加強(qiáng)設(shè)備技術(shù)管理 提高催化裂化裝置長周期運(yùn)行水平

史光輝

（中國石油廣西石化分公司，廣西欽州 535008）

0 引言

石油煉化企業(yè)的高質(zhì)量生產(chǎn)與催化裂化裝置密切相關(guān)，由于催化裂化裝置運(yùn)行周期長且容易引發(fā)各種故障，石油煉化企業(yè)應(yīng)積極總結(jié)運(yùn)行常見故障，并從設(shè)備維護(hù)、材料選擇方面建立完善的維護(hù)體系。

1 催化裂化裝置長周期運(yùn)行常見故障

1.1 結(jié)焦現(xiàn)象

結(jié)焦是催化裂化裝置中最常見的故障類型，也是意外停工的重要誘因，裝置的出管口、反應(yīng)器噴嘴、反應(yīng)器出口等是結(jié)焦現(xiàn)象的高發(fā)位置。結(jié)焦現(xiàn)象的影響主要有：在裝置工作過程中，沉降器內(nèi)部積存的結(jié)焦會落入催化器內(nèi)部通道并不斷積存，進(jìn)而影響催化劑在裝置中的循環(huán)，嚴(yán)重時則導(dǎo)致裝置故障；分餾過程中，分餾塔底部結(jié)焦積存則會導(dǎo)致內(nèi)部油漿進(jìn)出不暢，在油漿泵工作異常的情況下影響熱量轉(zhuǎn)換任務(wù)；結(jié)焦現(xiàn)象還會改變原油物質(zhì)機(jī)構(gòu)并導(dǎo)致原油質(zhì)量明顯下降，而原油的重質(zhì)化會加大裝置的工作負(fù)擔(dān)，從而縮短裝置的使用壽命、降低裝置長周期運(yùn)行水平。

1.2 裝置反應(yīng)部分磨損、腐蝕

催化裂化裝置通常在高溫條件下工作，不可避免由于外界溫度因素導(dǎo)致的反應(yīng)部分內(nèi)部環(huán)境的脫皮、掉皮現(xiàn)象，襯里的開裂、變形現(xiàn)象及襯里腐蝕概率的增加。裝置中的分離器、殼體是磨損、腐蝕現(xiàn)象的高發(fā)區(qū)域，襯里嚴(yán)重腐蝕并脫落的情況則無法保護(hù)殼體結(jié)構(gòu)的金屬管壁，導(dǎo)致金屬管壁常處于較高溫度條件且無法在正常環(huán)境中工作，進(jìn)而發(fā)生高溫腐蝕穿孔現(xiàn)象并影響裝置的使用壽命。原油質(zhì)量的下降同樣也會加劇裝置的腐蝕效應(yīng)，如分餾塔頂?shù)母g現(xiàn)象與原油質(zhì)量下降密切相關(guān)。

1.3 機(jī)組故障

催化裂化裝置通常在固定機(jī)組中運(yùn)行，一套完整的機(jī)組體系通常包括主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)等多套設(shè)備，因此機(jī)組的整體運(yùn)行狀態(tài)與裝置的工作狀態(tài)密切相關(guān)，而任何一個設(shè)備出現(xiàn)故障都會影響裝置的工作狀態(tài)。通常情況下機(jī)組設(shè)備的安裝要嚴(yán)格符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)設(shè)備安裝出現(xiàn)平衡度差、形變等問題時則容易導(dǎo)致機(jī)組工作異常。當(dāng)前常見的機(jī)組工作異?，F(xiàn)象有振動異常、儀表故障等，它們與設(shè)備的不規(guī)范安裝關(guān)系密切。機(jī)組煙機(jī)設(shè)備工作環(huán)境復(fù)雜且易受雜物影響，由此引發(fā)的葉片掉落現(xiàn)象也會影響裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 電氣系統(tǒng)故障

催化裂化裝置的長周期運(yùn)行與電氣設(shè)備關(guān)系密切，需要外部電壓條件長期穩(wěn)定；催化裂化裝置對電壓參數(shù)敏感度較高，若外部電壓較低則影響油漿泵的正常工作，較高的電壓條件則影響到主風(fēng)機(jī)的正常工作狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致催化裂化裝置停止工作。壓縮空氣狀態(tài)和蒸汽品質(zhì)也是影響裝置工作狀態(tài)的重要因素，蒸汽品質(zhì)較低則會影響汽輪機(jī)工作性能，壓縮空氣壓力不足則會影響儀表盤正常工作。

1.5 特殊設(shè)備故障

催化裂化裝置中有閥門、取熱器等多種特殊設(shè)備，該類設(shè)備整體具有故障性高、對催化裂化裝置周期影響明顯等特征。催化器腐蝕性較強(qiáng)時容易導(dǎo)致管道穿孔現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱管無法正常工作。液壓系統(tǒng)的故障同樣也會導(dǎo)致催化裂化裝置失效。

2 關(guān)鍵設(shè)備維護(hù)常用措施

2.1 抑制結(jié)焦誘發(fā)因素

結(jié)焦現(xiàn)象是催化裂化裝置無法避免的，因此需要采取措施盡可能地降低結(jié)焦現(xiàn)象的影響。

（1）采用原料優(yōu)化方式對原油進(jìn)行分類處理，分離原油中質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的部分，在提升原油質(zhì)量的同時避免結(jié)焦現(xiàn)象。對原油的處理還需要注意分離重金屬等雜質(zhì)，避免由于油漿回?zé)捯l(fā)的結(jié)焦現(xiàn)象。

（2）可以考慮建立較高溫度的活塞流，從而降低提升管附近的結(jié)焦現(xiàn)象。實(shí)際操作中則通過提升原油本身溫度以及催化劑溫度實(shí)現(xiàn)活塞流，利用活塞流則有效避免返混現(xiàn)象。

（3）使用催化裂化裝置時結(jié)合高質(zhì)量的霧化噴嘴，從而保證蒸汽霧化程度達(dá)標(biāo)。

（4）裝置中沉降器結(jié)焦現(xiàn)象則通過高效快分設(shè)置解決，原理是避免油氣的再反應(yīng)。

（5）還可以通過降低分餾后油漿的停留時間來避免結(jié)焦。

2.2 抑制襯里破壞因素

催化裂化裝置中的襯里對其使用壽命有決定性作用，從襯里結(jié)構(gòu)、施工工藝、材料選擇等方面提升襯里的耐用性，進(jìn)而延長催化裂化裝置的使用壽命。

（1）施工養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)嚴(yán)格遵從專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工藝流程：①選擇的襯里材料同樣要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；②施工前需要嚴(yán)格檢驗(yàn)材料并保證材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)；③施工過程中要格外注意襯里質(zhì)量，在設(shè)備開口、特殊結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位執(zhí)行加密處理，及時清除施工中發(fā)現(xiàn)的變形、破舊、無法使用的襯里；④修復(fù)施工過程中利用保溫釘方式加密新、舊襯里的接縫處；⑤施工完成后要開展驗(yàn)收工作并保證襯里符合使用要求。

（2）選擇合理的材料則為襯里的施工與維護(hù)過程帶來諸多便利。

（3）保證殼體壁溫處于正常工作溫度同樣會延長裝置的使用壽命，在已知再生煙氣露點(diǎn)的情況下，確保殼體壁溫始終高于露點(diǎn)，避免殼體壁溫受煙氣影響導(dǎo)致的開裂現(xiàn)象。

（4）再生器殼體材料的選擇與維護(hù)則以抗腐蝕性為基本原則，在選擇耐腐蝕材料的同時通過涂抹防護(hù)層等形式加強(qiáng)殼體材料的抗腐蝕能力。涂抹防護(hù)層措施同樣適用在裝置的管道設(shè)備部位，可有效避免外界有害氣體的腐蝕影響。

（5）在裝置檢測體系中設(shè)置耐腐蝕性驗(yàn)證環(huán)節(jié)，通過控制變量等試驗(yàn)方法驗(yàn)證不同條件對裝置的腐蝕影響，制定防腐計(jì)劃并處理腐蝕隱患因素，從而達(dá)到延長裝置使用壽命和長周期運(yùn)行的目的。

2.3 嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)組安裝規(guī)范，提升機(jī)組性能

催化裂化裝置工作在大型機(jī)組中，需要保證機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境的穩(wěn)定性。

（1）維護(hù)過程中應(yīng)建立規(guī)范、嚴(yán)格的監(jiān)測機(jī)制，實(shí)時監(jiān)測機(jī)組中所有設(shè)備的工作參數(shù)是否正常、穩(wěn)定，及時調(diào)整參數(shù)異常的設(shè)備工作狀態(tài)，降低工作參數(shù)的變化頻率。

（2）合理控制催化劑濃度能夠避免煙道尾燃現(xiàn)象，避免煙機(jī)中積存大量固體顆粒。

（3）企業(yè)還應(yīng)建立專業(yè)的機(jī)組維護(hù)部門，對裝置所在機(jī)組進(jìn)行全天不間斷維護(hù)，及時響應(yīng)機(jī)組故障并快速維護(hù)，降低機(jī)組異常對裝置的影響。

2.4 維護(hù)電氣設(shè)備

催化裂化裝置中的電氣設(shè)備受電壓、蒸汽品質(zhì)等因素影響較大，在電氣設(shè)備維護(hù)過程中需要控制設(shè)備運(yùn)行時的電壓因素，在保證工作電壓合適穩(wěn)定的基礎(chǔ)上避免油漿泵、主風(fēng)機(jī)等設(shè)備工作異常?？刂普羝焚|(zhì)則避免裝置中汽輪機(jī)低效工作，在延長汽輪機(jī)壽命的同時達(dá)到裝置長周期工作的效果。

2.5 維護(hù)裝置特殊設(shè)備

（1）對閥門設(shè)備的維護(hù)涉及閥板、滑閥、閥桿等多個部件：以降低沖刷磨損因素為目的合理設(shè)置閥板開度，并通過引入孔板方式降低閥桿的磨損程度，在選擇閥桿時注意組成材料，高質(zhì)量的合金材料對應(yīng)較強(qiáng)的抗磨損能力以及更加緊密的結(jié)構(gòu)；安裝閥門時嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證閥門滑道形變正常。

（2）催化裂化裝置的液壓動力體系與液壓油關(guān)系密切，檢測液壓油質(zhì)量并確保通過液壓動力體系的液壓油質(zhì)量過關(guān)，避免劣質(zhì)液壓油影響液壓動力系統(tǒng)工作效率。

（3）保證煙氣膨脹節(jié)或管壁溫度則提升其抗腐蝕能力，避免由于低于煙氣露點(diǎn)造成的煙氣冷凝腐蝕管壁現(xiàn)象。

3 材料或技術(shù)選擇建議

（1）襯里。襯里質(zhì)量是保證催化裂化裝置、提升長周期運(yùn)行水平的關(guān)鍵因素，而襯里材料則是決定襯里質(zhì)量的根本因素。常見的襯里是單/雙層無龜甲網(wǎng)襯里，近年來鋼絲纖維型襯里使用廣泛。結(jié)合各種襯里的使用經(jīng)驗(yàn)，單層無龜甲網(wǎng)襯里多應(yīng)用于催化裂化裝置的薄弱部位（發(fā)揮其耐高溫特性）以及裝置的開口接管等部位。設(shè)備應(yīng)用的襯里材料一般是不同的，如再生器、外取熱器等設(shè)備采用無龜甲網(wǎng)單層襯里，有龜甲網(wǎng)襯里則應(yīng)用在沉降器等設(shè)備，易磨損部位則應(yīng)選擇耐磨性單層襯里。

常見的襯里材料一般利用兩種膠粘劑。其中，膠粘劑為磷酸鹽的襯里材料耐磨損性能較強(qiáng)且維護(hù)方便，在常溫條件下可快速固化并與鋼板牢固粘結(jié)，缺陷在于施工性能差；膠粘劑為純鋁酸鈣水泥的膠粘劑則具備良好的施工性能，但溫度承受能力與粘結(jié)能力較前一種襯里明顯偏弱。實(shí)際使用中多采用隔熱耐磨性能良好的單層襯里。

（2）油漿泵。油漿泵工作環(huán)境復(fù)雜且比較惡劣，近年來全襯里雙殼體油漿泵廣泛應(yīng)用在催化裂化裝置體系中并獲取良好效果。該油漿泵本身具備耐高溫、降低油漿泄漏概率等優(yōu)點(diǎn)，從而避免因油漿泄漏引發(fā)的失火危險(xiǎn)，并確保油漿循環(huán)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。該油漿泵的預(yù)熱線采用抗磨性較高的材料制成，避免因預(yù)熱線磨損造成的降低預(yù)熱效果現(xiàn)象。新型油漿泵的防泄漏體系中包括限流孔板、雙閥門等，在避免油漿泄漏的同時還可以降低結(jié)焦現(xiàn)象。

（3）變頻技術(shù)。催化裂化裝置機(jī)泵設(shè)施正常工作下會消耗大量電能，成為降低裝置長周期運(yùn)行能力的潛在因素。利用變頻技術(shù)則可以降低機(jī)泵工作中的磨損與摩擦，并降低機(jī)泵工作中可能的泄漏情況。相關(guān)研究表明，機(jī)泵工作結(jié)合變頻技術(shù)電能消耗量僅為原來的30%～40%，有顯著降低能耗、簡化維護(hù)工作、提升機(jī)泵運(yùn)行性能等特點(diǎn)。

（4）油霧潤滑技術(shù)。油霧潤滑本質(zhì)屬于供油模式，核心原理是通過適當(dāng)加壓將油霧轉(zhuǎn)化為細(xì)小顆粒。油霧經(jīng)過機(jī)泵潤滑的加壓處理后被氣化為淺薄的潤滑油膜并覆蓋在金屬表面，從而起到金屬保護(hù)層、降低軸承故障的作用。應(yīng)用潤滑技術(shù)還能提升潤滑油的使用效率，從而降低催化裂化裝置潤滑成本。

（5）閥門。包括焊接閥和全焊接蝶閥兩種閥門：焊接閥能提升閥門與管線的連接緊密性并顯著降低蒸汽泄漏現(xiàn)象，進(jìn)而提升鍋爐系統(tǒng)的工作性能；全焊接蝶閥則應(yīng)用在煙機(jī)入口處，適應(yīng)煙機(jī)高溫、高粉塵、熱力大等相對復(fù)雜的工作環(huán)境。

（6）在線清洗技術(shù)。催化裂化裝置的長周期運(yùn)行對設(shè)備清洗提出了更高要求，采用在線清洗方式可以兼顧設(shè)備維護(hù)與穩(wěn)定運(yùn)行的雙重要求。在線清洗前應(yīng)用液酸和緩蝕劑合理配置清洗劑，清洗過程中則注意合理控制清洗液用量，避免過量使用腐蝕管束。在線清洗方式可以顯著提升設(shè)備冷卻能力，并且滿足裝置長周期的工作需要。

（7）在線維修技術(shù)。催化裂化裝置的長周期運(yùn)行伴隨著故障頻率的提升，在積累維修經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上合理選擇在線維護(hù)技術(shù)則實(shí)現(xiàn)不停工狀態(tài)下的設(shè)備維護(hù)。例如，在維護(hù)關(guān)聯(lián)設(shè)備任務(wù)中通常選擇帶壓開孔與封堵技術(shù)，在保證裝置維修質(zhì)量的同時滿足裝置長周期運(yùn)行的需求。

4 結(jié)束語

催化裂化裝置與石油煉化企業(yè)的生產(chǎn)效能關(guān)系密切，各企業(yè)應(yīng)積極優(yōu)化設(shè)備技術(shù)管理體系，通過落實(shí)裝置維護(hù)措施、選擇合適的裝置材料與技術(shù)構(gòu)建完善的裝置維護(hù)體系，來提升催化裂化裝置的長周期運(yùn)行水平。