jié)穩(wěn)定風(fēng)壓。3）定期對(duì)“熱點(diǎn)”部位做熱成像，對(duì)存在的熱點(diǎn)區(qū)域及早做預(yù)防性包盒子處理。

4 結(jié)論

1）二催化裝置外取熱筒體泄漏主要原因一是新增的小流化風(fēng)環(huán)噴嘴方向斜向下，流化風(fēng)長(zhǎng)期沖刷器壁造成襯里損壞，器壁穿孔泄漏；二是風(fēng)壓突變改變筒體內(nèi)床層線速，打破筒體內(nèi)催化劑流化狀態(tài)，進(jìn)一步損壞襯里，形成熱點(diǎn)。2）流化風(fēng)環(huán)噴嘴朝向極為重要，要吸取此次泄漏事故經(jīng)驗(yàn)，在今后設(shè)計(jì)中充分考慮這一隱患。