浅析催化装置两器热点产生原因及解决措施

陈猛

（大庆宏伟庆化石油化工有限公司，黑龙江 大庆 163000）

1 催化裂解两器的基本情况

裂解装置两器主要是指反应器和再生器，本装置再生器总高47.4m，反应器总高51.8m，由中国石油第七建设公司承建。两器的主要任务是完成原料油的转化。原料油通过反应器与催化剂接触并反应，不断输出反应产物，催化剂则在反应器与再生器之间不断循环，在再生器通入空气烧去催化剂上的积炭，恢复催化剂的活性，使催化剂能够循环使用。烧焦放出的热量又以催化剂为载体，不断带回反应器，供给反应所需的热量，过剩的热量由专门的取热设施取出进行利用。

大庆宏伟庆化公司裂解装置两器易产生热点部位衬里结构形式，如表1。

表1

2 易产生热点的部位及原因

两器热点即为两器外壁实测温度超出器壁材质能够承受的温度。裂解装置在运行过程中出现的局部过热主要分布在以下几个位置：外循环管、外循环管与再生器连接处、一段再生斜管、二段再生斜管及下部虾米腰、一段待生斜管人孔的短节、二段再生斜管引压管、二段斜管膨胀节，外取热脱气线等部位。热点产生主要有以下几点原因：（1）衬里施工不佳出现裂缝或脱落；（2)设备膨胀不均，导致衬里发生龟裂；（3）局部涡流冲刷比较剧烈导致衬里脱落；（4）设备内松动点周围催化剂流动比较紊乱，导致局部冲刷剧烈；（5）引压管伸入设备内部,导致衬里不完整，可能存在裂缝；（6）衬里烘干不当，导致衬里性质变化或出现鼓包，裂纹；（7）两器转剂速度过快，导致温升速率大，器壁与衬里膨胀严重不一致，最终衬里脱落，出现热点。

3 热点产生危害

热点产生导致两器器壁材质失去强度，材质碳化，如果催化剂直接冲刷器壁会导致冲刷腐蚀、磨穿器壁、装置停工、严重会危及人员生命安全。

4 热点避免的几点措施

（1）加强两器衬里施工的质量管控。首先选用的衬里施工企业要有健全的质量管理体系，成熟的衬里施工队伍，并有所承担工作内容相应的建筑业企业资质等级和安全生产许可证；质量管控主要在于衬里施工过程中金属表面处理、锚固钉的安装、衬里混凝土的搅拌、衬里施工、施工缝的处理、特殊部位的衬里施工、养护等环节应符合设计文件GB50471-2008、SH/T3609-2011及相关规定要求；金属表面除锈应采用喷砂除锈，局部可采用动力工具除锈。除锈后应将作业表面清理干净并防止雨淋。焊后需要热处理的设备，应在热处理前将锚固钉焊接完毕。双层侧拉型圆环的柱形螺栓应与器壁满焊，并应与器壁垂直，其侧拉环应应在隔热衬里施工后安装。施工环境的温度要求，衬里材料的施工环境温度一般应维持在5～35℃。若环境温度在正负5℃之间，干料应存放在取暖间内，并要求使用热水拌料，拌合的温度要在10℃以上；若温度在30℃以上，施工则注意降温或在技术人员指导下掺加缓凝剂。施工时用水要求，施工用水应选用新鲜、干净的水源。pH值6.5～7.5。衬里加水应有专用的量具，加水量应根据现场的温度、湿度、运输距离和施工的工艺进行调整，但不得超过产品使用技术条件规定的范围，加水量见表2（参考）。

表2

衬里搅拌要求，衬里混凝土的搅拌必须使用强制搅拌机，衬里材料预混1分钟后加水，加水搅拌时间为3～4分钟，搅拌成生面团或油灰状即可，对于掺和钢纤维的衬里材料，钢纤维要求在干料预混时均匀撒在材料内。制作衬里的要求，当浇注施工时，模板使用涂油铁模或有隔水层的木模，采用振动棒振动，振动时间不可过长，防止分层，应连续施工，如中断施工则接缝处应修成台阶状。当涂抹施工时，将搅拌好的衬里材料用力压入模具内，捣实使密度均匀，厚度一致，表面平整，无麻面及裂缝。施工完毕，48小时后脱模，衬里在自然通风中湿养护48小时后，即可进行烘干处理。衬里材料的可施工时间为30分钟左右，已经凝结的料块不能再加水搅拌使用。不同牌号的衬里材料不能混合搅拌使用。锚固钉的种类、型号和材质应符合设计文件要求，并且在焊接到设备上前应抽样测定化学成分。衬里施工前要求对衬里试块报检。最后还要要求衬里料生产企业向用户提供衬里的各项性能的书面保证，内容至少包括衬里的性能指标，以高耐磨衬里为例（如表3）。

表3 主要衬里材料的性能指标

（2）注重开停工的温度控制保证衬里烘干质量。严格按照装置两器升温曲线进行升温，开工升温曲线中115℃恒温24小时，升温至320℃需要10个小时，320℃恒温20小时，再次升温540℃需要10个小时，然后540℃恒温7小时，要求升温曲线一般以沉降器汽提段温度为基准，其余为烧焦罐底部温度、再生器稀相下部温度,炉膛温度不得大于900℃，转剂时温升速度要求每分钟≤15℃、每小时≤150℃、转剂时烧焦罐温度控制550～600℃，要有合理的升温速率、充足的恒温时间，以确保衬里不出现质量缺陷。

（3）提高两器热点日常管理。两器热点的日常管理从以下几个方面着手：①监测人员：值班人员负责每天的两器热点监测，班组操作人员负责每周三两器热点温度监测工作。班组实施温度监测的人员要求相对固定，每班组的班长或反应人员。②监测点：两器热点台账的监测点，其余随机选择监测点。若随机监测点出现温度较高的，应及时记录在台账的随机点处，并汇报车间值班。（两器外表面涂刷为变色有机漆，对颜色变白部位重点注意并监测）。③监测仪器：统一使用3M DROP测温枪，以增加数据的可比性。④监测分析：设备管理人员对两器热点使用热成像仪进行监控，并每个月出具两器热点监测报告对热点变化情况进行整体分析。⑤监测标准：根据所测温度将热点分为三个等级，并评价为监测、重点监测、不允许运行三种状态。通过日常的热点管理能够及时发现热点并通过监测报告进行对比分析，可以有效进行制定整改方案消除热点。

5 结语

裂解装置两器热点的产生，严重影响装置的安全平稳生产，只有加强两器衬里施工质量，严格按照装置两器升温曲线进行升温，保证衬里的完好性，同时，加强两器热点日常检查和分析，才能保证装置的长周期平稳运行。