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催化裂化油漿系統運行中的問題及對策
摘要：針對催化裂化油漿系統在滿負荷狀態運行時出現的問題進行分析 ,提出了解決問題所采取的對策。
關鍵詞：催化裂化 ; 油漿 ; 沖洗油 ; 結焦
油漿系統的結焦問題是制約裝置長周期運行的 主要因素之一 ,如何保證油漿系統在生產運行中的平穩 ,避免因結焦堵塞造成裝置非計劃停工搶修 , 中原油田石油化工總廠在這方面做了有益地探索 , 并做了大膽地嘗試 ,取得了較好的效果。
1.概況：中原油田石油化工總廠自 2014 年 9 月開工后不久 ,油漿泵就出現了晃量的趨向 ,但各換熱器壓降正常 ,基本上能滿足工藝的需求 ;但隨著運行周期的延長 ,油漿系統經常地出現問題 : 塔底溫度上漲 , 各換熱器壓降增大 ,取熱效果變低 ,下返分布器堵塞嚴重等 ,對這些問題如果處理不當或處理不及時 ,可能導致油漿系統的癱瘓 ,被迫停工搶修。由于工期緊 ,檢修時間短 ,沉降器、油氣大管線、整個油漿系統存在問題沒有得到徹底解決。進料后 不久 ,油漿泵出現晃量 , 及時倒泵清理油漿泵過濾網 ,發現有許多大的硬焦塊 ,懷疑沉降器或油氣大管線中的松動使焦塊被油氣帶到了泵的入口。
2.結焦堵塞的原因分析：催化裂化反應同時伴隨著熱裂化反應和過裂化反應 ,熱裂化反應的存在使反應后的油氣中含有不飽和雙烯烴 ,經過芳構化 , 易縮合成多環芳烴 , 發生生焦反應 ,反應起始溫度 100~200 ℃,而油漿系統中的溫度一般都超過 200 ℃;另一方面 ,提升管出口油氣中尚帶有部分有一定活性的催化劑 , 油氣還存在一定程度的過裂化反應 ,最終生成焦炭 ,部分被帶到分餾塔。多環芳烴屬于結焦前身物 ,而油漿是多環芳烴含量最高的成分。在高溫條件下 , 多環芳烴、膠質、瀝青質脫氫聚合條件成熟 ,產生一系列芳烴自由基 ,后者相互結合形成分子量更大的縮合物 ,直至焦炭。油漿中各類不飽和烴在高溫下 , 由氧和金屬引發催化作用 ,通過自由基鏈反應而產生高分子聚合物。隨著聚合物和 縮合物的分子量不斷增大 ,在介質中的溶解度逐漸降低 ,析出后粘附在設備表面。特別是它加劇了催化劑粉塵的沉降累積速度 , 當其速度大于油漿流速后 ,系統產生結焦 。同時由于其粘度大 ,在塔、管線、換熱器或線速較低的部分容易掛壁形成沉積 ,在管線附近形成一層滯流層 , 特別是到了后路 , 壓力變小 ,流速變小 ,油漿換熱后溫度變低 , 油漿停留時間變長 ,都能促使生焦。導致油漿系統結焦堵塞的原因主要包括反應處 理量、兩器差壓及燒焦效果、沉降器旋分效果、回煉 比、油漿的化學組成及性質、分餾塔底溫度、油漿停 留時間及流動狀態、換熱器設備管道 及閥門選用、操作條件等。
3. 采取對策
3.1維持反應平衡
從 2014年 9月開工以來 ,兩器差壓、燒焦效果、沉降器旋分效果、增大處理量等的操作維持平穩 ,保證了大量的催化劑不被帶到分餾塔。
3.2定期、及時清理油漿過濾網
2012年 5月我們給油漿泵增加了入口過濾網 ,3.32014年 9月增大過濾網面積。一旦系統出現晃量 , 及時倒泵清理。過濾網保證后路油漿無大的焦塊攜 帶 ,減少后路結焦幾率。
3.3嚴格控制底塔溫度
從 2014年下半年開始 ,裝置基本處于滿負荷狀態運行 ,塔底溫度一般在 360 ℃以上 ,塔底、各油漿換熱器、下返分布管易結焦 ,特別是油漿蒸汽發生器和下返分布管。為控制好塔底溫度 ,我們主要采取以下措施 :
3.3.1適當提高處理量
對溫度、壓力、流量的控制必須應滿足所用設備 的使用條件要求 ,設備不應在設計條件的臨界狀態下運行。
3.3.2優化操作參數 ,提高苛刻度
采取較高的反應活性、反應深度及原料預熱溫度 , 提高燒焦效果 , 盡量減少回煉比 。由于處理量大 ,平衡催化劑活性 62 左右已顯偏小 , 回煉油罐液位超高 ,所以回煉比也大 ,從而提供給分餾過多的熱源 ,導致塔底溫度高 。 10~ 15 天卸一次平衡劑 , 然后通過小型加料器補入新鮮催化劑 , 以增加反應活性 ,加料時間由每半小時 40 s提高到 60 s, 既能滿足生產需要 ,又不浪費新鮮劑。反應溫度由 505 ℃提高到 508 ℃,增加了反應深度。原料預熱溫度也由200 ℃提高到 210 ℃, 提高霧化效果 , 改善產品分布 , 降低油漿溫度。每班加一袋助燃劑 , 改善燒焦。這些措施的實施 ,使回煉比由 0. 45降到 0. 25以下 , 為優化油漿系統的操作創造了條件 。
3.3.3控制熱渣油量
以前加工量不足 , 熱源不夠 , 需要熱聯合裝置 ; 目前處理量大 , 自身產生的熱源已足夠 。2015 年 1 月 27日熱渣油溫度對油漿溫度的影響見表 1。
表1熱渣油的溫度對油漿溫度的影響
熱渣油溫度 / ℃ 85. 67 95. 52 83. 59 96. 68 103. 25
油漿返塔溫度 / ℃ 260. 1 266. 94 259. 16 265. 45 270. 88
熱渣油和油漿換熱 ,熱渣油溫度越高 ,油漿放熱越少 ,油漿返塔溫度越高。冷渣油溫度在 83 ℃左右 ,采用熱聯合裝置就會對塔底溫度造成影響。
3.3.4嚴格控制
嚴格監控各個油漿換熱器壓降、下返塔量、油漿 蒸汽發生器上水量。油漿循環系統應保證足夠的油 漿循環量 ,才能把多余的熱量取走 ,使過熱油氣變成飽和油氣。若發生不暢或堵塞 ,可使用沖洗油。
3.4完善的日常維護制度
3.4.1 每周對油漿系統進行一次無限流沖洗
由于調節閥的閥位經常處于某個狀態 , 閥后區域流速較慢 , 易沉積結焦 , 彎頭改變流速后 , 也易形成流速緩慢的區域 , 通過對調節閥 FV216、FV205、TV216A 全開、全關 ,對油漿系統進行大流量無限流沖洗 ,使調節閥閥后區域得到沖掃 ,沖走積聚的比較疏松的附著物 , 防止結焦。通過觀察底溫和油氣溫度變化情況 ,判斷整個油漿系統的通暢情況。
3.4.2監控油漿性質
嚴格監控油漿性質 , 定期測定油漿密度和油漿固含量。油漿連續外甩量占 日處理量的 3. 0 %左右。油漿固含量在 0. 6 %以下 ,則切除油漿回煉 。
3.4.3減少油漿在塔底的時間
減少油漿在塔底的停留時間 ,規定塔底液位控制在 30% ~50% (浮球液位 ) ,使油漿在塔底的停留時間為 3 ~4 min , 以增加油漿的流動 ,減少生焦 ;同時密切注意塔底攪拌、蒸汽壓力、溫度、流量等 , 防止塔底形成死區。
3.4.4控制油漿系統最大循環量
實行油漿系統最大循環量控制 ,減少油漿在管線及換熱器內的停留時間。下返塔實施最大流量控 制 , FV216全開 , 同時保證在過熱段洗滌反應油氣 , 通過調節 TV216A 和 FV205 保證循環量 ,有時甚至開兩臺泵保證循環量。研究證明 , 當油漿系統中油漿線速達到 1. 5 m / s時 ,能有效抑制結焦。
4. 結束語
從 2014年 9月開工到現在 ,裝置在滿負荷狀態下運行 ,盡管運行過程中油漿系統出現了許多問題 , 但經過我們采取以上措施及時處理 , 問題得到了有效控制。