催化裂解裝置的長周期運(yùn)行技術(shù)

喬永強(qiáng)(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

1 DCC工藝在當(dāng)代石油化工行業(yè)的地位

隨著石油化學(xué)行業(yè)的快速發(fā)展，我國丙烯產(chǎn)量大幅增長，但是由于丙烯的需求量激增，丙烯供給存在大量的缺口，大力發(fā)展我國丙烯生產(chǎn)技術(shù)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前丙烯的生產(chǎn)主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副產(chǎn)，全球丙烯產(chǎn)量中70%來源于蒸汽裂解，28%來源于催化裂化和2%來源于丙烷脫氫等技術(shù)，已不能滿足市場需求，因?yàn)榇呋呀饧夹g(shù)具有原料重，丙烯產(chǎn)率高的特點(diǎn)，在彌補(bǔ)丙烯市場缺口方面可助一臂之力［1］。目前我國已有多家煉廠建立催化裂解裝置，為實(shí)現(xiàn)效益最大化，保證催化裂解裝置長周期運(yùn)行是關(guān)鍵。

2 裝置概況

中海石油寧波大榭石化有限公司催化裂解裝置工藝路線反應(yīng)部分采用中國石化股份有限公司石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的以重質(zhì)烴為原料、以丙烯為主要目的產(chǎn)品、副產(chǎn)碳十粗芳烴的催化裂解(deep catalytic cracking, DCC)技術(shù)，催化劑為與DCC工藝配套設(shè)計(jì)的專用分子篩催化劑；再生部分采用燒焦罐+床層的完全再生技術(shù)；能量回收機(jī)組采用煙機(jī)—風(fēng)機(jī)—電機(jī)的三機(jī)組。

220萬噸/年DCC裝置主要包括反應(yīng)-再生、分餾、吸收穩(wěn)定、富氣壓縮機(jī)組、煙氣能量回收三機(jī)組、備用主風(fēng)機(jī)組、余熱鍋爐、再生煙氣脫氮除塵部分以及裝置邊界以內(nèi)的公用工程部分。再生煙氣脫氮除塵部分包括SCR脫硝系統(tǒng)、文丘里洗滌除塵系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)(PTU)三部分。

220萬噸/年DCC裝置公稱規(guī)模為220萬噸/年，實(shí)際進(jìn)料量為220.42萬噸/年，開工時(shí)數(shù)按8 400小時(shí)計(jì)，設(shè)計(jì)彈性為70%～110%。220萬噸/年催化裂解裝置原料為潿洲/西江常壓渣油和加氫尾油的混合原料，主要產(chǎn)品為液化氣、裂解石腦油、碳十粗芳烴、C5組分，同時(shí)副產(chǎn)干氣及油漿。干氣送至產(chǎn)品精制裝置脫硫后送往乙苯回收裝置進(jìn)一步處理；液化氣送至產(chǎn)品精制裝置脫硫脫硫醇后送往氣體分餾裝置進(jìn)一步分離；裂解石腦油送往裂解石腦油加氫裝置進(jìn)行處理；C5作為產(chǎn)品裝車外送；碳十粗芳烴可直接至罐區(qū)，用來調(diào)和船用燃料油；油漿送往延遲焦化裝置。

3 DCC工藝技術(shù)特點(diǎn)

催化裂解是在催化劑存在的條件下，讓石油烴類與催化劑接觸進(jìn)行催化裂化反應(yīng)和熱裂化反應(yīng)，是正碳離子和自由基兩種反應(yīng)機(jī)理共同作用的結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴，同時(shí)兼產(chǎn)輕質(zhì)芳烴的過程［2］。由于催化劑的存在，催化裂解反應(yīng)過程會(huì)受到催化劑性能的影響，從而影響到產(chǎn)品的分布，所以催化劑的選型也相當(dāng)重要。

4 影響DCC裝置長周期運(yùn)行的因素

催化裂化裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行直接關(guān)系著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的前期保障，所以裝置能否長周期平穩(wěn)運(yùn)行是整個(gè)行業(yè)一直在摸索探討的話題。影響催化裂解長周期運(yùn)行的因素有很多，大致總體主要集中在工藝、設(shè)備、儀表和操作方面，本裝置自運(yùn)行以來主要影響因素有大機(jī)組故障、滑閥故障、儀表故障、操作等。

5 采取的技術(shù)措施

5.1 原料性質(zhì)優(yōu)化

受原油及上游裝置影響，DCC裝置原料性質(zhì)變化較頻繁，為應(yīng)對(duì)性質(zhì)變化對(duì)裝置操作帶來的不利影響，采用常壓渣油與加氫尾油配比的變化混合進(jìn)料，以保證原料性質(zhì)在較小范圍內(nèi)變化不至于過重。原料加工量的變化。受上下游裝置影響，原料加工量經(jīng)常變化，采用增降量緩慢進(jìn)行，同時(shí)配合分餾塔底液位控制，合理調(diào)節(jié)油漿回?zé)捔?，以保證兩器熱平衡，再生溫度平穩(wěn)，外取熱產(chǎn)汽平穩(wěn)。

5.2 優(yōu)化操作

保證旋分線速在最佳工況。原料加工量變化的影響，將會(huì)造成旋風(fēng)分離器入口線速的變化，為保證旋風(fēng)分離器入口線速在最佳工況下運(yùn)行，采用調(diào)整反應(yīng)器壓力的高低及增降反應(yīng)器注入總蒸汽量的大小來保證旋風(fēng)分離器入口線速在最佳工況下運(yùn)行。

靈活調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度及反應(yīng)器三反藏量，受后續(xù)處理能力的影響，及時(shí)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度及三反藏量的大小來調(diào)節(jié)產(chǎn)品方案，以滿足正常運(yùn)行。

平穩(wěn)再生器出口溫度。受原料性質(zhì)影響，再生器溫度變化較大，為保證出口溫度平穩(wěn)不超溫，操作中采用原料配比的變化及油漿回?zé)捔康拇笮?，以及外取熱器取熱量的大小，再生器加入一氧化碳助燃劑措施，保證再生器溫度平穩(wěn)不超溫，催化劑循環(huán)平穩(wěn)，煙機(jī)入口溫度平穩(wěn)。

油漿系統(tǒng)采用分餾塔低液位控制，大循環(huán)量，減少油漿在分餾塔底停留時(shí)間，保證油漿管線較高線速，并在泵入口管線加入油漿阻垢劑，為防止油漿泵備用泵入口管線因長時(shí)間停泵導(dǎo)致催化劑粉塵沉積，造成管線結(jié)焦，采用油漿泵短周期切換，以確保油漿系統(tǒng)運(yùn)行正常。

DCC裝置催化劑循環(huán)量比較大，在運(yùn)行中存在斜管流化不好，振動(dòng)較大造成斜管推動(dòng)力波動(dòng)較大，為改善這個(gè)問題，通過調(diào)整斜管松動(dòng)點(diǎn)松動(dòng)介質(zhì)流量及位置，斜管振動(dòng)有明顯改善，減少了斜管推動(dòng)力的較大波動(dòng)，以保證反應(yīng)溫度平穩(wěn)。

5.3 設(shè)備管理

三機(jī)組、氣壓機(jī)、汽輪機(jī)是DCC裝置的核心設(shè)備，機(jī)組的運(yùn)行狀況直接影響裝置的正常運(yùn)行，所以保證機(jī)組的正常運(yùn)行是保證裝置長期平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

5.3.1 強(qiáng)化三機(jī)組管理

定期檢查各運(yùn)行參數(shù)，儀表顯示在合理范圍，保證潤滑油壓油溫在合理范圍。操作中主風(fēng)機(jī)提降風(fēng)量緩慢進(jìn)行。煙機(jī)采用密封蒸汽定期吹掃，改善煙機(jī)輪盤冷卻蒸汽品質(zhì)，有效避免煙機(jī)葉片結(jié)垢對(duì)煙機(jī)運(yùn)行的影響。再生器壓力操作平穩(wěn)，再生器出口溫度波動(dòng)范圍較小，減少煙機(jī)入口壓力及溫度的變化對(duì)煙機(jī)運(yùn)行的影響。

5.3.2 加強(qiáng)氣壓機(jī)組管理。

氣壓機(jī)采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，3.5 MPa過熱蒸汽作為動(dòng)力源，其主要來源為裝置自產(chǎn)與外網(wǎng)提供，在保證蒸汽品質(zhì)的前期下，受外網(wǎng)影響較大，在外網(wǎng)故障無法提供蒸汽的狀況下可以通過加大自產(chǎn)蒸汽保證汽輪機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行，避免了汽輪機(jī)緊急停機(jī)及減少了汽輪機(jī)的開停次數(shù)。

5.3.3 加強(qiáng)特閥(單動(dòng)滑閥，雙動(dòng)滑閥)管理

由于反再系統(tǒng)溫度較高，對(duì)于控制柜元件受高溫影響，采用夏季降溫措施，定期檢查特閥液壓油泵，檢查特閥閥體與液壓系統(tǒng)連接器是否松動(dòng)，保證運(yùn)行正常。

5.3.4 科學(xué)操作、使用膨脹節(jié)

反再系統(tǒng)斜管膨脹節(jié)是消除熱脹冷縮及斜管振動(dòng)的關(guān)鍵，為保證膨脹節(jié)長周期運(yùn)行，操作中采用調(diào)節(jié)斜管松動(dòng)減少斜管振動(dòng)，同時(shí)在提降量過程中盡量避免溫度的大幅度變化引起膨脹節(jié)損壞。

5.3.5 定期維修冷換設(shè)備

裝置中使用冷卻器較多，循環(huán)水系統(tǒng)冷卻器定期檢查流速及出口放空是否帶油，冷卻器長時(shí)間使用由于水質(zhì)問題會(huì)造成表面結(jié)垢，造成換熱效率下降，為提高冷卻器換熱效率，定期在不影響工藝操作的前提下進(jìn)行換熱器反沖洗，提高了換熱效率，效果比較明顯。

5.3.6 科學(xué)操作油漿泵

油漿泵是DCC裝置關(guān)鍵設(shè)備，油漿系統(tǒng)中含有催化劑粉塵，對(duì)設(shè)備及管線的磨損比較嚴(yán)重，如果催化劑含量較高，將會(huì)造成管線及設(shè)備磨穿、結(jié)焦，使裝置被迫停工，為保證油漿系統(tǒng)運(yùn)行正常，減少催化劑含量，就要保證反應(yīng)器旋風(fēng)分離器正常運(yùn)行并且最好在最佳工況下運(yùn)行，同時(shí)也要通過產(chǎn)品油漿送出裝置。分流塔底油漿系統(tǒng)管線較長，機(jī)泵入口管線較長，長時(shí)間停泵將會(huì)造成入口管線中催化劑沉積較多，造成管線結(jié)焦或者啟泵過程中超電流甚至損壞設(shè)備，采用備用泵短時(shí)期切換，充分預(yù)熱，啟泵后緩慢開閥提量，逐步將入口管線中所沉積的催化劑帶出。同時(shí)為降低油漿系統(tǒng)催化劑含量，采用加大油漿外甩量，將系統(tǒng)中高含量催化劑盡快送出，減少對(duì)設(shè)備的損壞，由于切泵之后油漿系統(tǒng)催化劑含量較高，油漿回?zé)拰?huì)將大量的催化劑粉塵帶入反應(yīng)器，進(jìn)入再生系統(tǒng)會(huì)造成煙機(jī)入口粉塵濃度升高，影響煙機(jī)的正常運(yùn)行，所以在油泵切換后盡量降低油漿回?zé)捔俊?/p>

6 結(jié)語

催化裂解技術(shù)對(duì)石油化學(xué)行業(yè)發(fā)展具有重要意義，有很好的發(fā)展前景。從目前市場的發(fā)展形勢(shì)來看，石油化學(xué)行業(yè)趨于集中大規(guī)?；?，伴隨著操作難度相應(yīng)加大，為實(shí)現(xiàn)效益最大化，裝置長周期運(yùn)行是關(guān)鍵。只有通過工藝技術(shù)不斷更新優(yōu)化，設(shè)備精細(xì)化管理，培養(yǎng)高技術(shù)人員等方面努力，才能實(shí)現(xiàn)裝置的長周期運(yùn)行。