催化裂解裝置的長周期運行技術

喬永強(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

1 DCC工藝在當代石油化工行業的地位

隨著石油化學行業的快速發展，我國丙烯產量大幅增長，但是由于丙烯的需求量激增，丙烯供給存在大量的缺口，大力發展我國丙烯生產技術具有很重要的現實意義。目前丙烯的生產主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副產，全球丙烯產量中70%來源于蒸汽裂解，28%來源于催化裂化和2%來源于丙烷脫氫等技術，已不能滿足市場需求，因為催化裂解技術具有原料重，丙烯產率高的特點，在彌補丙烯市場缺口方面可助一臂之力［1］。目前我國已有多家煉廠建立催化裂解裝置，為實現效益最大化，保證催化裂解裝置長周期運行是關鍵。

2 裝置概況

中海石油寧波大榭石化有限公司催化裂解裝置工藝路線反應部分采用中國石化股份有限公司石油化工科學研究院開發的以重質烴為原料、以丙烯為主要目的產品、副產碳十粗芳烴的催化裂解(deep catalytic cracking, DCC)技術，催化劑為與DCC工藝配套設計的專用分子篩催化劑；再生部分采用燒焦罐+床層的完全再生技術；能量回收機組采用煙機—風機—電機的三機組。

220萬噸/年DCC裝置主要包括反應-再生、分餾、吸收穩定、富氣壓縮機組、煙氣能量回收三機組、備用主風機組、余熱鍋爐、再生煙氣脫氮除塵部分以及裝置邊界以內的公用工程部分。再生煙氣脫氮除塵部分包括SCR脫硝系統、文丘里洗滌除塵系統、廢水處理系統(PTU)三部分。

220萬噸/年DCC裝置公稱規模為220萬噸/年，實際進料量為220.42萬噸/年，開工時數按8 400小時計，設計彈性為70%～110%。220萬噸/年催化裂解裝置原料為潿洲/西江常壓渣油和加氫尾油的混合原料，主要產品為液化氣、裂解石腦油、碳十粗芳烴、C5組分，同時副產干氣及油漿。干氣送至產品精制裝置脫硫后送往乙苯回收裝置進一步處理；液化氣送至產品精制裝置脫硫脫硫醇后送往氣體分餾裝置進一步分離；裂解石腦油送往裂解石腦油加氫裝置進行處理；C5作為產品裝車外送；碳十粗芳烴可直接至罐區，用來調和船用燃料油；油漿送往延遲焦化裝置。

3 DCC工藝技術特點

催化裂解是在催化劑存在的條件下，讓石油烴類與催化劑接觸進行催化裂化反應和熱裂化反應，是正碳離子和自由基兩種反應機理共同作用的結果，以實現多產乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴，同時兼產輕質芳烴的過程［2］。由于催化劑的存在，催化裂解反應過程會受到催化劑性能的影響，從而影響到產品的分布，所以催化劑的選型也相當重要。

4 影響DCC裝置長周期運行的因素

催化裂化裝置的長周期平穩運行直接關系著企業的經濟效益，裝置的長周期平穩運行是實現經濟效益最大化的前期保障，所以裝置能否長周期平穩運行是整個行業一直在摸索探討的話題。影響催化裂解長周期運行的因素有很多，大致總體主要集中在工藝、設備、儀表和操作方面，本裝置自運行以來主要影響因素有大機組故障、滑閥故障、儀表故障、操作等。

5 采取的技術措施

5.1 原料性質優化

受原油及上游裝置影響，DCC裝置原料性質變化較頻繁，為應對性質變化對裝置操作帶來的不利影響，采用常壓渣油與加氫尾油配比的變化混合進料，以保證原料性質在較小范圍內變化不至于過重。原料加工量的變化。受上下游裝置影響，原料加工量經常變化，采用增降量緩慢進行，同時配合分餾塔底液位控制，合理調節油漿回煉量，以保證兩器熱平衡，再生溫度平穩，外取熱產汽平穩。

5.2 優化操作

保證旋分線速在最佳工況。原料加工量變化的影響，將會造成旋風分離器入口線速的變化，為保證旋風分離器入口線速在最佳工況下運行，采用調整反應器壓力的高低及增降反應器注入總蒸汽量的大小來保證旋風分離器入口線速在最佳工況下運行。

靈活調節反應溫度及反應器三反藏量，受后續處理能力的影響，及時通過調節反應溫度及三反藏量的大小來調節產品方案，以滿足正常運行。

平穩再生器出口溫度。受原料性質影響，再生器溫度變化較大，為保證出口溫度平穩不超溫，操作中采用原料配比的變化及油漿回煉量的大小，以及外取熱器取熱量的大小，再生器加入一氧化碳助燃劑措施，保證再生器溫度平穩不超溫，催化劑循環平穩，煙機入口溫度平穩。

油漿系統采用分餾塔低液位控制，大循環量，減少油漿在分餾塔底停留時間，保證油漿管線較高線速，并在泵入口管線加入油漿阻垢劑，為防止油漿泵備用泵入口管線因長時間停泵導致催化劑粉塵沉積，造成管線結焦，采用油漿泵短周期切換，以確保油漿系統運行正常。

DCC裝置催化劑循環量比較大，在運行中存在斜管流化不好，振動較大造成斜管推動力波動較大，為改善這個問題，通過調整斜管松動點松動介質流量及位置，斜管振動有明顯改善，減少了斜管推動力的較大波動，以保證反應溫度平穩。

5.3 設備管理

三機組、氣壓機、汽輪機是DCC裝置的核心設備，機組的運行狀況直接影響裝置的正常運行，所以保證機組的正常運行是保證裝置長期平穩運行的關鍵。

5.3.1 強化三機組管理

定期檢查各運行參數，儀表顯示在合理范圍，保證潤滑油壓油溫在合理范圍。操作中主風機提降風量緩慢進行。煙機采用密封蒸汽定期吹掃，改善煙機輪盤冷卻蒸汽品質，有效避免煙機葉片結垢對煙機運行的影響。再生器壓力操作平穩，再生器出口溫度波動范圍較小，減少煙機入口壓力及溫度的變化對煙機運行的影響。

5.3.2 加強氣壓機組管理。

氣壓機采用汽輪機驅動，3.5 MPa過熱蒸汽作為動力源，其主要來源為裝置自產與外網提供，在保證蒸汽品質的前期下，受外網影響較大，在外網故障無法提供蒸汽的狀況下可以通過加大自產蒸汽保證汽輪機在低負荷運行，避免了汽輪機緊急停機及減少了汽輪機的開停次數。

5.3.3 加強特閥(單動滑閥，雙動滑閥)管理

由于反再系統溫度較高，對于控制柜元件受高溫影響，采用夏季降溫措施，定期檢查特閥液壓油泵，檢查特閥閥體與液壓系統連接器是否松動，保證運行正常。

5.3.4 科學操作、使用膨脹節

反再系統斜管膨脹節是消除熱脹冷縮及斜管振動的關鍵，為保證膨脹節長周期運行，操作中采用調節斜管松動減少斜管振動，同時在提降量過程中盡量避免溫度的大幅度變化引起膨脹節損壞。

5.3.5 定期維修冷換設備

裝置中使用冷卻器較多，循環水系統冷卻器定期檢查流速及出口放空是否帶油，冷卻器長時間使用由于水質問題會造成表面結垢，造成換熱效率下降，為提高冷卻器換熱效率，定期在不影響工藝操作的前提下進行換熱器反沖洗，提高了換熱效率，效果比較明顯。

5.3.6 科學操作油漿泵

油漿泵是DCC裝置關鍵設備，油漿系統中含有催化劑粉塵，對設備及管線的磨損比較嚴重，如果催化劑含量較高，將會造成管線及設備磨穿、結焦，使裝置被迫停工，為保證油漿系統運行正常，減少催化劑含量，就要保證反應器旋風分離器正常運行并且最好在最佳工況下運行，同時也要通過產品油漿送出裝置。分流塔底油漿系統管線較長，機泵入口管線較長，長時間停泵將會造成入口管線中催化劑沉積較多，造成管線結焦或者啟泵過程中超電流甚至損壞設備，采用備用泵短時期切換，充分預熱，啟泵后緩慢開閥提量，逐步將入口管線中所沉積的催化劑帶出。同時為降低油漿系統催化劑含量，采用加大油漿外甩量，將系統中高含量催化劑盡快送出，減少對設備的損壞，由于切泵之后油漿系統催化劑含量較高，油漿回煉將會將大量的催化劑粉塵帶入反應器，進入再生系統會造成煙機入口粉塵濃度升高，影響煙機的正常運行，所以在油泵切換后盡量降低油漿回煉量。

6 結語

催化裂解技術對石油化學行業發展具有重要意義，有很好的發展前景。從目前市場的發展形勢來看，石油化學行業趨于集中大規模化，伴隨著操作難度相應加大，為實現效益最大化，裝置長周期運行是關鍵。只有通過工藝技術不斷更新優化，設備精細化管理，培養高技術人員等方面努力，才能實現裝置的長周期運行。