重油催化裝置襯里損壞原因分析及整改措施

摘要圍繞襯里運(yùn)行及損壞原因分析這一中心，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，提出解決辦法，并在下一周期檢修中采取必要措施加以改進(jìn)，提高襯里的運(yùn)行水平，從而保證裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

關(guān)鍵詞襯里;再生器;沉降器;長(zhǎng)周期

中圖分類(lèi)號(hào)TE6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)121-0040-02

隨著國(guó)內(nèi)催化裂化工藝的日益成熟完善，催化裝置檢修周期不斷的延長(zhǎng)，追求裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行已成為各煉油廠普遍的目標(biāo)。目前催化裝置運(yùn)行通常以3年為1周期，部分煉廠催化裝置運(yùn)行周期延長(zhǎng)至4年，長(zhǎng)周期的裝置運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行提出了更高要求。那么襯里作為再生器的重要部分，其運(yùn)行的好壞也將直接影響到裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。近年來(lái)，由于常減壓裝置的減壓深拔，使得重油催化裝置的原料更重，導(dǎo)致再生溫度提高，再生器內(nèi)及其主要斜管襯里破壞也越趨嚴(yán)重。每次裝置檢修都要投入大量的人力、財(cái)力修補(bǔ)這些損壞的襯里，有時(shí)在生產(chǎn)中期，就出現(xiàn)局部外壁過(guò)熱現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著生產(chǎn)的正常運(yùn)行。本文就大慶石化分公司煉油廠重油催化一車(chē)間2007年裝置檢修后反再系統(tǒng)襯里運(yùn)行情況進(jìn)行分析，找到設(shè)備過(guò)熱點(diǎn)頻發(fā)的原因，并對(duì)此提出整改意見(jiàn)。

1反再系統(tǒng)襯里結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)選用

1)沉降器。沉降器采用雙層龜甲網(wǎng)隔熱耐磨襯里，未采用無(wú)龜甲網(wǎng)單層隔熱耐磨襯里。因?yàn)闊o(wú)龜甲網(wǎng)單層隔熱耐磨襯里易產(chǎn)生裂縫，在運(yùn)行過(guò)程中，沉降器內(nèi)油氣會(huì)沿著襯里裂縫滲透到器壁，在冷卻過(guò)程中結(jié)焦，油氣結(jié)焦體積膨脹，累積到足夠的力量就會(huì)引起襯里脫離，破壞襯里結(jié)構(gòu)。而有龜甲網(wǎng)的加強(qiáng)和隔離，不會(huì)產(chǎn)生上述情況，且沉降器操作溫度較低(<500℃)，龜甲網(wǎng)結(jié)構(gòu)能很好的適應(yīng)其操作條件。

2)再生器。再生器、外取熱器、燒焦罐采用無(wú)龜甲網(wǎng)單層隔熱耐磨襯里。該襯里由Ω型錨固釘、隔熱耐磨襯里組成。襯里既有一定的強(qiáng)度和耐磨性，又具有隔熱功能，整體性好，在隔熱耐磨襯里中摻入鋼絲纖維，以增強(qiáng)襯里的抗裂紋性能。襯里中的Ω型錨固釘按照菱形排列，互不牽連，在錨固釘頂端裝有厚度約1mm的塑料帽，低于200℃時(shí)融化，用以吸收錨固釘?shù)臒崤蛎洝?/p>

3)油氣管線(xiàn)和提升管。油氣管線(xiàn)和沉降器一樣，內(nèi)部容易結(jié)焦，因此，襯里結(jié)構(gòu)宜采用雙層龜甲網(wǎng)隔熱耐磨襯里。斜管、提升管襯里結(jié)構(gòu)宜采用雙層龜甲網(wǎng)隔熱耐磨襯里，可以有效防止襯里脫落而造成的裝置停工事件的發(fā)生。2009年，由于裝置改造，待生斜管、提升管汽提段、一反均采用側(cè)拉圓環(huán)型保溫釘。裝置的設(shè)備的主要工藝參數(shù)和內(nèi)部襯里結(jié)構(gòu)如表1所示。

2襯里現(xiàn)狀

2007年7月19日我裝置停工檢修，8月22日開(kāi)工，整個(gè)裝置反再系統(tǒng)運(yùn)行良好，但是很快就出現(xiàn)了局部襯里過(guò)熱，主要集中在以下幾個(gè)部位。

3兩器系統(tǒng)襯里超溫運(yùn)行分析

1)煙氣催化劑工藝流程簡(jiǎn)介。工作介質(zhì)流程情況為680℃的由燒焦產(chǎn)生的煙氣及所攜帶的少量催化劑大部分自再生器頂部排出至三旋，經(jīng)三旋分離后，含有少量催化劑粉末的煙氣自三旋頂部一路至煙機(jī)，一路經(jīng)雙動(dòng)滑閥至降壓孔板后至煙囪(或余熱鍋爐再至煙囪)排出，三旋分離出的催化劑粉末及部分煙氣經(jīng)V105催化劑貯罐沉降后，再經(jīng)四旋分離催化劑粉末后至臨界流速?lài)娮觳⑷虢祲嚎装搴鬅煹?再生器內(nèi)再生后的催化劑經(jīng)再生立斜管至提升管反應(yīng)器底部，由預(yù)提升干氣攜帶上升與油氣匯合反應(yīng)后，油氣經(jīng)油氣大管道至分餾塔，反應(yīng)后的待生催化劑經(jīng)待生斜管進(jìn)入再生器底部與主風(fēng)混合燒焦再生后再返回反應(yīng)器;部分煙氣催化劑在經(jīng)由外取熱器上斜管進(jìn)入外取熱器，催化劑自外取熱下斜管落回再生器底部，煙氣自外取熱器煙氣返回管返回再生器中部;部分催化劑煙氣由再生器中部經(jīng)外循環(huán)管至再生器底部。(如圖1、圖2)

2)兩器系統(tǒng)超溫過(guò)熱及泄漏機(jī)理分析。從表2和圖1上可以看出，兩器系統(tǒng)過(guò)熱超溫故障主要有三種表現(xiàn):(1)無(wú)襯里內(nèi)部溫度接近設(shè)計(jì)溫度，表現(xiàn)不正常。(2)有局部襯里外壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)壁溫未泄漏。(3)有局部襯里外壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)壁溫進(jìn)而泄漏。第一種情況由于沒(méi)有襯里而內(nèi)部溫度較高，直接原因應(yīng)該是內(nèi)部操作條件和工況的變化引起的。第二種情況說(shuō)明局部?jī)?nèi)部隔熱耐磨襯里有裂紋串氣。第三種情況說(shuō)明局部?jī)?nèi)部隔熱耐磨襯里損壞脫落，催化劑流動(dòng)直接沖刷磨損導(dǎo)致器壁減薄泄漏。襯里結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4襯里損壞要因分析及處理結(jié)果

通過(guò)裝置襯里運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，出現(xiàn)過(guò)熱及異?，F(xiàn)象主要集中在以下幾個(gè)方面:

1)催化劑流動(dòng)沖刷磨損。催化劑在系統(tǒng)中始終處于流動(dòng)的狀態(tài)，或在煙氣帶動(dòng)下、或在松動(dòng)風(fēng)帶動(dòng)下、或在蒸汽帶動(dòng)下、或在干氣帶動(dòng)下，在壓力作用下在設(shè)備或管道內(nèi)部快速流動(dòng)，不斷地沖刷

著內(nèi)襯里的耐磨層，逐漸使襯里內(nèi)表面粗糙甚至缺損，當(dāng)襯里內(nèi)部有缺陷時(shí)，攜帶催化劑的氣體就會(huì)穿過(guò)空隙或裂紋進(jìn)入到襯里與器壁的中間，高溫介質(zhì)引起器壁超溫過(guò)熱，一旦形成回路貫通，就會(huì)逐漸沖刷磨損器壁，最后導(dǎo)致器壁減薄甚至磨穿泄漏。降壓孔板后煙道的過(guò)熱就是煙氣催化劑直接沖刷的結(jié)果。

2)龜甲網(wǎng)焊接不規(guī)范。襯里的損壞也可能是龜甲網(wǎng)損壞造成的。龜甲網(wǎng)焊接條件不好，不規(guī)范，引起焊接應(yīng)力過(guò)大，受熱后膨脹不均勻，使龜甲網(wǎng)與耐磨襯里間相互擠壓或分離出現(xiàn)鼓包或裂紋，進(jìn)而串氣超溫，并逐漸可能沖刷掉耐磨襯里，引起大面積襯里脫落，超溫嚴(yán)重，表2中第3項(xiàng)即明顯屬于此種情況。

3)保溫釘端板焊接不規(guī)范。從襯里結(jié)構(gòu)圖上可以看出，保溫釘是生根直接垂直焊接在內(nèi)器壁上的，頂部焊接端板，龜甲網(wǎng)又是焊接在端板上，所以龜甲網(wǎng)的完好不僅僅取決于自身的焊接，還受保溫釘端板焊接質(zhì)量的影響。如果保溫釘與器壁的垂直度及焊接牢固程度、保溫釘與端板的垂直度及焊接牢固程度不好，均會(huì)直接影響龜甲網(wǎng)的使用狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致龜甲網(wǎng)應(yīng)力過(guò)大或直接脫落。

4)襯里涂抹不實(shí)。由于該系統(tǒng)襯里的局部修補(bǔ)均采用手工涂抹，施工質(zhì)量不好保證，很容易出現(xiàn)不實(shí)、空洞，襯里抗沖刷、抗應(yīng)力拉伸的強(qiáng)度下降，在外界條件惡劣的情況下，襯里極易損壞，高溫催化劑煙氣進(jìn)入其中，進(jìn)而加速損壞。

5)噴管內(nèi)部連接損壞。針對(duì)提升管預(yù)提升干氣管過(guò)熱的情況，我們通過(guò)圖2可以看出，自再生斜管下來(lái)的催化劑直接落向提升管底部，沖刷噴管，很快會(huì)將噴管的連接法蘭螺栓沖刷斷，噴管會(huì)倒向再生斜管內(nèi)，法蘭的斷開(kāi)為催化劑提供了機(jī)會(huì)，催化劑會(huì)直接落入噴管內(nèi)并一直向下部沉降，到達(dá)器壁出口后與外部來(lái)預(yù)提升干氣返混打旋，沖刷管壁，造成管壁的溫度過(guò)高。

6)襯里結(jié)構(gòu)不合理。針對(duì)再生斜管出入口管道、外循環(huán)管轉(zhuǎn)彎處、雙動(dòng)滑閥變徑處的異形部位，除以上列舉的原因外，更主要的原因是襯里結(jié)構(gòu)不盡合理，這些部位本身應(yīng)力集中明顯，應(yīng)避免采用易產(chǎn)生應(yīng)力的龜甲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。下次期檢修期間應(yīng)采用受熱應(yīng)力影響較小的側(cè)拉環(huán)結(jié)構(gòu)。

5整改措施及結(jié)果

1)針對(duì)催化劑沖刷磨損我們采取外貼補(bǔ)一層與器壁等厚的不銹鋼板，先將漏堵住，再在后補(bǔ)的板表面鋪設(shè)焊接一層龜甲網(wǎng)，鋪設(shè)耐磨襯里，再在外面焊接一層不銹鋼板，即臨時(shí)外加復(fù)合器壁。待裝置停工檢修時(shí)再?gòu)氐滋幚?。臨時(shí)措施在2008年2月實(shí)施，實(shí)施后運(yùn)行良好，器壁溫度測(cè)量210℃。

2)對(duì)襯里施工原因造成的龜甲網(wǎng)焊接不規(guī)范、保溫釘端板焊接不規(guī)范和襯里涂抹不實(shí)問(wèn)題，本周期在檢修期間設(shè)專(zhuān)人對(duì)每一處襯里施工都要跟蹤檢查到位，從施工上保證襯里施工質(zhì)量;并嚴(yán)格執(zhí)行SH3531-2003標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)員對(duì)施工每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都要進(jìn)行檢查，在最終驗(yàn)收階段要填寫(xiě)兩器系統(tǒng)檢修襯里施工驗(yàn)收單，做到每一處的襯里施工質(zhì)量都合格。目前，兩器系統(tǒng)襯里運(yùn)行正常。

3)提升管預(yù)提升干氣管過(guò)熱的情況我們采取在原來(lái)白鋼板的外面再貼一層等厚的白鋼板，在操作上，將預(yù)提升干氣流量由原來(lái)的1.5t/h提高到4t/h，運(yùn)行一段時(shí)間后，還是有個(gè)別部位溫度偏高。最后停用該噴管，利用旁邊的預(yù)提升蒸汽進(jìn)行催化劑的提升，運(yùn)行后效果良好。原過(guò)熱點(diǎn)溫度由424℃降低為180℃，運(yùn)行狀況良好。

4)本次檢修我裝置的提升管與待生斜管、再生斜管均采用了新型的側(cè)拉圓環(huán)形保溫釘，有效地降低了該部位的應(yīng)力集中，襯里運(yùn)行良好，未發(fā)現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)反再系統(tǒng)襯里運(yùn)行情況的掌握及損壞原因分析，及時(shí)提出整改措施，避免事故隱患，并為設(shè)備的工藝改造和狀態(tài)維修提供依據(jù)，做到預(yù)知維修，保證裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]馬穎光.重油催化裂化裝置襯里施工與長(zhǎng)周期運(yùn)行[J].中國(guó)科技信息，2004，24.

作者簡(jiǎn)介:

雷亞軍，2003年畢業(yè)于西安石油大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師，現(xiàn)任大慶石化公司煉油廠重油催化一車(chē)間設(shè)備技術(shù)員。