1.4Mt/a重油催化裂化装置油浆系统运行问题分析及对策

2014-08-15武彦勇长庆石化公司运行二部陕西咸阳712000

化工管理 2014年14期

武彦勇(长庆石化公司运行二部陕西咸阳 712000)

前言

随着催化原料的重质化以及加工深度的提高，分馏塔和油浆系统结垢堵塞日益严重，造成油浆多余热量无法取走，严重影响了装置的正常操作，严重时还会制约装置加工量。这样不仅缩短了装置的运行周期，还可能给装置的安全生产带来隐患。由此可见,催化裂化装置油浆系统结焦、结垢已成为影响装置生产运行的瓶颈问题。为了保证油浆系统平稳运行，避免因结焦堵塞造成装置非计划停工抢修，我们通过分析造成油浆蒸发器堵塞的原因及借鉴其他厂的经验和采用一些新技术、新措施探索出一套减少油浆系统结焦的一系列措施。这些应用于生产实践后,取得了很好的效果。

一、油浆系统运行状况

1.油浆系统流程简介

改造前分馏塔底油浆流程分两部分：一部分经油浆循环泵、原料油-油浆换热器、油浆蒸发器，产生中压饱和蒸汽后将油温度降至270℃左右，分上、下返塔进入分馏塔；另一部分经外甩油浆泵升压后，一路经油浆冷却器降温至90℃后至油浆储罐，另一路至二段提升管回炼。改造前装置设有一台原料油-油浆换热器、三台油浆蒸发器。为提高油浆在蒸发器管束内的流速，实际生产过程中运行一台油浆蒸发器，另两台作为备用。

2.油浆系统运行状况

我装置多次发生油浆蒸发器换热效果变差造成装置降量处理。特别是2011年4月至2011年9月，随着装置周期运行至后期原料-油浆换热器换热效率下降以及反应旋风分离效果变差，油浆蒸发器管束的堵塞越来越严重，造成换热效果变差，产汽量下降，同时油浆循环量明显下降，分馏塔底温度难以控制，装置只能降低加工量。在这半年时间内油浆蒸发器因结焦堵塞频繁进行切换检修，这种状况不仅增加了装置检修费用还给平稳生产带来隐患，已成为装置平稳运行的瓶颈问题。

二、结焦原因分析

1.二段提升管出口旋分设计缺陷

我催化裂化为两段提升管反应装置，一段提升管出口为一级粗旋与二级沉旋软连接，二段提升管出口只设有一级粗旋分离器。二段出口未设沉旋以致有催化剂被携带至分馏塔。催化剂颗粒存在，与胶质、沥青质粘黏形成焦炭，随着油浆系统的循环及焦炭不断增大，附着在油浆蒸发器管壁上，造成换热效果下降。

2.原料-油浆换热器换热效果下降

装置运行至中后期，原料-油浆换热器换热效果下降，原料出口温度由初期280℃逐渐下降至220℃，取热量大量减小，使分馏塔底温度升高，导致油浆缩合反应速率变快。

3.操作控制不合理

在装置周期运行初期，油浆外甩量一直控制在3-5%，2011年6月开始加大外甩量至6-7%。油浆外甩量小时油浆中的催化剂作为焦核导致结焦是可能的，而且从检修中取出的焦块外观看，可以明显看出焦块是由较小的碎焦粒聚集在一起形成的。另外，由于较小的油浆外甩量，造成分馏塔底液位处于较高的位置，这也给结交物沉积创造了条件。

三、采取的控制对策

1.停油浆回炼，增大油浆外甩量

一是停反应回炼油浆，2011年7月油浆回炼量由之前3-4t/h改为停用；二是增大油浆外甩量。由3-5%加大至6-7%，严格控制油浆密度不大于980kg/m3，一旦油浆密度超标，及时加大外甩量，以减少油浆系统结焦。同时维持较低的分馏塔底液面，减少油浆停留时间。正常情况下，控制分馏塔底液位在30%-40%，。

2.增大油浆蒸发器管束的流速

油浆蒸发器管束的流速一般推荐为1.5-2.4m/s。我装置油浆蒸发器管束的流速为1.3m/s，原料-油浆换热器管束的流速为1.5m/s，流速较低。因此我装置定期启用两台大油浆泵进行油浆强制内循环，对管束进行冲刷，阻止管束中结焦物的沉积。

3.加强油浆蒸发器检修质量，更换原料-油浆换热器管束

一是完善油浆蒸发器检修方法，之前一直用高压水清洗的方法进行除焦，效果不理想，附着在管壁上的焦层不能完全除净，改用高压水清洗后用花纹钢条人工疏通，再用高压水清洗。这样的方法使检修质量大大提高。

二是更换原料-油浆换热器管束，更换后原料换热温度由220℃提至280℃，分馏塔底温度由355℃降至335℃，有效控制了分馏塔底的结焦趋势。另外还在原料-油浆换热器上加装超声波防垢设备，减缓换热器结垢速度。

4.油浆系统技改措施

2011年9月在装置计划停工大检修期间，公司建设投产与催化裂化配套的原料预处理装置，催化原料由减渣+减三线油改为脱沥青油+减三线油+冷减渣+加氢尾油混合。原料经过优化配比得到很大改善，残炭由6-7降为3.5左右，从源头上降低油浆系统的结焦趋势。

同时，2011年9月在装置大检修期间对油浆系统进行了技改。一是增加了一台与原型号相同的原料-油浆换热器，现一开一备切换使用，稳定油浆取热量；二是增加一台排量为300m3/h的小油浆泵，现一大一小油浆泵运行，一台大油浆泵备用；有效加大了油浆循环量，提高流速，防止聚合物在管壁沉积及进一步聚合反应。三是由回炼油至油浆下返塔增设了一条DN50的管线；一方面能增大油浆下返塔循环量，另一方面较低温度的回炼油能有效降低分馏塔底温度。另外，沉降器二段提升管出口增加二级旋风分离器与一级软连接，有效减少油气携带催化剂。

2013年10月在装置计划停工大检修期间对油浆系统再次进行了技改。在原料-油浆换热器油浆出口引出一条DN200的流程至油浆上返塔处。此项改造后，可利用新增流程为油浆上返塔引入320℃高温油浆，此油浆与油浆发汽器出口的270℃低温油浆混合进入分馏塔，不仅提高了人字挡板温度，而且保证了上返塔流量的同时有效降低了油浆下返塔温度，对控制分馏塔底温度具有明显效果，同时操作灵活性得到很大程度提高。