RFCC裝置第一、第二再生器改造技術(shù)

張 東

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266300

烏魯木齊石化公司150萬t/a重油催化裂化裝置原由北京設(shè)計院1993年設(shè)計，1995年投產(chǎn)，并于1998年和2004年先后進(jìn)行過兩次改造。裝置原設(shè)計原料是質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%直餾蠟油、40%減壓渣油、10%焦化蠟油的混合原料，并兼用常壓渣油，主要產(chǎn)品有汽油、輕柴油、液化氣等。

現(xiàn)裝置的第一再生器（下簡稱一再）、第二再生器（下簡稱二再）的混合后再生煙氣中仍然含有大量的CO，體積分?jǐn)?shù)約為2%，對環(huán)境造成極大的污染及危害，也增加了裝置能耗。隨著國家對節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，需要對再生器進(jìn)行深度改造，通過強(qiáng)化一再燒焦及改變二再設(shè)備結(jié)構(gòu)和燒焦方式，使一再、二再均實現(xiàn)富氧完全再生?，F(xiàn)有煙氣中體積分?jǐn)?shù)約2%的CO完全燃燒，解決了CO排放造成的CO化學(xué)能量浪費和大氣污染問題，改造后中壓蒸汽增加產(chǎn)量12.5 t/h，折合為裝置能耗，相當(dāng)于降低原料能耗4.9 kgoe/t（千克標(biāo)油/噸）。

1 再生器改造的原因及思路

現(xiàn)裝置中一再貧氧再生、二再富氧再生，一再、二再煙氣混合后發(fā)生燃燒，再生煙氣中含有大量的CO，為從根本上解決高溫取熱爐及再生煙氣的問題，需要解決再生系統(tǒng)燒焦的問題。本次改造的主要思路如下：將一再、二再均改為CO完全燃燒，取消高溫取熱爐，從根本上消除再生煙氣二次燃燒造成設(shè)備超溫的可能性。

為實現(xiàn)一再、二再CO完全燃燒，一再、二再均需燒至最終定炭，故部分待生催化劑需直接送至二再。同時為了保證再生效果，需要進(jìn)一步強(qiáng)化一再、二再燒焦。一再改為完全再生后，放熱量增加，原外取熱器已無法滿足取熱要求，因此需要更換一再外取熱器。二再燒焦負(fù)荷增加較多，原二再床層燒焦已無法滿足燒焦要求。為此在原二再下方增加燒焦罐，并采取強(qiáng)化燒焦的措施，保證在較緩和的條件下完成燒焦，并增加二再外取熱器出多余熱量。一再、二再采用強(qiáng)化再生措施，在保證再生效果的同時可以緩和再生條件，適當(dāng)降低再生溫度，從而提高了反應(yīng)的劑油比和降低再生煙氣中NOx含量。

為減少改造工程量，二再上部利舊，原二再密相與新設(shè)計的燒焦罐之間采用大孔分布板結(jié)構(gòu)。

2 改造內(nèi)容

第一再生器。一再主風(fēng)分布管更換為主風(fēng)分布板，增設(shè)3層格柵及新設(shè)計待生催化劑分布器，二級旋分料腿直徑改為DN150，更換翼閥。更換一再外取熱器，新外取熱器設(shè)計取熱能力4 500萬kcal/h（正常為3 391萬kcal/h，1 cal=4.186 8 J），更換一再外取熱器汽包。

第二再生器。將二再改為快速床+湍流床燒焦方式，取消二再下部的催化劑輸送管，調(diào)整二級旋分翼閥高度。增設(shè)二再燒焦罐，燒焦罐底部設(shè)置主風(fēng)分布板，燒焦罐中部設(shè)置一再半再生催化劑分布器、二再待生催化劑分布器、二再外取熱器催化劑分布器及2層格柵，燒焦罐頂部設(shè)置大孔分布板。燒焦罐設(shè)置過熱蒸汽管。新增二再外取熱器，其設(shè)計取熱能力3 000萬kcal/h（正常為1 395萬kcal/h），并新增二再外取熱器汽包。改造部分已在圖1中標(biāo)注成紅色。

3 施工流程

一再和二再的拆除、安裝流程見圖2～3。

圖1 一再和二再的改造內(nèi)容示意

圖2 一再拆除、安裝流程

4 施工重點項

圖3 二再的拆除、安裝流程

4.1 一再主風(fēng)分布板

主風(fēng)分布板總質(zhì)量17 281 kg，分2瓣到貨，直 徑5 684 mm，材質(zhì)為304H，共有φ10 mm分布孔2 032個。

主風(fēng)分布板安裝到一再內(nèi)，需要在筒體上開側(cè)窗，經(jīng)放樣，側(cè)窗尺寸最小為3.5 m×2.5 m，位置在裙座以上0.5 m的位置，開孔角度為0°（一再正建北側(cè)）。一再筒體壁厚為20 mm，開孔位置無法避免與設(shè)備本體環(huán)焊縫交叉，安裝完成后需進(jìn)行焊縫100%射線檢測。坡口形式選擇為雙面坡口，坡口角度為45°+15°。再生器開孔處經(jīng)核算后，采取補(bǔ)強(qiáng)措施以滿足強(qiáng)度要求，加固方法為距離切割線150 mm邊緣焊接I20a工字鋼和 T20× 200×2 500的鋼板進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，焊接方式采用花焊，間距300 mm焊接10 mm，焊角為8 mm。加固過程示意見圖4。

圖4 一再開孔加固示意

分別將兩瓣主風(fēng)分布板吊裝至一再內(nèi)，在內(nèi)部進(jìn)行組對、焊接，見圖5。

分布板安裝完畢后，測量同軸度，與裙座及殼體的同軸度應(yīng)≤10 mm。組對完成后，焊接兩瓣分布板的一道水平焊縫（鋼板厚度t=39 mm）、兩道垂直焊縫（鋼板厚度t=16 mm），焊接時需采取小電流、降低焊接速度、間斷焊等防變形措施，焊接完成后，對接接頭進(jìn)行20%的射線或超聲檢測。檢查分布板的標(biāo)高，標(biāo)高允許偏差為±5 mm。復(fù)測水平度≤5 mm為合格。

圖5 主風(fēng)分布板吊裝、組焊

4.2 一再外取熱器

原一再外取熱器位于框架內(nèi)部，位號C2105，整體尺寸為φ2 600 mm×19 145 mm，頂標(biāo)高32 m，底標(biāo)高12 m，總質(zhì)量81 t，其中管束質(zhì)量28 t，殼體質(zhì)量53 t，殼體和管束單獨進(jìn)行吊裝拆除。汽包位于一再外取熱器東側(cè)，頂標(biāo)高30 m，底標(biāo)高27 m，凈質(zhì)量35 t。新的汽包安裝頂標(biāo)高38 m，底標(biāo)高36 m，凈質(zhì)量37.7 t。

新的一再外取熱器總質(zhì)量154 t，其中管束質(zhì)量90 t，殼體質(zhì)量64 t，安裝標(biāo)高為32 m，殼體和管束單獨進(jìn)行吊裝。一再外取熱器的規(guī)格及吊裝工藝參數(shù)見表1。

表1 一再外取熱器的規(guī)格及吊裝工藝參數(shù)

4.3 二再燒焦罐安裝及其他構(gòu)件安裝[1-4]

為減少現(xiàn)場工作量以及襯里補(bǔ)口量，提高施工質(zhì)量，決定將燒焦罐分2段制作，并安裝完全部內(nèi)件、完成襯里后拉運(yùn)至現(xiàn)場。

燒焦罐需要從底部進(jìn)行倒裝，根據(jù)燒焦罐的尺寸、質(zhì)量等參數(shù)，經(jīng)框架負(fù)載計算后，決定將再生器框架的底部3層西側(cè)橫梁、平臺及內(nèi)部構(gòu)件全部拆除。

燒焦罐1段、2段分別吊裝至二再框架底部，用H型鋼以及道木支墊好。在二再裙座八卦梁上系掛32 t滑輪組，由吊車進(jìn)行溜尾，系掛溜尾索具，預(yù)緊；32 t滑輪組與吊車緩慢起鉤，使設(shè)備水平離開地面300 mm后停止起鉤，檢查吊耳、繩扣等受力情況，進(jìn)行試吊。試吊合格后，32 t滑輪組繼續(xù)起鉤，吊車配合主吊緩慢地轉(zhuǎn)桿，保證設(shè)備最低點高于地面300 mm，直至設(shè)備直立，摘除溜尾繩扣。然后32 t滑輪組落鉤將設(shè)備放置在地面，摘掉索具，系掛提升吊耳后，32 t滑輪組起鉤，直到最小行程，系掛4臺10 t倒鏈進(jìn)行奪吊。待滑車不受力后，摘除滑車，利用倒鏈提升，直至就位。吊裝模擬示意見圖7。

圖7 燒焦罐吊裝模擬示意

其他構(gòu)件的安裝按圖紙及規(guī)范要求施工，施工過程中注意安裝方法及施工質(zhì)量。

5 改造成果

裝置改造后，一再強(qiáng)化了燒焦，二再改造為快速床+湍流床的再生形式，二再燒焦物料一部分為由一再來的半再生催化劑，另一部分為汽提段來的部分待生催化劑。兩個再生器均保證富氧完全再生，一再燒焦能力約為總生焦量的67%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），二再燒焦能力約為總生焦量的33%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。通過一再強(qiáng)化燒焦及二再設(shè)備結(jié)構(gòu)和燒焦方式的改造，使一再、二再均實現(xiàn)富氧完全再生，解決了因CO排放而造成CO化學(xué)能浪費和大氣污染的問題。現(xiàn)有煙氣中約2%（體積分?jǐn)?shù)）的CO完全燃燒，裝置多產(chǎn)中壓蒸汽12.5 t/h，折合裝置能耗，相當(dāng)于降低原料能耗4.9 kgoe/t。

一再、二再采取均為富氧完全再生后，解決了一再、二再煙氣混合后燃燒產(chǎn)生超溫的問題，從而取消了高溫取熱爐，正常工況停用煙氣噴水設(shè)施，一再、二再煙氣匯合后直接去三旋，大幅降低再生煙氣從再生器到煙機(jī)入口的壓降，約為53 kPa，提高了煙機(jī)入口壓力和煙機(jī)做功功率，煙機(jī)做功功率增加1 315 kW，折合裝置能耗，相當(dāng)于降低原料1.71 kgoe/t。

改造后新設(shè)計的一再外取熱器和新增的二再外取熱器汽水循環(huán)均采用自然循環(huán)方式，不設(shè)置循環(huán)熱水泵，裝置原有3臺循環(huán)熱水泵停用，節(jié)省用電176 kW，折合裝置能耗，相當(dāng)于降低原料能耗0.23 kgoe/t，降低了裝置電耗，并提高了裝置運(yùn)行的可靠性。改造后裝置的凈化風(fēng)用量減少474 Nm3/h，折合原料能耗0.1 kgoe/t。

[1]關(guān)啟軍，董禮剛，馮慶輝，等.再生器改造中采用卷揚(yáng)機(jī)與滑輪組吊裝燒焦罐技術(shù) [J].石油化工建設(shè)，2017，39（11（專業(yè)版））：165-167.

[2]SH3601-2009，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]SH3504-2014，石油化工隔熱耐磨襯里設(shè)備和管道施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].