催化长周期运行技术导则04(2011.6.13)

中国石油内部资料注意保密炼油与化工分公司催化裂化装置长周期运行导则（讨论稿）中国石油炼油与化工分公司2011年6月前言RFCC一直在中国炼油企业的重油加工流程中占据重要地位。随着石油需求量的不断增长以及重油开采技术的不断进步，炼油厂加工重质原油的品种和比例在不断增加。受此影响，RFCC原料劣质化趋势明显，不断给装置的长周期稳定运行工作带来新的问题与挑战。可喜的是，经过近年来有针对性的攻关，诸多问题的原因与防范措施已日渐清晰，约20%的重油催化装置率先实现了三年一修的目标，个别高掺渣比重油催化装置运行周期已接近四年。但是，还有许多装置仍然出现抢修甚至非计划停工事件，成为各炼化企业全面实现安稳长满优运行的瓶颈。因此，及时总结经验，为装置管理提供技术支持和指导，保证中国石油各企业的催化装置全面实现无故障、长周期运行，并为今后进一步延长运行周期打下坚实的基础，已经成为一项非常必要的工作。希望大家能积极反馈意见，使本导则得到持续的丰富和完善，为各企业的催化裂化长周期运行工作提供更有效的支持。联系人：刘强[e-mail],吴宇[e-mail]目录第一章总则第二章重油催化裂化装置防结焦技术导则第三章烟机、三旋防结垢技术导则第四章机组长周期运行技术导则第五章催化裂化装置腐蚀与防护导则第六章滑阀等专用设备长周期运行技术导则第七章反应再生系统衬里的长周期运行技术导则第八章流化异常及催化剂非正常跑损的监控与防范技术导则第九章热工系统的长周期运行技术导则第十章分馏塔结盐的防范与处理技术导则第十一章附则第一章总则1、为加强对催化裂化装置长周期运行工作的管理，特制定《中国石油天然气股份有限公司重油催化裂化装置长周期运行技术导则》（以下简称《技术导则》）。2、本《技术导则》所称长周期运行的标准：“三年一修”是指装置两次检修的间隔在35个月以上。如果本周期运行过程中出现打开两器人孔的抢修或小修，以及本周期累计切断进料时间达到96小时，则运行周期重新开始统计。3、各企业要建立健全长周期运行管理机构和管理制度，必须有1名领导主管长周期运行管理工作，并建立领导小组和工作小组。明确熟悉长周期运行管理业务的部门归口管理长周期运行的相关工作，并明确部门负责人，明确每个技术人员在长周期运行日常管理工作中的具体工作内容。4、长周期运行管理是系统工程，关联到设计、建设、运行管理等方面，以及工艺、检修、质检、环保、计量、设备和物资供应等各部门，各方面应积极配合协作，做好长周期运行的管理工作。5、应重视长周期运行技术革新及技术进步工作，积极稳妥采用新技术、新工艺、新材料和自动化技术，以逐步提高长周期运行管理水平。6、本《技术导则》适用于炼化分公司（以下统称中国石油）各部门及各企事业单位（以下简称各企业）。1第二章重油催化裂化装置防结焦技术导则目录第一节重油催化裂化装置主要结焦部位及原因分析………2第二节装置设计阶段的防结焦技术导则…………………………….4第三节新装置建设过程和停工检修过程的相关导则………………12第四节装置开工过程的防结焦技术导则……………………………15第五节装置正常操作中的防结焦技术导则………………………..17第六节装置事故处理过程中的防结焦技术导则…………………..212第一节重油催化裂化装置主要结焦部位及原因分析重油催化裂化装置结焦的部位从喷嘴、喷嘴上部的提升管内壁、粗旋出口、沉降器内部、顶旋升气管及料腿内、集气室、油气大管线、分馏塔底，一直到油浆循环系统，范围比较广泛。结焦造成沉降器顶部、顶旋等设备上的焦块脱落，堵塞料腿、汽提和催化剂循环等系统，使沉降器压降升高，加工负荷下降，直至停工清焦检修，有的装置从沉降器内清出300多吨焦块，严重影响装置的长周期运转。造成装置结焦的原因主要有以下几个方面：1、催化裂化原料掺渣油量高，进料馏分重，剂油比低，和再生剂的混合温度低，接触不充分，不足以全部汽化，相当多的原料以液相形式存在，容易生成液焦。装置极好2、原料预热温度过低，雾化喷嘴效率低，雾化蒸汽量不足等因素，形成颗粒大于80的液滴，以及喷嘴位置安排不当，使进料分配不均，造成喷嘴及上部提升管内壁结焦。3、反应沉降系统设备内表面和油气管线内壁温度低，达到油气露点以下，造成油气凝聚结焦，如提升管出口温度过低，开工时沉降器升温未达到预定温度等情况下，就会出现严重结焦。4、沉降器快分设计不当，油气在沉降器内仃留时间过长，造成二次裂化，使沉降器系统，包括粗旋、顶旋、器内壁、内构件、顶部、集气室等部位大面积结焦，加上大分子液滴的进入，更加剧了结焦。35、油气大管线保温不好，使油气冷凝，油气流速低于25m/s，仃留时间长，均加剧结焦。6、油气分压高，生焦倾向增加。7、分馏塔底油浆仃留时间超过5分钟，塔底温度超高，加快塔底结焦。8、油浆密度超过1.0,油浆系统线速低，使油浆系统结焦加剧。9、装置低负荷运行,装置事故多，开仃工不断，频繁切断进料，开工进油前提升管及沉降器顶温度过低，加重了装置的结焦，等等。4第二节装置设计阶段的防结焦技术导则新装置设计过程中要采用成熟的防结焦工艺技术及新型设备。在工艺设计过程中应把防结焦措施作为重点进行考虑。在初步设计中要有防结焦技术与措施章节。对于新建重油催化裂化装置，要做好原料油性质及产品方案的预测与评价工作，为设计提供准确和全面的数据。设计过程中，要充分考虑防结焦问题，根据原料油的性质选择合理的设计方案和设计参数，要充分预测未来原料油变重带来的影响，保证较高的单程转化率，为装置能连续运行三年以上提供有力的保障。重油催化裂化装置的设计要遵循以下导则，：1、预提升段的设计：采用催化剂预提升技术，改善催化剂的流动形态，形成活塞流，减少催化剂的滑落，减少返混，使催化及和油气在接触前得到整流，为此要采取合适的分布器，可使用蒸汽、干气作为提升介质，采用合适的线速和预提升高度，控制催化剂密度，可供参考的经验是预提升线速控制在3-4m/s，密度在250-350kg/m3。一种较好的预提升段结构实例：52、进料段的设计：要达到良好的原料油雾化效果，防止未气化油的产生。①选择新型高效原料雾化喷嘴，对喷嘴要进行最优组合，采取对称布置。原料油雾化的平均颗粒应能达到60以下。目前应用较多的型号有：中科院力学所开发的KH型喷嘴，中石化工程建设公司开发的BWJ喷嘴，中石化洛阳工程公司开发LPC喷嘴，IFP开发的高效喷嘴，SHELL开发的高效喷嘴等。②提供足够的雾化蒸汽，并保证蒸汽的品质。RFCCU的雾化蒸汽量保证大于原料的3.5%。掺渣量高的要相应增加增加雾化蒸汽量，有利于降低油气分压，提升管总注汽比例(包括预提升干气或蒸汽)≮7%。雾化蒸汽的温度以不低于原料油预热温度为宜。③根据原料的性质，确定合适的原料预热温度，使原料油在进料温度下的粘度小于5cSt.这一温度有的需180℃，有的则需220℃以上。④采用较高的剂油混合温度，特别是原料馏分重，大分子很难汽化，需在较高剂油比和高温下，和催化剂混合接触，充分蒸发，减少未蒸发的液滴，减少结焦倾向。要适当提高再生温度，再生温度可以接近710℃。某些装置的经验表明,再生温度从660℃提高到710℃，提高50℃，焦炭含氢量从约9%降到7%左右。3、注终止剂的设计：在提升管的中上段打入终止剂，一方面有利于提高剂油比，使油剂在提升管的进料段尽量在高温下气化和接触反应，同时控制反应温度，控制出口温度，防止出现高温下过裂化反6应，降低过裂化生成缩合焦。终止剂量应能达到新鲜进料的3-10%，原料油重，终止剂量要相应增加。并有高低不同的注入部位，能够根据需要选择不同的轻质油和水做终止剂，增加操作灵活性。另一方面，可以做为开工喷油前尽快提高沉降器顶部温度的措施，抑制开工过程未气化油冷凝生焦。①终止剂的高低注入位置选择:主要与原料油性质轻重和产品方案有关。a.原料油性质重，其注入位置相对较高。b.轻油转化率越高，其注入位置越高（液化气方案＞汽油方案＞柴油方案）。②终止剂介质的选择：a.增产液化气或汽油降烯烃生产方案，可以考虑采用稳定汽油做终止剂。b.增产汽油生产方案，可以考虑采用轻回炼油或水做终止剂c.同时增产汽、柴油或追求最大轻烃液收，可以考虑采用水做终止剂。采用水做终止剂对防结焦有利，但分馏塔顶取热负荷增加,粗汽油干点升高，需要相应降低塔顶温度，使分馏塔上部结盐倾向增加。4、提升管出口快分的设计：要选择新型提升管出口快分，缩短油气在沉降器内的仃留时间，可有效降低沉降器系统的结焦，油气在沉降器内仃留时间延长，导致热裂化反应和非选择性反应加剧，使汽油、液化气等目的产品收率下降，干气和焦炭收率上升。热裂化反应是温度和时间的函数，高温下，7仃留时间愈长，反应愈剧烈，结焦倾向加剧。石油大学开发、中石化北京工程公司设计的VQS快分，使油气在沉降器内的仃留时间缩短到2-3秒，沉降器结焦明显改善，对高度和空间容许的装置，可以采用VQS快分。VQS快分操作弹性相对小，在开工过程中系统的线速度低时易出现跑催化剂现象，对操作人员的要求较高。石油大学开发的FSC、CSC快分，中石化洛阳工程公司开发的粗旋+顶旋软连接结构，使油气仃留时间在沉降器内缩短到5秒以内，也可有效降低沉降器的结焦。此类快分操作弹性大、抗异常波动能力强。粗旋出口与顶旋入口软连接结构对设计和施工精度要求高，如因施工出现偏差或热膨胀等问题造成粗旋出口与顶旋入口不能对中，易造成油气不能快速进入顶旋，产生沉降器结焦问题。粗旋料腿要保持较高的密度，要设置优化的预汽提段，减少料腿排料携带入沉降器的油气量。另UOP公司的VSS、VDS快分，IFP公司的羊角式快分技术（LDD）等也有较好的防止结焦的作用，目前国内有个别装置应用。5、沉降器内部的设计：合理设置沉降器的防焦蒸汽，降低油气分压，降低重组份露点，减少冷凝结焦。①防焦蒸汽要有流量自动控制措施，切断进料后要及时适当提高防焦蒸汽量。②防焦蒸汽应采用1.0MPa蒸汽在烟道等处过热到400-550℃或采用中压过热蒸汽补充等措施保证蒸汽品质，分布管的结构要保证蒸8汽分布均匀，应考虑优化喷嘴方向，例如：使蒸汽层形成旋转的流场，进一步抑制油气向器壁附着。③沉降器内构件要简单并减少死区，可以考虑在不同部位设置防焦蒸汽措施。④衬里厚度与型号的选择要考虑有利于适当减少沉降器温降。⑤汽提段上方应有挡焦格栅设计，防止大焦块脱落堵塞汽提段或斜管。也可以在待生斜管入口设置挡焦格栅并在汽提段下部留有足够的空间用于存放异常情况下脱落的焦块，不至于造成待生斜管入口堵塞。⑥沉降器顶部放空的通量要足够，能满足沉降器烘干衬里的升温要求。内集气室的沉降器要尽量消除稀相顶部死区空间，必要时应在顶部增设均布的放空或人孔，便于停工快速降温和清焦，防止死区焦块自燃。6、旋风分离器的设计：旋风分离器的结焦部位主要在升气管的外壁，在装置出现切断进料等异常情况时，易产生焦块脱落堵塞旋风料腿导致大量跑催化剂的问题。应考虑旋风分离器升气管外壁加钉头或导流板等防止焦块脱落的措施。7、集气室的设计：有集气室结焦问题的装置，可以在集气室内部增设防焦蒸汽环，要注意不扰动旋风分离器的正常运行。8、反应系统主要工艺参数的设计：①要采用较高的剂油比和较低的回炼比。对重油催化装置，剂油比≮6，回炼比≯0.2,如原料性质较差,回炼比应在0.1以下，直至采9用单程裂化的方案。②对原料性质恶劣的装置，防止过低的提升管出口温度，使油气中重组份冷凝聚合结焦，当然也要防止温度过高，加剧热裂化反应，形成硬焦。提升管出口温度控制在500-530℃范围为宜。③控制合适的反应时间，过短的反应时间使反应系统防结焦难度增加。④原料性质差，反应器旋风到分馏塔入口的线速度应适当提高，可牺牲一定的系统总压降。9、油气大管线的设计：①线速度应达到35m/s左右，原料性质差应进一步提高到接近40m/s，应在DCS上实现线速度的计算与显示。②应采取冷壁结构，选择性能好的衬里，衬里厚度应达到150mm。尽量减少管线的温降