RFCC裝置沉降器深度改造技術(shù)

張 東，吳 俊，王 超

中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266300

新疆烏魯木齊石化公司（以下簡(jiǎn)稱烏石化）150萬t/a重油催化裂化裝置（簡(jiǎn)稱RFCC）1993年由北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，1995年投產(chǎn)，并于1998年和2004年先后進(jìn)行了兩次改造。裝置原設(shè)計(jì)使用50%直餾蠟油、40%減壓渣油、10%焦化蠟油的混合原料，并兼顧常壓渣油，主要產(chǎn)品有汽油、輕柴油、液化氣等。

新疆烏石化RFCC裝置經(jīng)過多年的運(yùn)行，隨著原料金屬（尤其是鈣）含量的上升，沉降器目前存在以下幾方面的問題：

（1）沉降器結(jié)焦現(xiàn)象嚴(yán)重，裝置事故停車時(shí)焦塊脫落，造成催化劑循環(huán)中斷，需反再系統(tǒng)卸劑清理后才能再次開車投產(chǎn)，延長(zhǎng)了事故停車的處理時(shí)間，并易引發(fā)次生事故。

（2）反應(yīng)系統(tǒng)目前工藝為FCC旋分系統(tǒng)，即反應(yīng)油氣經(jīng)粗旋分離后直接排入沉降器，再進(jìn)入頂旋，高溫反應(yīng)油氣彌漫在整個(gè)沉降器空間，在沉降器內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，且反應(yīng)進(jìn)料為重油，反應(yīng)油氣中存在一定量的未氣化油，在沉降器內(nèi)高溫環(huán)境下易附著在內(nèi)壁、旋分等設(shè)備表面上形成焦炭。

（3）沉降器消耗蒸汽量過大。

1 沉降器改造方案

為解決重催裝置中沉降器因結(jié)焦量過大而影響裝置正常生產(chǎn)的難題，各研究院對(duì)國(guó)內(nèi)裝置進(jìn)行改造，如Universal Oil Products Company（以下簡(jiǎn)稱UOP）采用VSS分離+單旋直連系統(tǒng)，中國(guó)石化工程建設(shè)公司北京設(shè)計(jì)院（以下簡(jiǎn)稱SEI）設(shè)計(jì)了常規(guī)FCC分離系統(tǒng)，中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計(jì)分公司（以下簡(jiǎn)稱CEI）設(shè)計(jì)了新工藝VQS分離系統(tǒng)。

而在新疆烏石化改造的150萬t/a重催裝置中，UOP的VSS分離+單旋直連系統(tǒng)結(jié)焦量大，西北地區(qū)原油品質(zhì)又不適合采用SEI的常規(guī)FCC分離系統(tǒng)，故決定采用CEI自主研發(fā)的VQS分離系統(tǒng)，并將與之配套的集氣室、內(nèi)提升管、旋風(fēng)分離器、重錘閥、汽提格柵、防焦蒸汽環(huán)管、汽提蒸汽環(huán)管等內(nèi)件全部進(jìn)行更換。

2 改造內(nèi)容

本次對(duì)沉降器進(jìn)行改造的主要內(nèi)容如圖1所示（改造的內(nèi)構(gòu)件在圖中已標(biāo)示為紅色）：

（1）提升管反應(yīng)器。更換外提升管①：換成內(nèi)徑1 000 mm（襯后）的提升管（原為φ1 160 mm（襯后））、進(jìn)料霧化噴嘴更換為6組KH型。更換內(nèi)提升管。

（2）沉降器：更換內(nèi)集氣室②；更換沉降器的粗旋及頂旋③，粗旋及頂旋改為防結(jié)焦的VQS直連結(jié)構(gòu)，旋風(fēng)分離器采用高效的QY型；更換內(nèi)提升管④；原汽提段人字擋板改為格柵結(jié)構(gòu)⑤；更換翼閥，換成重錘閥⑥；更換沉降器頂部防焦蒸汽盤管、中部汽提蒸汽盤管、底部流化蒸汽盤管⑦。

圖1 沉降器改造示意

3 改造施工工藝流程、吊裝參數(shù)及施工重點(diǎn)項(xiàng)描述

3.1 拆除流程

拆除流程見圖2、圖3（圖3中，按從上到下原則拆除，每種顏色的構(gòu)件作為一次吊裝）。

3.2 安裝流程

安裝流程見圖4、圖5（詳細(xì)施工步驟）。

圖2 拆除流程

圖3 拆除流程

3.3 吊裝參數(shù)確定及吊車選用

沉降器內(nèi)件重量較大，且吊裝高度較高，須合理選用吊車，本次改造內(nèi)構(gòu)件重量及推薦吊車選型見表1。

圖4 安裝流程

3.4 施工重點(diǎn)

3.4.1 模擬吊裝

改造前，查閱沉降器圖紙，與車間技術(shù)人員對(duì)接，預(yù)估沉降器內(nèi)各構(gòu)件可能掛焦的重量，確定吊車站位，應(yīng)用Navisworks軟件對(duì)關(guān)鍵內(nèi)件進(jìn)行模擬吊裝，保證吊裝安全性。

3.4.2 重點(diǎn)構(gòu)件的到貨驗(yàn)收（以重錘閥為例）

除按規(guī)范對(duì)重錘閥進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)外，重錘閥到現(xiàn)場(chǎng)后還應(yīng)進(jìn)行啟閉試驗(yàn)。使用10#槽鋼、50×4角鋼調(diào)節(jié)頂絲以及螺母制作簡(jiǎn)易重錘閥啟閉試驗(yàn)臺(tái)。制作時(shí)，保證頂部端板水平，設(shè)置預(yù)留孔，孔徑為223 mm。將重錘閥由端板下方穿入端板孔洞內(nèi)，抄平重錘閥頂面，將重錘閥與預(yù)留孔接觸部分進(jìn)行點(diǎn)焊。

將催化劑緩緩倒入重錘閥筒內(nèi)，待重錘閥閥板有開啟動(dòng)作時(shí)，停止添加催化劑，將重錘閥內(nèi)的催化劑取出，稱量。稱量完成后的質(zhì)量為3.26 kg，與標(biāo)定質(zhì)量對(duì)比，結(jié)果為合格。

3.4.3 施工方法的選擇

深度預(yù)制方案與淺度預(yù)制方案。對(duì)于圖紙及規(guī)范上數(shù)據(jù)要求嚴(yán)格的構(gòu)件，如內(nèi)提升管進(jìn)粗旋中心線的標(biāo)高、單旋出口中心線的標(biāo)高，需采用深度預(yù)制，在實(shí)測(cè)好各個(gè)需要的數(shù)據(jù)后，在預(yù)制時(shí)凈料，安裝前再進(jìn)行復(fù)測(cè)，縮短安裝時(shí)間，提高安裝精度，保證安裝質(zhì)量。沉降器內(nèi)部襯里損壞情況與結(jié)焦情況是較難預(yù)測(cè)的。在方案制訂時(shí)，對(duì)于圖紙上與沉降器器壁間隙較小的構(gòu)件，采取淺度預(yù)制方案。如汽提段格柵（格柵端部距離器壁襯里間隙為8 mm），在預(yù)制時(shí)只安裝半圈，預(yù)留半圈。

表1 吊裝參數(shù)

內(nèi)件的安裝質(zhì)量控制按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格執(zhí)行，在安裝過程中須嚴(yán)格把控安裝質(zhì)量；由于裝置工藝較新，施工過程中出現(xiàn)的問題須及時(shí)與設(shè)計(jì)和車間主管人員交流。

4 沉降器改造前后狀態(tài)對(duì)比

4.1 內(nèi)構(gòu)件結(jié)焦情況對(duì)比

本次改造后停檢，打開沉降器檢查，總體來說內(nèi)部結(jié)焦情況良好。與改造前結(jié)焦情況相比，改造效果非常好。沉降器內(nèi)部結(jié)焦情況對(duì)比如下：

（1）改造前后沉降器旋風(fēng)分離器升氣管結(jié)焦對(duì)比如圖5所示。

圖5 改造前后升氣管結(jié)焦情況

（2）改造前后沉降器器壁結(jié)焦對(duì)比見圖6。

圖6 改造前后器壁結(jié)焦情況

（3）改造前后沉降器原料油噴嘴結(jié)焦情況見圖7。改造前原料油噴嘴采用KH型單噴頭噴嘴形式，易結(jié)焦堵塞。而改造后采用噴嘴為KZ型雙噴頭噴嘴，其霧化程度高，且不容易堵塞。

圖7 新舊原料油噴嘴結(jié)焦情況

4.2 改造前后節(jié)能情況對(duì)比

蒸汽環(huán)管為新設(shè)計(jì)，更換汽提蒸汽環(huán)管、更換防焦蒸汽環(huán)管、更換流化蒸汽環(huán)管。采用新設(shè)計(jì)的環(huán)管降低了蒸汽需求量，在提高汽提效率的同時(shí)，也提高了輕質(zhì)油的產(chǎn)量，折合裝置能耗降低6.28 kgoe/t原料。汽提段蒸汽用量降低4.6 t/h，折合裝置能耗降低2.0 kgoe/t原料。蒸汽用量差值見表2。

表2 蒸氣用量差值

5 結(jié)束語

RFCC裝置是煉油廠效益的最主要來源，沉降器作為RFCC核心設(shè)備，其結(jié)焦問題的解決以及能耗的降低為RFCC裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。本次改造后，裝置三年內(nèi)未出現(xiàn)因沉降器結(jié)焦問題而導(dǎo)致事故停車的狀況。

本文介紹的施工方案可為其他煉廠改造時(shí)提供借鑒參考。

[1]高建國(guó)，曾強(qiáng)，徐占定，等.120萬t/a催化裂化裝置沉降器改造施工技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2001，26（2）：33-35.

[2]SH 3601-2009，催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)設(shè)備施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB 50474-2008，隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范[S].

[4]SH 3504-2014，石油化工隔熱耐磨襯里設(shè)備和管道施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].