催化裂化增压机无扰动切换技术探讨

2022-09-10

前言

长庆石化140万吨/年催化裂化装置于2005年8月一次试车投用成功, 运行近8年来总体运行平稳。2009年之前, 催化装置仅有一台增压机 (无备机) 长期连续运转;2009年大检修期间安装一台同型号备用增压机, 安装后经历了数次切换操作。本文主要就增压机在线无扰动切换过程中出现的几个关键问题进行探讨, 从而减少切换过程中的波动和风险, 确保催化裂化装置长周期运行。

一、催化裂化装置增压机组运行状况

1. 增压机组基本信息

长庆石化公司140万吨/年催化裂化装置采用的增压机组具有性能优良, 结构紧凑, 运行平稳等特点, 主要参数见表-1。

2. 增压机组运行状况

我公司140万吨/年催化裂化装置增压机A机, 自2005年8月投用至2013年3月期间累计运行1560天, 基本运行平稳。2009年4月装置大检修期间, 安装备用增压机B机, 受检修时间限制, 该机未成套安装相关自保连锁系统;同时, 对A机进行了一次例行解体检修, 各部件情况良好, 开厂后继续运行A机。2009年7月12日, 增压机A机运行过程中发生叶轮端高速轴突然断裂故障, 催化反再系统降量操作, 装置中压蒸汽系统压力大幅降低, 影响加氢裂化装置透平驱动循环氢压缩机组正常运行;立即启动并平稳切换投用B机;装置操作逐步恢复正常, 成功避免了一次催化装置和加氢裂化装置自保停车。

3. 增压机切换过程中存在的问题

根据增压机A机运行的实际情况, 从2009年7月至今, 经历了4次增压机主、备机之间的切换操作, 此过程出现过电机跳闸现象以及出口增压风流量、压力波动、催化剂从放空跑损等问题。

二、增压风对系统的影响

1. 对蒸汽系统的的影响

催化外取热系统运行平稳对全厂中压蒸汽管网的压力平衡起到非常关键的作用, 增压机运行的好坏决定了外取热运行的好坏, 增压机的平稳运行至关重要。

2. 对装置关键运行设备的影响

当增压机运行机组出现故障时, 如果在30分钟内不能将备机并入系统, 中压系统压力会从3.6Mpa快速降至1.8Mpa以下, 最终会导致催化气压机和加氢裂化循环氢压缩机被迫惰转, 由此可能带来的次生影响也是较大的。

3. 对催化装置平稳运行的影响

当增压机运行机组出现突发故障时, 一般进行降量操作, 需将进料量降至90-100t/h, 沉降器压力及反应温度控制困难, 容易造成大量跑剂以及油气互窜事故;另一方面若降量不及时会造成再生器超温事故。由此可见, 增压机对催化装置平稳运行的影响较大。

三、实现无扰动切换应注意的几个问题

1. 选择正确的启机步骤

正确的启机步骤是机组投用成功的基础, 也是安全运行的必要保障。关键在于执行好几个方面: (1) 确认机电仪及自保系统具备启动条件; (2) 启辅油泵, 确认润滑油循环正常, 调节油压油温正常; (3) 增压机盘车灵活; (4) 确认入口阀、出口阀、出口放空阀、反喘振阀在合适位置; (5) 稍开入口阀, 增压机冲转预热排渣, 启动电机, 逐渐提负荷至额定值; (6) 确认电流、轴瓦温、振动正常, 密切联系反应岗位。

2. 采用冲转启机方法应注意的问题

根据现场实际情况, 如果发现在入口有催化剂时, 必须先打开入口底部放空阀5%-10%进行排放;如果催化剂较多可适当开大排凝阀, 必须反复排放催化剂, 确认入口处催化剂排放干尽后才可采取冲转方法启机。

3. 优化切换过程

(1) 选择适当的入口开度

以往实际操作情况为, 启机时入口阀开度5%-10%, 启动时经常出现电机跳闸现象, 经过分析原因, 我们认为是入口阀开度较大, 启动负荷大, 电流超限跳闸。故选择控制入口开度在3%-5%以降低增压机启动时的负荷, 此后数次并机操作证明选择该入口开度是完全正确的。

(2) 平稳控制出口压力

为了防止增压风波动对外取热器流化造成的影响, 就必须在增压机切换过程中保持出口压力平稳。一方面备机的并入必须与主机的切出配合好;另一方面备机入口阀打开必须与开出口阀、关出口放空阀配合好。

(3) 选择合适的切换步骤

切换操作遵守先并风, 后切风的原则。增压机现场流程如图-1所示;

图中:A1--A机入口蝶阀A2--A机出口手阀A3--A机出口放空阀A4--A/B机防喘振阀A5--A机出口压控阀B1--B机入口蝶阀B2--B机出口手阀B3--B机出口放空阀

切换过程始终需注意机组的运行状况, 防止喘振;另外需保持出口压力和流量的稳定。目本文以增压机由A机切换至B机为例, 说明无扰动切换操作过程:

(1) 增压机B机启动前适当提高主风量10000-15000Nm3/h, 防止在启机和切换过程中引起主风量波动造成再生系统波动;

(2) 稳定增压机A机出口压力, 一边稍关增压机入口阀A1, 一边将增压机A机防喘振阀A4前手阀关闭, 这样可降低A机负荷, 防止切换时引起主风量不足;

(3) 启动增压机B机按4.1中所述步骤进行, 另需注意B机入口阀B1打开3%-5%, 出口放空阀B3开度15%;

(4) 逐渐开B机入口阀B1至10%-20%, 同时缓慢关闭出口放空阀B3, 打开B机防喘振阀A4前手阀, 逐渐调整B机出口压力略高于A机;

(5) 逐步打开B机出口手阀B2至100%, 开B机入口蝶阀B1至70-75%, 同时逐步关小A机入口蝶阀A1至10-15%, 关小A机出口手阀A2至20%。以上B机的并入与A机的切出同时进行, 且操作幅度要准确平稳, 以确保增压机出口压力和总风量恒定;

(6) 手动停增压机A机停机按纽, 全关增压机A机入口蝶阀A1和出口手阀A2, 之后打开A机出口放空手阀A3泄压。

四、改进建议

1. 冲转启机方法改进

现冲转方法为开入口阀5%-10%, 预热冲转正常后启动电机。针对出现电机跳闸的现象, 建议冲转方法改进为增压机预热正常后, 逐渐将入口阀开至15%-20%, 将压缩机充分冲转起来, 之后快速关小入口阀至3%-5%, 降低入口流量, 此时立即启动电机, 这样就可以减少启动时间, 降低启动负荷, 避免电机过载跳闸。待电机到额定转速后, 再稍开入口阀, 防止喘振。