大型催化裂化裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏工藝處理

劉學川，謝海峰(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

某公司480萬噸/年催化裂化(簡稱催化II)裝置由中國石化工程建設有限公司設計，設計的水力學彈性范圍為60%～110%，年開工時間為8 400 h。反應提升管部分采用中國石化股份有限公司石油化工科學研究院開發(fā)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴、催化裂化汽油改質(zhì)降烯烴技術(shù)，即MIP工藝方案，提升管出口采用密閉旋流式快速分離系統(tǒng)(VQS)；再生部分采用SEI開發(fā)的重疊式兩段不完全再生技術(shù)、三旋采用BSX型大旋分式旋風分離器。加工原料由來自渣油加氫裝置的加氫重油和蠟油加氫裝置的加氫蠟油混合組成。主要產(chǎn)品為液化氣、汽油、輕循環(huán)油(柴油餾分)和重循環(huán)油，副產(chǎn)干氣和油漿。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)采用常規(guī)四塔流程。

1 穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏原因及處理方案

據(jù)文獻報道，不少催化裂化裝置均出現(xiàn)過穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏的情況，引起內(nèi)漏的主要原因有三個：換熱器管束振動引起管束碰撞磨損泄漏；垢下腐蝕引起泄漏；高溫硫腐蝕引起泄漏[1]。

由于穩(wěn)定塔底重沸器管層比殼層壓力高，當重沸器內(nèi)漏后，會使管層的介質(zhì)進入到殼層，管層介質(zhì)一般有分餾一中、二中油，殼層介質(zhì)為穩(wěn)定汽油。因此，一旦重沸器出現(xiàn)泄漏后，會使穩(wěn)定汽油顏色變黃、干點和膠質(zhì)含量升高。應急措施主要是調(diào)整管殼層的壓力，使殼層的壓力略高于管層的壓力10 kPa左右。讓穩(wěn)定汽油進入分餾一中、二中系統(tǒng)，保證穩(wěn)定汽油干點合格。一般通過這種方式的調(diào)整，重沸器能夠平穩(wěn)運行一年左右，所以對于快要檢修的裝置是不需要額外停下來搶修該重沸器，待停工檢修時統(tǒng)一處理。但對于離檢修還有2年以上的裝置，不得不面臨搶修該重沸器的問題。催化裂化裝置穩(wěn)定塔重沸器內(nèi)漏在生產(chǎn)期間處理一般有3種方案。

(1)催化裂化裝置低負荷運行，氣壓機入口放火炬，穩(wěn)定塔單獨切除。

(2)催化裂化裝置切斷進料，再生器維持單容器流化，穩(wěn)定塔單獨切除。

(3)催化裂化裝置切斷進料，再生器悶床，穩(wěn)定塔單獨切除。

針對催化II裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏的情況，分析上述三種工藝處理方案的優(yōu)劣勢及可行性。

1.1 催化II裝置低負荷運行，氣壓機入口放火炬，穩(wěn)定塔單獨切除

1.1.1 反再狀態(tài)

穩(wěn)定塔底重沸器E304A/B檢修時，反應降至60%負荷(343 t/h)，一反出口溫度由511 ℃降至500 ℃，再生部分相應減少主風量、降低產(chǎn)汽。催化II降量前后產(chǎn)品收率預估如表1所示。

表1 催化II降量前后產(chǎn)品收率

1.1.2 分餾吸收穩(wěn)定狀態(tài)

穩(wěn)定塔底重沸器E304A/B檢修時，分餾系統(tǒng)維持正常生產(chǎn)，粗汽油直接出裝置，氣壓機入口放火炬、氣壓機保持反飛動低速運行，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油停止產(chǎn)出。調(diào)整前后裝置物料走向如表2所示。

表2 調(diào)整前后裝置物料走向

該方案的優(yōu)勢：

(1)工藝處置相對簡單，恢復操作快。

(2)對全廠蒸汽平衡影響較小。

該方案的劣勢：

(1)預計處理穩(wěn)定塔底重沸器需要76 h，處理期間約70 t/h的富氣(干氣+液化氣)需要放火炬，按照3 000元/噸計算，共損失近1 600萬元。

(2)由于粗汽油蒸氣壓約100 kPa左右，不能進入常壓拱頂罐，公司只有兩個3 000 Nm3的球罐來儲存粗汽油，共計可以儲存約4 000 t粗汽油，粗汽油按照151.6 t/h外送計算，只能夠接收約26 h粗汽油，與處理需要的76 h相差很大，不能滿足要求。

該方案最大的問題就是不能解決粗汽油出裝置的去向，對于480萬噸/年催化裂化裝置來說，每小時產(chǎn)生的粗汽油量太大。因此，從上面分析可以看出，該方案不適合催化II穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏處理。

1.2 催化II裝置切斷進料，再生器維持單容器流化，穩(wěn)定塔單獨切除

1.2.1 反再狀態(tài)

反再切斷進料，再生器單容器流化，兩器維持負差壓50 kPa以上，再生器噴燃燒油維持600～650 ℃。主風機降負荷，維持適當主風量，備用風機達到備用狀態(tài)。

1.2.2 分餾系統(tǒng)狀態(tài)

分餾系統(tǒng)維持油漿循環(huán)正常運轉(zhuǎn)，控制合適的油漿上返塔流量洗滌催化劑，油漿溫度低于200 ℃時，油漿蒸汽發(fā)生器汽包倒引中壓蒸汽加熱油漿。用冷回流控制分餾塔頂溫度，停運分餾系統(tǒng)頂循和一中、二中回流泵。

1.2.3 吸收穩(wěn)定狀態(tài)

粗汽油停進吸收塔C301，氣壓機出口至吸收穩(wěn)定系統(tǒng)閥門關(guān)閉，氣壓機一二級反飛動全開，在可調(diào)轉(zhuǎn)速內(nèi)低速運行。通過入口放火炬控制反應壓力，干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油停止產(chǎn)出。調(diào)整前后裝置物料走向如表3所示。

表3 調(diào)整前后裝置物料走向

該方案的優(yōu)勢：

(1)有效減少放火炬量，減少損失和環(huán)境污染。

(2)不用考慮外送粗汽油問題。

該方案的劣勢：

(1)在重沸器處理期間，再生器溫度靠噴燃燒油維持床層溫度，長時間噴燃燒油會造成平衡催化劑破損和活性降低，需要不斷的向再生器補充新鮮催化劑維持活性，新鮮催化劑消耗大。

(2)催化II裝置切斷進料后，與裝置處理量為60%負荷時相比，中壓蒸汽量會減少180 t/h左右，對中壓蒸汽系統(tǒng)沖擊較大。

英法限定詞在類別用法上有著相似之處，例如英語里a fish,the fish,some fish在法語里都能找到對應的冠詞，即un poisson,le poisson,du poisson。但不同的是，在法語中，除了特定情況，一般名詞前面都需要用限定詞來修飾，而英語里面，則出現(xiàn)了一個叫作“零冠詞”的概念——即名詞前面沒有不定冠詞、定冠詞也無其他限定詞的現(xiàn)象，例如表示抽象概括意義時，不可數(shù)名詞或復數(shù)名詞前就用零冠詞，好比語料中的題目，法語原題為 De l’oysiveté,“l(fā)’”原形為定冠詞“l(fā)a”,但是參考多個英譯本，題目翻譯均為省略了冠詞的Of idleness。

(3)工藝處置難度增加，分餾塔及分餾頂循、一中甚至二中系統(tǒng)存水較多，處理不好會引起沖塔，延長開工時間。

從分析可以看出，該方案雖然有效減少了火炬排放損失，但新鮮催化劑消耗增大，反再系統(tǒng)內(nèi)的平衡劑細粉增加、活性下降，會導致開工后產(chǎn)品分布變差。因此，該方案也不適合催化II裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏的處理。

1.3 催化II裝置切斷進料，再生器悶床，穩(wěn)定塔單獨切除

1.3.1 反再狀態(tài)

反再切斷進料，沉降器轉(zhuǎn)劑至再生器，再生器單容器流化升溫至700 ℃左右后悶床，兩器維持負差壓50 kPa以上。

1.3.2 分餾系統(tǒng)狀態(tài)

分餾系統(tǒng)維持油漿循環(huán)正常運轉(zhuǎn)，控制合適的油漿上返塔流量洗滌催化劑，油漿溫度低于200 ℃時，油漿蒸汽發(fā)生器汽包倒引中壓蒸汽加熱油漿。用冷回流控制分餾塔頂溫度，停運分餾系統(tǒng)頂循和一中、二中回流泵。

1.3.3 吸收穩(wěn)定狀態(tài)

粗汽油停進吸收塔C301，氣壓機出口至吸收穩(wěn)定系統(tǒng)閥門關(guān)閉，氣壓機一二級反飛動全開，在可調(diào)轉(zhuǎn)速內(nèi)低速運行。通過入口放火炬控制反應壓力，干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油停止產(chǎn)出。調(diào)整前后裝置物料走向如表4所示。

表4 調(diào)整前后裝置物料走向

該方案的優(yōu)勢：

(1)有效減少放火炬量，減少損失和環(huán)境污染。

(2)降低了新鮮催化劑消耗、再生器燃燒油的消耗和主風機的電耗，進一步降低了損失。

(3)不用考慮外送粗汽油問題。

該方案的劣勢：

(1)催化II裝置切斷進料，再生器悶床后，與裝置處理量為60%負荷時相比，中壓蒸汽量會減少200 t/h左右，對中壓蒸汽系統(tǒng)沖擊較大。

(2)處理步驟較多，工藝處置難度最大。如再生器悶床后，再生催化劑可能會進入輔助燃燒室內(nèi)，造成備風機并風困難；再生器悶床后，如何降低第二再生器密相床溫的下降速度，保證流化后能順利地噴入燃燒油并燃燒；分餾塔及分餾頂循、一中甚至二中系統(tǒng)存水較多，處理不好會引起沖塔，延長開工時間等。

從上面分析可以看出，該方案盡管處理步驟較多且存在一定風險，但通過制定合理的工藝處理可排除以上風險，且總體上最為經(jīng)濟。因此，該方案適合催化II裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏的處理。

2 催化II裝置處理穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏過程

催化II裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏以后，為保證穩(wěn)定汽油合格，首先對分餾系統(tǒng)二中回流進行了節(jié)流降壓處理，使穩(wěn)定塔底重沸器二中側(cè)壓力(管程)低于穩(wěn)定汽油側(cè)壓力(殼程)5～10 kPa左右。隨著換熱器內(nèi)漏量增加，內(nèi)漏量由原來的15 t/h上升到100 t/h，穩(wěn)定塔底不能提供足夠的熱源，導致穩(wěn)定汽油蒸氣壓不合格且越來越高，嚴重影響汽油脫硫裝置平穩(wěn)操作[2]。

某公司最終決定在生產(chǎn)期間處理催化II裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏問題，為了減少環(huán)境污染和最大化降低處理成本，選擇了第三種方案處理該裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏問題，即催化裝置切斷進料，再生器悶床，穩(wěn)定塔單獨切除。

2.1 停開工過程公用工程消耗

停開工期間關(guān)鍵節(jié)點的公用工程消耗如表5所示。

表5 停開工期間關(guān)鍵節(jié)點的公用工程消耗

2.2 停開工過程關(guān)鍵步驟總結(jié)

停開工期間反再系統(tǒng)面臨的兩個問題：一是再生器悶床后，再生催化劑可能會進入輔助燃燒室內(nèi)，造成備風機并風困難；二是再生器悶床后，如何降低第二再生器密相床溫的下降速度，保證流化后能順利地噴入燃燒油并燃燒。針對以上問題，采取的措施有：

(1)停工前，將催化劑總藏量降至低位。再生器悶床前，逐漸撤出部分主風，在保證再生器不跑劑的情況下，盡可能將一再的催化劑轉(zhuǎn)移至二再，手動關(guān)死外取熱器A/B滑閥，減輕主風中斷后一再大量催化劑落至二再造成的沖擊，避免大量催化劑經(jīng)過二再主風分布管進入輔助燃燒室；按照上述操作，輔助燃燒室溫度沒有明顯升高，說明只有很少量的催化劑進入輔助燃燒室，保證了后來再生器并風的順利進行。

(2)再生器悶床后，關(guān)閉了再生器斜管松動風、催化劑加劑輸送風、卸劑線的反吹風、燃燒油噴嘴的套筒保護風，減少內(nèi)取熱器的取熱量，盡可能降低二再密相溫度的下降速度。

(3)二再密相溫度悶床初期，溫度下降較快，后期下降較慢，到并風前，二再密相溫度平均值為524 ℃，在并風后，燃燒油噴著前溫度最低降至415 ℃。

(4)為了保證備風機能否將再生器內(nèi)的催化劑重新流化起來，通過開大備風機靜葉角度、逐漸關(guān)出口放空閥，將備風機出口壓力盡可能升至最大，達到233 kPa(g)。壓力達到后，開二再主風調(diào)節(jié)閥向二再一次并風成功。

(5)為了保證并風后，燃燒油能順利噴進再生器并燃燒，首先提前建立好燃燒油循環(huán)、封油罐提前脫好水，燃燒油霧化蒸汽脫水完畢引至噴嘴前，一旦并風后立即開二再密相溫度較高的部位對應的燃燒油噴嘴兩道手閥，再打開其他燃燒油噴嘴手閥，保證溫度能夠很快回升。

停開工期間分餾系統(tǒng)面臨的問題是分餾塔及分餾頂循、一中甚至二中系統(tǒng)存水較多，處理不好會引起沖塔，延長開工時間。針對這個問題，采取的措施有：

(1)停工后，隨著分餾塔各部位溫度的降低，逐漸停各中段回流，并關(guān)閉分餾塔器壁出口、返回閥，減少分餾塔內(nèi)的存水進入各中段回流管線中。

(2)逐漸將分餾塔頂部溫度升到高120 ℃左右，盡可能讓進入分餾塔的蒸汽全部從分餾塔頂出來，同時加強對分餾塔頂部頂循環(huán)回流集液箱的脫水，保證集油箱內(nèi)無存水。

(3)由于分餾塔各中段回流的抽出、返回閥存在少量內(nèi)漏，會有少量水在停工后進入各系統(tǒng)中，停工后就開始對各中段回流管線進行脫水，保證管線內(nèi)存水盡可能少，脫水的部位主要有：原料油罐和回煉油罐、各中段回流泵入口和泵體排凝、泵出口控制閥、返塔控制閥閥組、管線低點排凝。

由于對分餾系統(tǒng)的脫水工作非常重視，脫水比較徹底，在開工噴油后，分餾系統(tǒng)頂循、一中、貧富吸收油系統(tǒng)都沒有出現(xiàn)抽空，為產(chǎn)品盡快合格創(chuàng)造了條件。

3 結(jié)語

裝置大型化以后，催化裂化裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏的工藝處理會面臨更大的挑戰(zhàn)，無論采用哪種工藝處理方案，都必須以安全為前提，并貫徹公司綠色生產(chǎn)理念，全面考慮公司的物料平衡、公用工程消耗、裝置規(guī)模、產(chǎn)品分布、物料去向、損失大小等因素制定出的最優(yōu)處理方案。該公司針對大型催化裂化裝置穩(wěn)定塔底重沸器內(nèi)漏問題，提出了三種工藝處理方案，通過分析確定了第三種方案最為經(jīng)濟和環(huán)保，并按照第三種方案成功實施。