重油催化裂化裝置的長周期運行探究

柏鎖柱，姜 石，熊新軍，曾旭東，陳慶坤

（中油國際（哈薩克斯坦）奇姆肯特煉油公司，北京 100034）

1 裝置介紹

中油國際（哈薩克斯坦）PKOP煉油公司（簡稱“PKOP煉廠”）200×104t/a重油催化裂化裝置的設計開工時數為8 160 h/a，操作彈性為70%~115%，原料為52%的常壓渣油和48%的減壓瓦斯油，殘碳4.5，Ni+V為20.8×10-6，%。裝置長周期實際加工原料為100%的常壓渣油，殘碳3.9，Ni+Ca+Fe為59×10-6，%。裝置采用RFCC工藝包和FEED設計文件。中國石油華東設計院有限公司設計，中國石油工程建設有限公司哈薩克斯坦分公司承建。

該裝置第1周期連續安全運行1 006 d。2018年8月3日裝置投產，2021年5月6日裝置反應切斷進料全面停工處理，5月14日裝置交出檢修，裝置進行全面大檢修，6月8日裝置進入開工階段，6月14日裝置反應噴油進入第2周期運行，此次裝置大檢修用時40 d。

2 工藝技術特點

2.1 主風機與煙機為分軸式機組

該裝置主風機采用蒸汽輪機驅動運行，煙氣輪機帶動發電機做功，未設置備用主風機。主風機和煙機的采用分軸式機組結構，主風機與煙氣輪機獨立運行，當煙氣輪機運行過程中出現異常情況時，主風機依然可以正常運行，再生系統主風供應正常，保障反應再生系統正常運行。此設計避免了因煙機系統故障而造成的非計劃停工，開工過程中直接啟用主風機，避免備用主風機切換對系統造成的干擾，減少了備用主風機的投資。

2.2 煙氣系統

煙氣轉向閥具有1個入口，2個出口，可以實現煙氣流向的快速切換。再生煙氣系統在余鍋爐入口設置了1號煙氣轉向閥，在余熱鍋爐出口設置了2號煙氣轉向閥，轉向后的煙氣通過旁路煙囪排放，煙氣簡易流程見圖1。

圖1 煙氣簡易流程

煙氣流程有3種模式。

（1）余熱鍋爐和煙氣脫硫正常投用；

（2）余熱鍋爐正常投用，煙氣脫硫切出系統，煙氣經2號轉向閥進入旁路煙囪；

甲狀腺乳頭狀癌為發病率較高的內分泌系統惡性腫瘤，分化好，惡性程度較低。其發病與性別、年齡、碘的攝入等多因素有顯著的相關性[13-15]。隨著對其研究的不斷推進，我國甲狀腺癌的診治逐漸規范，甲狀腺癌診斷方法由單純使用超聲發展為影像定位-細胞病理-分子靶標多層次早期診斷體系，診斷過程較為系統，具有科學性[16]。TPC惡性程度較低，主要治療方案以外科手術為主。孟曉敏等對甲狀腺乳頭狀癌原發灶外科治療進行meta分析得出：TPC原發灶外科治療術后生存率較為可觀，且甲狀腺部分切除術損傷喉返神經或甲狀旁腺發生率較低[17]。

（3）余熱鍋爐和煙氣脫硫切出系統，煙氣經1號轉向閥進入旁路煙囪。

通過煙氣轉向閥的獨特設計，可以實現不停工狀態下進行余熱鍋爐和煙氣脫硫系統的檢修，或余熱鍋爐和煙氣脫硫的運行條件不滿足時，可以局部停產，提高了裝置抗風險能力，保障裝置長周期運行。

2.3 全重力流密相外取熱器

為再生器熱量平衡設置了2臺外取熱器，該外取熱器采用取熱量靈活可調的全重力流密相催化劑取熱技術。外取熱器流化風使用裝置的非凈化風，汽水系統應用熱水泵進行強制循環，保證取熱器管束內汽水均勻分布［1］。

該取熱器流化風用量小，裝置內的非凈化風系統即可滿足，避免了外取熱器流化風機或增壓機的設置，降低了裝置的投資成本。

2.4 VSS快速分離技術

提升管末端和汽提段內置于VSS室內，整個提升管出口快速分離系統和汽提段用筒式容器和擋板與沉降器上部內腔分離開，反應油氣與催化劑從提升管頂部經快分出口進入渦流室，在內側做螺旋旋轉運動，在不同的離心力作用下催化劑快速進入下部汽提段［2］。有效實現反應器末端催化劑與油氣快速分離，減少油氣在沉降器內的停留時間，減少了熱裂化等2次反應，降低焦炭和干氣產率，提高液體收率。分離的催化劑經下部窗口進入高效汽提段［3］，與汽提蒸汽逆流接觸，高效汽提擋板能夠改進催化劑的停留時間，汽提蒸汽噴嘴在擋板邊緣沿軸向均勻分布，分3路進入擋板下緣，形成汽提段。有效降低生焦量，提高分離效率，同時減小了汽提蒸汽的用量［4］。

2.5 進料霧化噴嘴

原料的霧化效果將影響到產品的分布，以及干氣和焦炭的產率。噴嘴有2路霧化蒸汽，2次霧化蒸汽直接注入到噴嘴的油路管線，增加原料油進入噴嘴的線速，增強霧化效果；主霧化蒸汽經專用孔道注入噴嘴頂部與原料油混合后進入提升管［5］。原料油經過噴嘴后形成錐形油霧的小液滴，與主霧化蒸汽接觸后形成粒度分布均勻的霧狀油滴，與催化劑充分接觸，減少了因接觸不均勻而造成的熱裂化反應。共設置5個噴嘴分布在同一平面，每路進料均設計了控制閥、流量計和霧化蒸汽控制器，可以很好的調控各路原料流量和蒸汽流量，達到最佳的霧化效果。該噴嘴能夠降低霧化蒸汽的消耗量，達到最佳的霧化效果，改善產品分布同時能夠有效的防止結焦［6，7］。

2.6 預提升技術

預提升介質使催化劑在與經原料油噴嘴來的油滴接觸前，以環狀形式向上運動，為催化劑和油滴均勻接觸創造條件。以干氣作為提升介質，可以減輕催化劑水熱失活、降低蒸汽消耗［8］。

2.7 采用SIS邏輯系統

裝置的SIS系統是依據ANSI/ISA-84.00.01-2004（IEC-61511-1：Mod）《過程工業領域安全儀表系統的功能安全》設計。反再SIS系統主要由輔助燃燒室點火邏輯、反應切斷進料自保系統、切斷主風自保系統、外取熱器切除系統及再生器燃燒油控制系統5部分組成。自保系統和切斷閥的設置提高了自動化程度，在裝置異常狀態下，切斷主風或反應切斷進料后，裝置能夠完全自動進入安全退守模式，減少了現場操作過程，避免了裝置在異常狀態下進入安全退守模式不及時或誤操作造成的安全風險，提高了裝置安全可靠性［9］。

3 存在的問題及措施

根據催化裂化裝置生產、技術管理經驗及裝置工藝、設備特點，計算和制作出催化裂化裝置1表2圖（見表1，圖2、3），實現精準裝置開工、自保停車退守、停工。

圖2 沉降器料位

表1 主要操作步驟關鍵參數

圖3 沉降器藏量及停留時間

3.1 隨原油變化優化催化劑配方

隨著庫姆科爾原油減產，西哈混合原油比例不斷增加，原料性質也不斷變化，PKOP煉廠定期改變催化劑配方，及時開發出符合目的產品分布、滿足產品質量的催化劑，以解決實際生產的需求。

3.2 油漿系統局部改造

3.2.1 改造原因分餾塔底工藝包設計溫度高達360℃，投產初期在不同工況下發現，油漿系統取熱能力偏小，導致分餾塔底溫度偏高、油漿換熱系統超負荷運行，油漿蒸汽發生器、油漿換熱器結垢結焦，頻繁切除檢修，嚴重影響裝置安全運行和長周期生產。若原料性質進一步變差，油漿產率高時，目前油漿系統不能滿足生產的需求，在滿負荷工況下分餾塔底溫度無法控制在340℃以下，油漿換熱系統容易結垢結焦。

3.2.2 實施措施在油漿外甩冷卻器后串聯1組冷卻器，冷卻介質為循環水；同時從重循環油與原料換熱器后引2~15 t/h的重循環油至控制閥后，至油漿下返塔；油漿下返塔分配環增加開口32個DN25孔，降低壓降，管徑及直徑不變。

3.3 增加機泵封油及儀表沖洗油系統

3.3.1 改造原因裝置設計正常生產輕循環油直接作為沖洗油，管道內輕循環油儲量無法滿足要求。

3.3.2 實施措施增加機泵封油及儀表沖洗油系統，增加10 m3封油罐和2臺封油泵。在輕循環油沖洗線上增加1分支送至新增的封油罐，封油罐設置液位控制及高低報警。封油罐設置水包，用于分水及排污油，罐頂設置排空管線，接至火炬系統。封油泵從罐底部抽出，送回輕循環油沖洗線，泵出口管道設置返回線，通過調節閥控制輕循環油送出壓力。

3.4 其它措施

（1）裝置開工反應噴油后出現噴嘴及噴嘴平臺共振，應是原料噴嘴的缺陷，采用關小5路進料噴嘴油路控制閥開度，當每個噴嘴油路和霧化蒸汽壓力相匹配，共振立即消除；

（2）因天氣炎熱穩定塔頂空冷負荷不夠，是裝置滿負荷運行的瓶頸，通過穩定塔頂空冷增加除鹽水噴霧措施，保證了夏季裝置滿負荷運行；

（3）裝置大量采用導波雷達液位計，不適宜催化裝置使用，目前逐步更換為雙法蘭液位計；

（4）根據哈薩克斯坦設計規范，所有機泵出口必須設置無液體測量原件，當泵出口無液體時聯鎖停泵。機泵出口設置音叉振動開關，機泵必須灌滿才能滿足啟泵條件。開工試運中發現該系統頻繁誤報機泵出現聯鎖停泵，正常生產已切除機泵出口音叉振動開關聯鎖停泵；

（5）雙動滑閥供貨商未提供雙動滑閥性能曲線，再生壓力控制器和2器差壓控制器未實現煙機入口蝶閥、小旁路蝶閥、雙動滑閥3分程控制方案。再生壓力控制器和3器差壓控制器采用小旁路蝶閥、雙動滑閥2分程控制方案。若煙機發電機組故障聯鎖，小旁路蝶閥全開、雙動滑閥開預定開度后，恢復再生壓力控制器和2器差壓控制器控制。發電機組發電功率單獨由煙機入口蝶閥控制；

（6）2臺外取熱器本體法蘭先后出現泄漏，及時進行帶壓補漏，保證了裝置正常運行；

（7）對SIS中不合理參數、反應溫度、燒焦罐噴燃燒油溫度及密度進行了修訂。

4 結束語

PKOP煉油廠的200×104t/a重油催化裂化裝置長周期運行經驗表明，裝置長周期平穩運行需高度重視解決裝置實際運行中出現的各種問題，及時消除運行隱患，才能不斷延長運行周期。