提高催化裂化装置分馏系统开工效率的探讨

2020-02-28王东华包忠臣司伟

炼油与化工 2020年6期

王东华，包忠臣，司伟

（1.中国石油大庆炼化公司炼油二厂，黑龙江大庆163411；2.中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711）

催化裂化装置作为炼油厂重要的2次加工装置，是重油轻质化的重要手段，分馏系统能否平稳运行直接影响催化裂化装置的开工效率。经过几次装置开工，重新修订了传统分馏系统的开工方案，并对装置开工过程中重油的循环升温、一中和顶循系统的动态充油、建立各段回流的操作步骤加以改进，使装置开工效率得到了进一步提高［1］。

1 180×104 t/a ARGG装置分馏流程及开工难点

1.1 装置概况及分馏流程

大庆炼化公司180×104t/a ARGG装置由中国石化北京设计院设计，属于全提升管反应器、反应再生并列式的催化裂化装置，原料为大庆常压渣油和减压渣油，其分馏塔有28层舌型塔板和4层浮阀塔盘，底部装有5层冷却洗涤用的人字档板。为了提供足够的内回流以使塔的负荷比较均匀，分馏系统建立了5个循环回流和1个冷回流。其中，塔底循环油浆经塔底抽出后，先后与原料油和除氧水进行换热并产出3.5 MPa蒸汽，然后1部分返回分馏塔人字档板上部，另1部分返回人字档板下部。二中段回流由分馏塔第3层塔板自流入回炼油罐，然后用回炼油泵抽出，分3路：1路做为内回流返回分馏塔第2层塔板上，1路为回炼油直接并入原料油回炼，1路作为第2中段循环回流，做稳定塔底重沸器的热源，然后返回分馏塔第5层塔板。一中段回流由分馏塔第13层塔板抽出作为稳定系统热源经一中泵送至稳定塔与解吸塔底重沸器，换热后返回分馏塔第16层塔板。顶循环回流油自分馏塔顶循集油箱抽出经顶循泵送至气分装置作为重沸器做热源，然后再与热水和除盐水换热后返回分馏塔顶部［2～6］。

1.2 开工过程中存在的问题

ARGG装置自1999年投产以来，历年开工时油浆泵都会出现阶段性抽空现象（在100℃和230℃最易抽空），最长1次抽空时间达24 h，油浆系统无法稳定运行。分馏一中回流和顶循回流在建立过程中也会出现不同程度的抽空，不但影响开工进度，还增加了生产成本，降低产品合格率。

2 开工期间各段回流抽空原因分析

2.1 重油循环升温期间抽空原因

催化裂化装置在开工时，由于设备、管线需要蒸汽吹扫贯通，且随后引入装置的开工原料又是蜡油和渣油混合进料，因此这些进料中会掺杂着一定量的水和轻油组分［7，8］。

当倒引3.5 MPa蒸汽加热油浆时，随着温度的升高，油浆中的水和轻油组分开始逐渐汽化，当这部分气体进入机泵内，就会使机泵发生抽空。

分馏系统在3路循环升温过程中，油浆泵容易在2个阶段出现抽空。

第1阶段是油浆在100℃左右的时候，第2阶段是油浆在220～240℃左右的时候。第1阶段泵抽空主要是因为装置开工蒸汽吹扫后，此部分蒸汽冷凝水随着油浆系统的加热，温度开始逐渐升高，当机泵入口处压力达到输送液体的饱和蒸气压时，液体水会发生汽化，由于气体的密度比液体的密度小得多，产生的离心力亦小，此时叶轮中心只能造成很小的低压，形不成所需要的压强差，因此机泵就会发生抽空［9］。

第2阶段泵抽空主要是因为随着油浆温度的继续升高，油浆中的部分轻烃组分开始逐渐蒸出，此部分气体进入机泵后也会造成机泵的抽空。

2.2 建立一中、顶循回流时抽空原因

在分馏系统中，一中和顶循回流主要是控制轻柴油凝固点和稳定汽油干点，同时回收塔内余热，使分馏塔内气液相负荷均匀。由于装置开工时，一中、顶循系统需要用蒸汽进行吹扫试压，此部分蒸汽冷凝水虽然在引油前进行过脱水处理，但仍有大量的冷凝水无法脱净。

充油方式一般是向一中、顶循系统管道和设备内充入大量的柴油和汽油，然后静止脱水，但此方式不能完全除去设备内积水，也无法保证整个系统充满介质，因此在建立回流时容易发生泵抽空的问题。另外在开工初期，由于分馏塔内的负荷很小，集油箱、一中段（顶循）管道、设备内没有足够的介质，因此在建立回流时也容易发生抽空而且建立时间也比较长［10］。

3 开工期间避免各段回流抽空的应对措施

3.1 避免油浆泵抽空的措施

（1）将开工所引原料由“蜡油和渣油混合物”调整为“纯渣油”进料，避免因原料中轻烃组分过多，在升温过程中大量气化而发生泵抽空；

（2）开工引原料时，加强与储运罐区联系进行脱水，防止原料带水后在升温过程中大量汽化而发生泵抽空；

（3）建立塔外三路循环初期，油浆大量外甩，充分置换油浆系统内的蒸汽冷凝水；

（4）倒引蒸汽加热油浆时升温要缓慢，升温速度≯20℃/h，当油浆温度达到200℃时，可将原料进行单罐循环，防止低温原料油进入油浆系统内，引起油浆泵和回炼油泵抽空；

（5）反应、分馏系统切换汽封后，将分馏塔底存水脱净，油浆改为塔内循环，回炼油仍为塔外循环，当反应喷油后回炼油抽出温度达到220℃时，再将二中改为塔内循环，避免集油箱的轻组分进入回炼油系统；

（6）油浆汽包上水前1 h，将油浆蒸汽发生器改走付线，避免油浆温度大幅下降；

（7）反再系统升温时，控制沉降器集气室至分馏塔的油气大管线温度不低于400℃，适当增加3.5 MPa过热蒸汽并入低压蒸汽管网流量，提高反再蒸汽温度在280℃以上，防止蒸汽温降后形成冷凝水进入分馏塔；

（8）分馏塔底油浆温度达到300℃，再将原料组分改为正常进料组分。

3.2 避免一中泵抽空的措施：

3.2.1 对一中流程进行优化改造（1）在一中抽出与返塔之间增加1条连通线；（2）在一中返塔与下汽提塔抽出线间增加1条连通线。

3.2.2 开工前一中系统实现动态充油（1）催化裂化装置在拆除油气大盲板，反应、分馏系统切换汽封之后，向一中系统引入柴油时，首先关闭一中、下汽提塔器壁阀，打开该2条连通线，使储运罐区通过一中泵入口将柴油引入系统内。

经过充油，当柴油下汽提塔出现液位时，说明柴油已通过一中返塔与下汽提塔之间的连通线进入下汽提塔中，此时一中系统已充满柴油，为防止系统内的盲肠死角和换热器上部还存在少量气体，采用启动一中泵自循环（即塔外循环）的方式排出气体。

具体的做法：首先是关小一中回流返塔至柴油下汽提塔连通线（保证微过量，主要为了启泵后排出气体），然后打开抽出口至返塔口之间的连通线，此时启动一中回流泵，使一中系统内的柴油经新增加的连通线缓慢的进行塔外循环，运转一段时间后，在一中泵入口处再进行进一步脱水，然后再充一次柴油，当一中泵入口压力达到0.5 MPa时，说明一中系统已彻底充满柴油［11］。

（2）为避免一中集油箱中的冷凝水进入系统引起一中泵抽空，一中抽出温度低于230℃时，不开器壁阀、不启泵，当温度达到230℃时，开始建立循环回流。

（3）在建立一中回流时，上汽提塔中的柴油不外送，而是通过一中回流泵入口全部充入一中系统，待一中回流量正常后，再将柴油外送出装置。

3.3 回流过程中避免顶循泵抽空问题制定措施

3.3.1 对顶循流程进行优化改造（1）在粗汽油泵和顶循泵入口之间增加1条连通线；（2）在粗汽油泵和顶循泵出口之间增加1条连通线；（3）在顶循返塔和冷回流返塔之间增加1条连通线。

3.3.2 开工前顶循系统实现动态充油（1）引储运罐区稳定汽油至粗汽油罐；（2）启动粗汽油泵将稳定汽油经顶循泵入口进入顶循系统，然后经冷回流线返回粗汽油罐，从而实现顶循入口流程动态充油；（3）当粗汽油罐液位下降趋稳后，再打开粗汽油泵至顶循泵出口线，使稳定汽油充入顶循出口线，然后再经冷回流线返回粗汽油罐，从而实现顶循出口流程动态充油；（4）当顶循抽出温度达到130℃时，开始建立顶循回流，此时再打开顶循抽出器壁阀，避免顶循集油箱中的冷凝水进入系统引起泵抽空。