加强设备技术管理提高催化裂化装置长周期运行水平

2021-01-21史光辉

设备管理与维修 2021年12期

关键词：油浆衬里结焦

史光辉

（中国石油广西石化分公司，广西钦州 535008）

0 引言

石油炼化企业的高质量生产与催化裂化装置密切相关，由于催化裂化装置运行周期长且容易引发各种故障，石油炼化企业应积极总结运行常见故障，并从设备维护、材料选择方面建立完善的维护体系。

1 催化裂化装置长周期运行常见故障

1.1 结焦现象

结焦是催化裂化装置中最常见的故障类型，也是意外停工的重要诱因，装置的出管口、反应器喷嘴、反应器出口等是结焦现象的高发位置。结焦现象的影响主要有：在装置工作过程中，沉降器内部积存的结焦会落入催化器内部通道并不断积存，进而影响催化剂在装置中的循环，严重时则导致装置故障；分馏过程中，分馏塔底部结焦积存则会导致内部油浆进出不畅，在油浆泵工作异常的情况下影响热量转换任务；结焦现象还会改变原油物质机构并导致原油质量明显下降，而原油的重质化会加大装置的工作负担，从而缩短装置的使用寿命、降低装置长周期运行水平。

1.2 装置反应部分磨损、腐蚀

催化裂化装置通常在高温条件下工作，不可避免由于外界温度因素导致的反应部分内部环境的脱皮、掉皮现象，衬里的开裂、变形现象及衬里腐蚀概率的增加。装置中的分离器、壳体是磨损、腐蚀现象的高发区域，衬里严重腐蚀并脱落的情况则无法保护壳体结构的金属管壁，导致金属管壁常处于较高温度条件且无法在正常环境中工作，进而发生高温腐蚀穿孔现象并影响装置的使用寿命。原油质量的下降同样也会加剧装置的腐蚀效应，如分馏塔顶的腐蚀现象与原油质量下降密切相关。

1.3 机组故障

催化裂化装置通常在固定机组中运行，一套完整的机组体系通常包括主风机、气压机等多套设备，因此机组的整体运行状态与装置的工作状态密切相关，而任何一个设备出现故障都会影响装置的工作状态。通常情况下机组设备的安装要严格符合技术标准，当设备安装出现平衡度差、形变等问题时则容易导致机组工作异常。当前常见的机组工作异常现象有振动异常、仪表故障等，它们与设备的不规范安装关系密切。机组烟机设备工作环境复杂且易受杂物影响，由此引发的叶片掉落现象也会影响装置的运转。

1.4 电气系统故障

催化裂化装置的长周期运行与电气设备关系密切，需要外部电压条件长期稳定；催化裂化装置对电压参数敏感度较高，若外部电压较低则影响油浆泵的正常工作，较高的电压条件则影响到主风机的正常工作状态，进而导致催化裂化装置停止工作。压缩空气状态和蒸汽品质也是影响装置工作状态的重要因素，蒸汽品质较低则会影响汽轮机工作性能，压缩空气压力不足则会影响仪表盘正常工作。

1.5 特殊设备故障

催化裂化装置中有阀门、取热器等多种特殊设备，该类设备整体具有故障性高、对催化裂化装置周期影响明显等特征。催化器腐蚀性较强时容易导致管道穿孔现象，进而导致换热管无法正常工作。液压系统的故障同样也会导致催化裂化装置失效。

2 关键设备维护常用措施

2.1 抑制结焦诱发因素

结焦现象是催化裂化装置无法避免的，因此需要采取措施尽可能地降低结焦现象的影响。

（1）采用原料优化方式对原油进行分类处理，分离原油中质量不达标的部分，在提升原油质量的同时避免结焦现象。对原油的处理还需要注意分离重金属等杂质，避免由于油浆回炼引发的结焦现象。

（2）可以考虑建立较高温度的活塞流，从而降低提升管附近的结焦现象。实际操作中则通过提升原油本身温度以及催化剂温度实现活塞流，利用活塞流则有效避免返混现象。

（3）使用催化裂化装置时结合高质量的雾化喷嘴，从而保证蒸汽雾化程度达标。

（4）装置中沉降器结焦现象则通过高效快分设置解决，原理是避免油气的再反应。

（5）还可以通过降低分馏后油浆的停留时间来避免结焦。

2.2 抑制衬里破坏因素

催化裂化装置中的衬里对其使用寿命有决定性作用，从衬里结构、施工工艺、材料选择等方面提升衬里的耐用性，进而延长催化裂化装置的使用寿命。

（1）施工养护过程中应严格遵从专业标准和工艺流程：①选择的衬里材料同样要符合技术标准；②施工前需要严格检验材料并保证材料质量达标；③施工过程中要格外注意衬里质量，在设备开口、特殊结构等关键部位执行加密处理，及时清除施工中发现的变形、破旧、无法使用的衬里；④修复施工过程中利用保温钉方式加密新、旧衬里的接缝处；⑤施工完成后要开展验收工作并保证衬里符合使用要求。

（2）选择合理的材料则为衬里的施工与维护过程带来诸多便利。

（3）保证壳体壁温处于正常工作温度同样会延长装置的使用寿命，在已知再生烟气露点的情况下，确保壳体壁温始终高于露点，避免壳体壁温受烟气影响导致的开裂现象。

（4）再生器壳体材料的选择与维护则以抗腐蚀性为基本原则，在选择耐腐蚀材料的同时通过涂抹防护层等形式加强壳体材料的抗腐蚀能力。涂抹防护层措施同样适用在装置的管道设备部位，可有效避免外界有害气体的腐蚀影响。

（5）在装置检测体系中设置耐腐蚀性验证环节，通过控制变量等试验方法验证不同条件对装置的腐蚀影响，制定防腐计划并处理腐蚀隐患因素，从而达到延长装置使用寿命和长周期运行的目的。

2.3 严格执行机组安装规范，提升机组性能

催化裂化装置工作在大型机组中，需要保证机组内部结构和工作环境的稳定性。

（1）维护过程中应建立规范、严格的监测机制，实时监测机组中所有设备的工作参数是否正常、稳定，及时调整参数异常的设备工作状态，降低工作参数的变化频率。

（2）合理控制催化剂浓度能够避免烟道尾燃现象，避免烟机中积存大量固体颗粒。

（3）企业还应建立专业的机组维护部门，对装置所在机组进行全天不间断维护，及时响应机组故障并快速维护，降低机组异常对装置的影响。

2.4 维护电气设备

催化裂化装置中的电气设备受电压、蒸汽品质等因素影响较大，在电气设备维护过程中需要控制设备运行时的电压因素，在保证工作电压合适稳定的基础上避免油浆泵、主风机等设备工作异常。控制蒸汽品质则避免装置中汽轮机低效工作，在延长汽轮机寿命的同时达到装置长周期工作的效果。

2.5 维护装置特殊设备

（1）对阀门设备的维护涉及阀板、滑阀、阀杆等多个部件：以降低冲刷磨损因素为目的合理设置阀板开度，并通过引入孔板方式降低阀杆的磨损程度，在选择阀杆时注意组成材料，高质量的合金材料对应较强的抗磨损能力以及更加紧密的结构；安装阀门时严格按照技术标准，保证阀门滑道形变正常。

（2）催化裂化装置的液压动力体系与液压油关系密切，检测液压油质量并确保通过液压动力体系的液压油质量过关，避免劣质液压油影响液压动力系统工作效率。

（3）保证烟气膨胀节或管壁温度则提升其抗腐蚀能力，避免由于低于烟气露点造成的烟气冷凝腐蚀管壁现象。

3 材料或技术选择建议

（1）衬里。衬里质量是保证催化裂化装置、提升长周期运行水平的关键因素，而衬里材料则是决定衬里质量的根本因素。常见的衬里是单/双层无龟甲网衬里，近年来钢丝纤维型衬里使用广泛。结合各种衬里的使用经验，单层无龟甲网衬里多应用于催化裂化装置的薄弱部位（发挥其耐高温特性）以及装置的开口接管等部位。设备应用的衬里材料一般是不同的，如再生器、外取热器等设备采用无龟甲网单层衬里，有龟甲网衬里则应用在沉降器等设备，易磨损部位则应选择耐磨性单层衬里。

常见的衬里材料一般利用两种胶粘剂。其中，胶粘剂为磷酸盐的衬里材料耐磨损性能较强且维护方便，在常温条件下可快速固化并与钢板牢固粘结，缺陷在于施工性能差；胶粘剂为纯铝酸钙水泥的胶粘剂则具备良好的施工性能，但温度承受能力与粘结能力较前一种衬里明显偏弱。实际使用中多采用隔热耐磨性能良好的单层衬里。

（2）油浆泵。油浆泵工作环境复杂且比较恶劣，近年来全衬里双壳体油浆泵广泛应用在催化裂化装置体系中并获取良好效果。该油浆泵本身具备耐高温、降低油浆泄漏概率等优点，从而避免因油浆泄漏引发的失火危险，并确保油浆循环的长期稳定运行。该油浆泵的预热线采用抗磨性较高的材料制成，避免因预热线磨损造成的降低预热效果现象。新型油浆泵的防泄漏体系中包括限流孔板、双阀门等，在避免油浆泄漏的同时还可以降低结焦现象。

（3）变频技术。催化裂化装置机泵设施正常工作下会消耗大量电能，成为降低装置长周期运行能力的潜在因素。利用变频技术则可以降低机泵工作中的磨损与摩擦，并降低机泵工作中可能的泄漏情况。相关研究表明，机泵工作结合变频技术电能消耗量仅为原来的30%～40%，有显著降低能耗、简化维护工作、提升机泵运行性能等特点。

（4）油雾润滑技术。油雾润滑本质属于供油模式，核心原理是通过适当加压将油雾转化为细小颗粒。油雾经过机泵润滑的加压处理后被气化为浅薄的润滑油膜并覆盖在金属表面，从而起到金属保护层、降低轴承故障的作用。应用润滑技术还能提升润滑油的使用效率，从而降低催化裂化装置润滑成本。

（5）阀门。包括焊接阀和全焊接蝶阀两种阀门：焊接阀能提升阀门与管线的连接紧密性并显著降低蒸汽泄漏现象，进而提升锅炉系统的工作性能；全焊接蝶阀则应用在烟机入口处，适应烟机高温、高粉尘、热力大等相对复杂的工作环境。

（6）在线清洗技术。催化裂化装置的长周期运行对设备清洗提出了更高要求，采用在线清洗方式可以兼顾设备维护与稳定运行的双重要求。在线清洗前应用液酸和缓蚀剂合理配置清洗剂，清洗过程中则注意合理控制清洗液用量，避免过量使用腐蚀管束。在线清洗方式可以显著提升设备冷却能力，并且满足装置长周期的工作需要。

（7）在线维修技术。催化裂化装置的长周期运行伴随着故障频率的提升，在积累维修经验的基础上合理选择在线维护技术则实现不停工状态下的设备维护。例如，在维护关联设备任务中通常选择带压开孔与封堵技术，在保证装置维修质量的同时满足装置长周期运行的需求。