提高催化裂化裝置分餾系統(tǒng)開(kāi)工效率的探討

王東華，包忠臣，司偉

（1.中國(guó)石油大慶煉化公司煉油二廠，黑龍江大慶163411；2.中國(guó)石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

催化裂化裝置作為煉油廠重要的2次加工裝置，是重油輕質(zhì)化的重要手段，分餾系統(tǒng)能否平穩(wěn)運(yùn)行直接影響催化裂化裝置的開(kāi)工效率。經(jīng)過(guò)幾次裝置開(kāi)工，重新修訂了傳統(tǒng)分餾系統(tǒng)的開(kāi)工方案，并對(duì)裝置開(kāi)工過(guò)程中重油的循環(huán)升溫、一中和頂循系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)充油、建立各段回流的操作步驟加以改進(jìn)，使裝置開(kāi)工效率得到了進(jìn)一步提高［1］。

1 180×104 t/a ARGG裝置分餾流程及開(kāi)工難點(diǎn)

1.1 裝置概況及分餾流程

大慶煉化公司180×104t/a ARGG裝置由中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，屬于全提升管反應(yīng)器、反應(yīng)再生并列式的催化裂化裝置，原料為大慶常壓渣油和減壓渣油，其分餾塔有28層舌型塔板和4層浮閥塔盤(pán)，底部裝有5層冷卻洗滌用的人字檔板。為了提供足夠的內(nèi)回流以使塔的負(fù)荷比較均勻，分餾系統(tǒng)建立了5個(gè)循環(huán)回流和1個(gè)冷回流。其中，塔底循環(huán)油漿經(jīng)塔底抽出后，先后與原料油和除氧水進(jìn)行換熱并產(chǎn)出3.5 MPa蒸汽，然后1部分返回分餾塔人字檔板上部，另1部分返回人字檔板下部。二中段回流由分餾塔第3層塔板自流入回?zé)捰凸?，然后用回?zé)捰捅贸槌?，?路：1路做為內(nèi)回流返回分餾塔第2層塔板上，1路為回?zé)捰椭苯硬⑷朐嫌突責(zé)挘?路作為第2中段循環(huán)回流，做穩(wěn)定塔底重沸器的熱源，然后返回分餾塔第5層塔板。一中段回流由分餾塔第13層塔板抽出作為穩(wěn)定系統(tǒng)熱源經(jīng)一中泵送至穩(wěn)定塔與解吸塔底重沸器，換熱后返回分餾塔第16層塔板。頂循環(huán)回流油自分餾塔頂循集油箱抽出經(jīng)頂循泵送至氣分裝置作為重沸器做熱源，然后再與熱水和除鹽水換熱后返回分餾塔頂部［2～6］。

1.2 開(kāi)工過(guò)程中存在的問(wèn)題

ARGG裝置自1999年投產(chǎn)以來(lái)，歷年開(kāi)工時(shí)油漿泵都會(huì)出現(xiàn)階段性抽空現(xiàn)象（在100℃和230℃最易抽空），最長(zhǎng)1次抽空時(shí)間達(dá)24 h，油漿系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。分餾一中回流和頂循回流在建立過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)不同程度的抽空，不但影響開(kāi)工進(jìn)度，還增加了生產(chǎn)成本，降低產(chǎn)品合格率。

2 開(kāi)工期間各段回流抽空原因分析

2.1 重油循環(huán)升溫期間抽空原因

催化裂化裝置在開(kāi)工時(shí)，由于設(shè)備、管線需要蒸汽吹掃貫通，且隨后引入裝置的開(kāi)工原料又是蠟油和渣油混合進(jìn)料，因此這些進(jìn)料中會(huì)摻雜著一定量的水和輕油組分［7，8］。

當(dāng)?shù)挂?.5 MPa蒸汽加熱油漿時(shí)，隨著溫度的升高，油漿中的水和輕油組分開(kāi)始逐漸汽化，當(dāng)這部分氣體進(jìn)入機(jī)泵內(nèi)，就會(huì)使機(jī)泵發(fā)生抽空。

分餾系統(tǒng)在3路循環(huán)升溫過(guò)程中，油漿泵容易在2個(gè)階段出現(xiàn)抽空。

第1階段是油漿在100℃左右的時(shí)候，第2階段是油漿在220～240℃左右的時(shí)候。第1階段泵抽空主要是因?yàn)檠b置開(kāi)工蒸汽吹掃后，此部分蒸汽冷凝水隨著油漿系統(tǒng)的加熱，溫度開(kāi)始逐漸升高，當(dāng)機(jī)泵入口處壓力達(dá)到輸送液體的飽和蒸氣壓時(shí)，液體水會(huì)發(fā)生汽化，由于氣體的密度比液體的密度小得多，產(chǎn)生的離心力亦小，此時(shí)葉輪中心只能造成很小的低壓，形不成所需要的壓強(qiáng)差，因此機(jī)泵就會(huì)發(fā)生抽空［9］。

第2階段泵抽空主要是因?yàn)殡S著油漿溫度的繼續(xù)升高，油漿中的部分輕烴組分開(kāi)始逐漸蒸出，此部分氣體進(jìn)入機(jī)泵后也會(huì)造成機(jī)泵的抽空。

2.2 建立一中、頂循回流時(shí)抽空原因

在分餾系統(tǒng)中，一中和頂循回流主要是控制輕柴油凝固點(diǎn)和穩(wěn)定汽油干點(diǎn)，同時(shí)回收塔內(nèi)余熱，使分餾塔內(nèi)氣液相負(fù)荷均勻。由于裝置開(kāi)工時(shí)，一中、頂循系統(tǒng)需要用蒸汽進(jìn)行吹掃試壓，此部分蒸汽冷凝水雖然在引油前進(jìn)行過(guò)脫水處理，但仍有大量的冷凝水無(wú)法脫凈。

充油方式一般是向一中、頂循系統(tǒng)管道和設(shè)備內(nèi)充入大量的柴油和汽油，然后靜止脫水，但此方式不能完全除去設(shè)備內(nèi)積水，也無(wú)法保證整個(gè)系統(tǒng)充滿介質(zhì)，因此在建立回流時(shí)容易發(fā)生泵抽空的問(wèn)題。另外在開(kāi)工初期，由于分餾塔內(nèi)的負(fù)荷很小，集油箱、一中段（頂循）管道、設(shè)備內(nèi)沒(méi)有足夠的介質(zhì)，因此在建立回流時(shí)也容易發(fā)生抽空而且建立時(shí)間也比較長(zhǎng)［10］。

3 開(kāi)工期間避免各段回流抽空的應(yīng)對(duì)措施

3.1 避免油漿泵抽空的措施

（1）將開(kāi)工所引原料由“蠟油和渣油混合物”調(diào)整為“純?cè)汀边M(jìn)料，避免因原料中輕烴組分過(guò)多，在升溫過(guò)程中大量氣化而發(fā)生泵抽空；

（2）開(kāi)工引原料時(shí)，加強(qiáng)與儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)聯(lián)系進(jìn)行脫水，防止原料帶水后在升溫過(guò)程中大量汽化而發(fā)生泵抽空；

（3）建立塔外三路循環(huán)初期，油漿大量外甩，充分置換油漿系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽冷凝水；

（4）倒引蒸汽加熱油漿時(shí)升溫要緩慢，升溫速度≯20℃/h，當(dāng)油漿溫度達(dá)到200℃時(shí)，可將原料進(jìn)行單罐循環(huán)，防止低溫原料油進(jìn)入油漿系統(tǒng)內(nèi)，引起油漿泵和回?zé)捰捅贸榭眨?/p>

（5）反應(yīng)、分餾系統(tǒng)切換汽封后，將分餾塔底存水脫凈，油漿改為塔內(nèi)循環(huán)，回?zé)捰腿詾樗庋h(huán)，當(dāng)反應(yīng)噴油后回?zé)捰统槌鰷囟冗_(dá)到220℃時(shí)，再將二中改為塔內(nèi)循環(huán)，避免集油箱的輕組分進(jìn)入回?zé)捰拖到y(tǒng)；

（6）油漿汽包上水前1 h，將油漿蒸汽發(fā)生器改走付線，避免油漿溫度大幅下降；

（7）反再系統(tǒng)升溫時(shí)，控制沉降器集氣室至分餾塔的油氣大管線溫度不低于400℃，適當(dāng)增加3.5 MPa過(guò)熱蒸汽并入低壓蒸汽管網(wǎng)流量，提高反再蒸汽溫度在280℃以上，防止蒸汽溫降后形成冷凝水進(jìn)入分餾塔；

（8）分餾塔底油漿溫度達(dá)到300℃，再將原料組分改為正常進(jìn)料組分。

3.2 避免一中泵抽空的措施：

3.2.1 對(duì)一中流程進(jìn)行優(yōu)化改造（1）在一中抽出與返塔之間增加1條連通線；（2）在一中返塔與下汽提塔抽出線間增加1條連通線。

3.2.2 開(kāi)工前一中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充油（1）催化裂化裝置在拆除油氣大盲板，反應(yīng)、分餾系統(tǒng)切換汽封之后，向一中系統(tǒng)引入柴油時(shí)，首先關(guān)閉一中、下汽提塔器壁閥，打開(kāi)該2條連通線，使儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)通過(guò)一中泵入口將柴油引入系統(tǒng)內(nèi)。

經(jīng)過(guò)充油，當(dāng)柴油下汽提塔出現(xiàn)液位時(shí)，說(shuō)明柴油已通過(guò)一中返塔與下汽提塔之間的連通線進(jìn)入下汽提塔中，此時(shí)一中系統(tǒng)已充滿柴油，為防止系統(tǒng)內(nèi)的盲腸死角和換熱器上部還存在少量氣體，采用啟動(dòng)一中泵自循環(huán)（即塔外循環(huán)）的方式排出氣體。

具體的做法：首先是關(guān)小一中回流返塔至柴油下汽提塔連通線（保證微過(guò)量，主要為了啟泵后排出氣體），然后打開(kāi)抽出口至返塔口之間的連通線，此時(shí)啟動(dòng)一中回流泵，使一中系統(tǒng)內(nèi)的柴油經(jīng)新增加的連通線緩慢的進(jìn)行塔外循環(huán)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，在一中泵入口處再進(jìn)行進(jìn)一步脫水，然后再充一次柴油，當(dāng)一中泵入口壓力達(dá)到0.5 MPa時(shí)，說(shuō)明一中系統(tǒng)已徹底充滿柴油［11］。

（2）為避免一中集油箱中的冷凝水進(jìn)入系統(tǒng)引起一中泵抽空，一中抽出溫度低于230℃時(shí)，不開(kāi)器壁閥、不啟泵，當(dāng)溫度達(dá)到230℃時(shí)，開(kāi)始建立循環(huán)回流。

（3）在建立一中回流時(shí)，上汽提塔中的柴油不外送，而是通過(guò)一中回流泵入口全部充入一中系統(tǒng)，待一中回流量正常后，再將柴油外送出裝置。

3.3 回流過(guò)程中避免頂循泵抽空問(wèn)題制定措施

3.3.1 對(duì)頂循流程進(jìn)行優(yōu)化改造（1）在粗汽油泵和頂循泵入口之間增加1條連通線；（2）在粗汽油泵和頂循泵出口之間增加1條連通線；（3）在頂循返塔和冷回流返塔之間增加1條連通線。

3.3.2 開(kāi)工前頂循系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)充油（1）引儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)穩(wěn)定汽油至粗汽油罐；（2）啟動(dòng)粗汽油泵將穩(wěn)定汽油經(jīng)頂循泵入口進(jìn)入頂循系統(tǒng)，然后經(jīng)冷回流線返回粗汽油罐，從而實(shí)現(xiàn)頂循入口流程動(dòng)態(tài)充油；（3）當(dāng)粗汽油罐液位下降趨穩(wěn)后，再打開(kāi)粗汽油泵至頂循泵出口線，使穩(wěn)定汽油充入頂循出口線，然后再經(jīng)冷回流線返回粗汽油罐，從而實(shí)現(xiàn)頂循出口流程動(dòng)態(tài)充油；（4）當(dāng)頂循抽出溫度達(dá)到130℃時(shí)，開(kāi)始建立頂循回流，此時(shí)再打開(kāi)頂循抽出器壁閥，避免頂循集油箱中的冷凝水進(jìn)入系統(tǒng)引起泵抽空。

4 效果驗(yàn)證

2020年3月開(kāi)工期間通過(guò)修訂開(kāi)工方案、優(yōu)化流程，以及改進(jìn)建立各段回流的操作步驟，實(shí)現(xiàn)了重油循環(huán)升溫八步操作法、一中和頂循系統(tǒng)動(dòng)態(tài)充油法，使裝置在開(kāi)工期間沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)泵抽空的現(xiàn)象并快速的建立了各段回流，較以往裝置開(kāi)工提前4 h建立一中和頂循回流，使裝置開(kāi)工效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

催化裂化裝置分餾系統(tǒng)開(kāi)工效率低，主要是因?yàn)殚_(kāi)工期間油漿、回?zé)捰鸵约耙恢?、頂循回流在建立和循環(huán)過(guò)程中容易出現(xiàn)的抽空問(wèn)題，這直接影響到整個(gè)裝置后續(xù)的進(jìn)程。實(shí)踐證明，分析出催化裝置分餾系統(tǒng)開(kāi)工效率低的真正原因后，采取相應(yīng)的解決措施，取得了預(yù)期的效果。

（1）催化裂化裝置開(kāi)工時(shí)，解決重油循環(huán)過(guò)程中機(jī)泵抽空的關(guān)鍵是：控制好水的汽化和輕油的氣化，同時(shí)要控制好油漿升溫速度≯20℃/h，在油漿升溫后期要及時(shí)將原料改為單罐循環(huán)，避免低溫輕質(zhì)原料進(jìn)入高溫?zé)嵊椭?，造成重油泵抽空?/p>

（2）解決一中和頂循系統(tǒng)機(jī)泵抽空的關(guān)鍵是：在開(kāi)工前以動(dòng)態(tài)充油的方式實(shí)現(xiàn)脫好水、充滿油，不到溫度不開(kāi)器壁閥，并且在分餾塔負(fù)荷不足時(shí)及時(shí)向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充介質(zhì)，維持機(jī)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）另外，反應(yīng)系統(tǒng)的配合也是1項(xiàng)重要因素，盡快提高加工量可防止頂循和一中泵的抽空。