小型連續(xù)卸劑系統(tǒng)在催化裂化裝置中的應(yīng)用分析

王 俊，李玉平，吳學(xué)金，尹繼寧

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750013）

1 裝置簡介

1.1 流程簡介

200×104t/a 重油催化裂化裝置為新建裝置[1]，裝置設(shè)計規(guī)模為200×104t/a，設(shè)計年開工時數(shù)為8 160 h，設(shè)計操作彈性為70 %～115 %。

催化劑再生系統(tǒng)為前置燒焦罐，汽提后的待生催化劑沿待生斜管下流，經(jīng)待生滑閥進(jìn)入再生器燒焦罐下部，與再生器二密相經(jīng)外循環(huán)管來的高溫再生催化劑混合升溫開始燒焦，在催化劑沿?zé)构尴蛏狭鲃拥倪^程中，完成催化劑燒焦再生，同時溫度升至小于729 ℃。再生催化劑和燒焦產(chǎn)生的再生煙氣通過燒焦罐頂部稀相管出口快分系進(jìn)行氣固分離，再生催化劑進(jìn)入二密相，煙氣通過設(shè)置在再生器稀相的10 組兩級旋分器除塵后離開再生器進(jìn)入三級旋分器。分離后的高溫?zé)煔鉄崮苡糜跓煔獍l(fā)電機發(fā)電，及余熱鍋爐發(fā)汽。最后進(jìn)入煙氣環(huán)保裝置煙氣脫硫。再生催化劑經(jīng)二密相流化至再生滑閥進(jìn)入提升管。再生器在二密相設(shè)置大型卸劑線和小型連續(xù)卸劑系統(tǒng)[2，3]。

1.2 小型連續(xù)卸劑系統(tǒng)流程

小型連續(xù)卸劑設(shè)置在再生器二密相，手動卸劑線上方1 500 mm 處。上游使用DN100 碳鋼管，下游使用翅片管。廢催化劑先經(jīng)過器壁兩道手閥，再經(jīng)過兩位切斷閥UV0012。切斷閥前后設(shè)有松動風(fēng)UY0013A/B，閥板設(shè)有吹掃風(fēng)。在切斷閥后設(shè)有φ6 mm 司太立合金限流孔板?？装搴笤O(shè)吹掃風(fēng)FV0077。廢催化劑經(jīng)過輸送風(fēng)的推動和大型手動卸劑線合并一起進(jìn)入廢催化劑罐。大型手動卸劑線在與小型自動卸劑線合并前設(shè)有輸送風(fēng)FV0075。投用前將器壁兩道手閥打開，同時確認(rèn)大型卸劑線器壁兩道手閥關(guān)閉，打開廢催化劑罐卸劑器壁閥，廢催化劑罐無塵加卸劑投用正常[4]。卸劑線上的輸送風(fēng)投用正常，連續(xù)卸劑線輸送風(fēng)FV0077、FV0075、松動風(fēng)UY0013A/B 及UV0012 投用正常，啟動連續(xù)卸劑程序。小型連續(xù)卸劑流程（見圖1）。

1.3 小型連續(xù)卸劑控制系統(tǒng)

啟動程序后，SIS 系統(tǒng)首先打開同時UY0013A/B打開對UV0012 及閥板進(jìn)行吹掃松動，然后FV0077 及FV0075 進(jìn)行管線輸送和吹掃。吹掃時間根據(jù)實際使用情況從SIS 上設(shè)定。吹掃結(jié)束后UV0012 閥門打開進(jìn)行卸劑操作，卸劑時間長短根據(jù)兩器藏量和卸劑線上的溫度進(jìn)行設(shè)定。卸劑結(jié)束后UY0013A/B 率先關(guān)閉，然后關(guān)閉UV0012 閥門，F(xiàn)V0077 及FV0075 繼續(xù)輸送、吹掃管線中存留催化劑至廢催化劑罐，吹掃時間根據(jù)管線置換時間設(shè)定。投用連續(xù)后，每小時重復(fù)上述操作，首次投用時需手動輸入FV0077 及FV0075 閥位和流量，之后系統(tǒng)會根據(jù)前一次FV0077 及FV0075 閥位和流量進(jìn)行給定。

圖1 小型連續(xù)卸劑流程

2 連續(xù)卸劑系統(tǒng)投用情況

2.1 連續(xù)卸劑系統(tǒng)的投用

首次投用連續(xù)卸劑系統(tǒng)，按設(shè)計文件提供參數(shù)運行，單次運行正常后第二次未能正常卸劑。調(diào)整松動風(fēng)運行參數(shù)后，運行正常，但維持最多13 次連續(xù)卸劑后發(fā)生卸劑孔板堵塞[5]。將原設(shè)計φ6 mm 司太立合金限流孔板調(diào)整卸劑孔板至φ10 mm 普通合金鋼材后運行正常，實現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)卸劑時的操作參數(shù)（見表1）。

表1 采用φ10 mm 孔板連續(xù)卸劑系統(tǒng)操作參數(shù)

2.2 連續(xù)卸劑與手動卸劑參數(shù)對比

本裝置設(shè)計催化劑總藏量為330 t，催化劑單耗為2.2 kg/t。連續(xù)卸劑系統(tǒng)卸劑投用后再生器料位穩(wěn)定有利于三旋旋風(fēng)分離器分離效果，緩解后續(xù)煙機結(jié)垢、余熱鍋爐積灰、煙氣脫硫裝置煙氣出口顆粒物高等問題。連續(xù)卸劑與手動卸劑參數(shù)對比（見表2）。

煙脫污泥外送量有明顯的減少，一部分原因來自使用連續(xù)卸劑系統(tǒng)，另一部分原因與絮凝劑注入量和煙脫整體操作調(diào)整有關(guān)。投用后煙機入口顆粒物明顯減少，平均濃度值由220 mg/m3降低到160 mg/m3左右。

2.3 平衡劑檢測數(shù)據(jù)

連續(xù)卸劑系統(tǒng)卸劑口比手動卸劑口高1 500 mm，此設(shè)計有利于卸出活性低的細(xì)粉催化劑，保留較大活性好的顆粒催化劑；有利于在生產(chǎn)中對兩器催化劑活性的調(diào)配，具體變化參數(shù)（見圖2～圖4）。

圖2 平衡催化劑活性

圖3 平衡催化劑堆比

3 使用中存在的問題及解決方法

3.1 孔板小，卸劑不流暢

原始設(shè)計卸劑孔板為φ6 mm，前期使用過程中，多次出現(xiàn)卸劑不暢情況。現(xiàn)場檢查，均出現(xiàn)在孔板處堵塞使用松動風(fēng)調(diào)整，偶爾能處理通。投用過程中最多持續(xù)卸劑13 次。

表2 連續(xù)卸劑與手動卸劑參數(shù)對比表

圖4 平衡催化劑Umb/Ufb 值

原因分析：（1）原設(shè)計孔板孔徑計算比較精細(xì)，但對操作條件苛刻，對實際工況能力差；（2）再生器燒焦不佳引起流化不好；（3）投用時兩器料位、壓力、松動風(fēng)量及輸送風(fēng)量未達(dá)到最優(yōu)條件。

卸劑孔板至φ12 mm 后，卸劑比較流暢，但卸劑溫度超高，即便將卸劑時間縮短至3 min，運行4 次后TI0075A 溫度仍能升到并超高600 ℃，TI0075B 溫度接近400 ℃。后將卸劑孔板修改為φ10 mm，優(yōu)化輸送風(fēng)及松動風(fēng)量，卸劑流暢，且卸劑溫度不超溫。

3.2 松動風(fēng)量大，卸劑不暢

原設(shè)計松動風(fēng)UY0013A/B 與輸送風(fēng)FV0075 共用同一流量計，松動風(fēng)UY0013A/B 設(shè)置限流孔板，但實際使用過程中存在松動風(fēng)量過大，輸送風(fēng)閥位開度較小的問題，導(dǎo)致下料不暢?，F(xiàn)場多次調(diào)試，啟動程序前關(guān)閉UY0013A/B 前手閥，通過FV0077 將FT0077 流量計現(xiàn)場一次表調(diào)至15 kPa，然后打開UY0013A/B 前手閥，控制手閥開度將FT0077 流量計現(xiàn)場一次表調(diào)至18 kPa 左右，啟動連續(xù)卸劑系統(tǒng)后下料順暢。

4 遺留問題及改進(jìn)方法

4.1 FV0012 閥門卡澀，漏量

連續(xù)卸劑系統(tǒng)投用一段時間后FV0012 閥門出現(xiàn)卡澀及漏量情況。FV0012 閥門設(shè)置閥板吹掃風(fēng)，但吹掃風(fēng)線來自UY0013A。系統(tǒng)設(shè)定UY0013A 只能在卸劑前或卸劑中進(jìn)行吹掃。當(dāng)結(jié)束卸劑時，系統(tǒng)率先關(guān)閉UY0013A，F(xiàn)V0012 閥板吹掃風(fēng)也停止，此時FV0012關(guān)閉過程中無閥板吹掃風(fēng)對閥板進(jìn)行保護(hù)，催化劑堵塞閥板[6]。

建議：（1）FV0012 閥門吹掃風(fēng)設(shè)置獨立風(fēng)線與UY0013A 分離出來，投用卸劑過程持續(xù)供風(fēng)吹掃；（2）調(diào)整后臺SIS 程序設(shè)定，允許UY0013A/B 持續(xù)供風(fēng)；（3）對FV0012 閥門進(jìn)行拆檢修復(fù)。

4.2 松動風(fēng)流量大，卸劑不暢

通過調(diào)整UY0013A/B 前手閥的方式控制輸送風(fēng)過大的問題，但未從根本上解決此類問題。隨著加工負(fù)荷、卸劑量等的變化，需調(diào)整卸劑時間，松動風(fēng)量。用手閥勒量調(diào)節(jié)，容易產(chǎn)生下料不暢、堵塞等問題。

建議：（1）重新核算UY0013A/B 孔板；（2）重新設(shè)計UY0013A/B 松動風(fēng)流程及SIS 控制系統(tǒng)。

4.3 使用普通鋼材做孔板磨損過快

使用φ10 mm 孔板2 個月后，卸劑系統(tǒng)條件不變卸劑溫度持續(xù)升高，不得不縮短卸劑時間來維持卸劑溫度，效果并不明顯，運行5 個月后φ10 mm 孔板磨損至φ18 mm，卸劑閥后溫度高至600 ℃。新孔板遲遲不能制作好并安裝，導(dǎo)致卸劑閥后第一個彎頭處出現(xiàn)高溫磨損泄漏。

建議：（1）使用司太立合金制作卸劑孔板；（2）多備用幾個普通合金孔板，在卸劑閥后溫度升至540 ℃，及時更換。

4.4 卸劑閥UV0012 閥板斷裂

第二次更換普通合金孔板后運行不久自動卸劑系統(tǒng)無法正常工作，經(jīng)檢查卸劑閥UV0012 閥板剛性無磨損斷裂。需廠家進(jìn)行測定，確定斷裂原因并制定相應(yīng)解決方案。

5 結(jié)語

通過更換不同孔徑的孔板及優(yōu)化SIS 設(shè)定參數(shù)，小型連續(xù)卸劑系統(tǒng)運行正常。兩期催化劑藏量恒定，再生器料位穩(wěn)定，減輕再生旋風(fēng)分離器負(fù)荷，同時降低人工勞動強度，卸劑量、溫度可。煙機入口顆粒物明顯下降，煙脫外送污泥量減少。