淺析反再系統(tǒng)兩器互竄現(xiàn)象，原因及解決對策

魏翔 賈鵬飛 韓曄 楊小燕（中國石油天然氣股份有限公司華北石化分公司 062552）

一、催化裂化的重要性

我國石油資源中，原油大部分偏重，輕質(zhì)油品含量低，這就決定了我國煉油工業(yè)必須走深加工的路線。催化裂化是煉廠獲取高效益的一種重要方法，在煉油工業(yè)中占有極其重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，截止上世紀(jì)末，我國催化裂化能力達(dá)66Mt/a，占一次加工能力的38%，居世界第二位。隨著技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟效益還將不斷提高，催化裂化已成為我國煉油工業(yè)的支柱。

二、催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)

1.反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝原理

催化裂化反再系統(tǒng)是原料油經(jīng)進料噴嘴霧化后，在一定溫度、壓力下，通過與高溫催化劑的混合發(fā)生裂解等反應(yīng)，生成油氣。期間發(fā)生的反應(yīng)眾多且復(fù)雜，目前科學(xué)界比較認(rèn)同的反應(yīng)原理是正碳離子反應(yīng)。

2.反應(yīng)再生系統(tǒng)生產(chǎn)流程

某催化裂化裝置采用同軸單段逆流再生重油催化裂化。將蠟油、脫瀝青油、冷渣和熱渣引進裝置，混合后進入原料油緩沖罐，由泵抽出，經(jīng)換熱器加熱至200℃左右與回?zé)捰突旌希?jīng)原料油霧化噴嘴進入提升管反應(yīng)器反應(yīng)段，與690℃高溫催化劑接觸完成原料的升溫、汽化及反應(yīng)，515℃左右的反應(yīng)油氣與待生催化劑在提升管出口經(jīng)兩組粗旋風(fēng)分離器快速分離，油氣經(jīng)四組單級旋風(fēng)分離器進一步除去攜帶的催化劑細(xì)粉后離開沉降器，進入分餾塔；表面覆蓋有焦炭的待生催化劑離開粗旋后，與來自沉降器單級旋風(fēng)分離器回收的催化劑一起進入汽提段，通過汽提蒸汽逆流接觸以汽提催化劑所攜帶的油氣，汽提后的催化劑沿待生立管下流，經(jīng)待生塞閥并通過套筒出口的分配器進入再生器密相床，在700℃左右的再生溫度、富氧及CO助燃劑的條件下進行逆流完全再生。燒焦過程中產(chǎn)生的過剩熱量由外取熱器和過熱管式內(nèi)取熱取走。經(jīng)再生器再生后的催化劑通過再生斜管，單動滑閥進入提升管底部，開始新的循環(huán)。

3.催化裂化反應(yīng)-再生系統(tǒng)兩器互竄

兩器互竄是催化裂化裝置事故中非常嚴(yán)重的一種，它是指沉降器中的油氣竄入再生器中，或再生器中的煙氣直接進入沉降器中，與高溫油氣相接觸，使油氣燃燒，在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生閃爆，發(fā)生嚴(yán)重事故。

三、反應(yīng)-再生系統(tǒng)兩器互竄的具體現(xiàn)象、原因及對策

1.事故現(xiàn)象

反再系統(tǒng)是催化裂化裝置的靈魂，一旦出現(xiàn)事故，會造成整套裝置操作波動。兩器發(fā)生互竄時，可在裝置的操作中反應(yīng)出來，會出現(xiàn)以下情況：

（1）反再系統(tǒng)中沉降器藏量波動較大，不易控制，與沉降器藏量相關(guān)聯(lián)的單旋料腿藏量及密度，用來控制沉降器藏量的待生塞閥開度也會有顯著變化且偏離正常值。

（2）氣壓機入口流量大，壓力高?？膳袛嘞到y(tǒng)中有大量氣體竄入。

（3）在互竄位置附近伴隨著油氣的燃燒必然會形成高溫區(qū)域，同時，伴隨著催化劑的泄漏，在漏點處附近的密度也必然有變化。所以一旦互竄，沉降器溫度，再生器溫度，再生器密度等參數(shù)都會有明顯變化。

（4）對于同軸式反應(yīng)再生器，待生立管和套筒密度也會有變化。當(dāng)沉降器或待生立管因為有漏點而出現(xiàn)互竄現(xiàn)象時，待生立管和套筒的密度內(nèi)會因為煙氣的進入而使密度變小。

2.事故原因

當(dāng)催化裂化反應(yīng)出現(xiàn)問題時，我們只能對現(xiàn)象進行初步分析，然后根據(jù)經(jīng)驗做出判斷，最后只有進入裝置內(nèi)部，全面檢查才能得出最終的結(jié)果。原因分為以下幾點：

（1）沉降器藏量儀表失靈。當(dāng)藏量在高位失靈時，會誤導(dǎo)控制沉降器藏量的塞閥開度，最終導(dǎo)致沉降器真實藏量為零造成兩器互竄。

（2）兩器差壓控制不當(dāng)。兩器壓差是反應(yīng)—再生部分的關(guān)鍵控制參數(shù)，當(dāng)差壓過高或過低時都會影響催化劑在裝置內(nèi)的流動，進而影響沉降器料位，嚴(yán)重偏離正常值時導(dǎo)致兩器互竄。

（3）對同軸式反應(yīng)再生器系統(tǒng)而言，沉降器和待生立管出現(xiàn)漏點也會導(dǎo)致兩器互竄。因為同軸式單段逆流再生器汽提段和待生立管松動設(shè)施復(fù)雜，再生器高溫環(huán)境下的引壓管往往會出現(xiàn)拉壞現(xiàn)象，從而造成裝置內(nèi)局部溫度超高，致使結(jié)構(gòu)損壞，最終導(dǎo)致漏點出現(xiàn)。

（4）待生塞閥、再生滑閥卡澀、控制失靈。待生塞閥、再生滑閥在實際操作中可能出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，從而造成催化劑循環(huán)量無法調(diào)節(jié)，使催化劑藏量無法控制，最終導(dǎo)致兩器互竄。

（5）金屬腐蝕導(dǎo)致反應(yīng)器損壞。在反應(yīng)器內(nèi)高溫環(huán)境下金屬容易出現(xiàn)氧化脫碳反應(yīng)，脫碳結(jié)果使金屬表面的固溶碳減少，甚至成為純鐵體。既影響了金屬的機械強度，也降低了金屬表面的硬度和疲勞極限。

此外，助燃劑的加入會使再生器溫度提高，煙氣中一氧化碳減少，二氧化碳和氧卻增加，因而引起更嚴(yán)重的氣體腐蝕。

3.經(jīng)驗教訓(xùn)及對策

根據(jù)上述分析，結(jié)合催化裝置的實際情況，提出以下幾點建議：

（1）注意觀察儀表之間的相互關(guān)系。很多測量儀表的結(jié)果是相互關(guān)聯(lián)的，儀表失靈與否除其自身顯示數(shù)值變化失常，還可根據(jù)相關(guān)儀表數(shù)值變化來進行判斷。搞清各個參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系有助于我們迅速發(fā)現(xiàn)儀表失靈與否，從而及時處理，避免事故的發(fā)生。

（2）嚴(yán)格控制兩器差壓。兩器差壓是反再系統(tǒng)操作的核心參數(shù)，非常重要，尤其在事故狀態(tài)下，兩器差壓是調(diào)節(jié)沉降器藏量的重要手段，要嚴(yán)格控制，操作人員應(yīng)加強學(xué)習(xí)交流，充分掌握在各種特定條件下的操作參數(shù)。使反應(yīng)平穩(wěn)的進行，一旦出現(xiàn)事故能夠迅速處理。

（3）對于已經(jīng)損壞的襯里要及時修復(fù)，出現(xiàn)過的漏點要加強檢查，尤其注意器壁擋板之間焊道質(zhì)量，保證無焊縫。

（4）在檢修時發(fā)現(xiàn)松動風(fēng)線有一定的損壞，建議改進風(fēng)線結(jié)構(gòu)和引壓設(shè)計，防止風(fēng)線附近產(chǎn)生旋流，磨壞器壁，加強數(shù)據(jù)監(jiān)測，增加交流學(xué)習(xí)，提高技術(shù)水平，提高責(zé)任心，杜絕此類事故的發(fā)生。

[1]林世雄，石油煉制工程石油工業(yè)出版社，1988.

[2]馬伯文，催化裂化裝置技術(shù)問答（第二版）中國石化出版社，2005年1月.

[3]劉英聚，張韓等，催化裂化裝置操作指南中國石化出版社，2005年7月.