浅析反再系统两器互窜现象,原因及解决对策

一、催化裂化的重要性

我国石油资源中, 原油大部分偏重, 轻质油品含量低, 这就决定了我国炼油工业必须走深加工的路线。催化裂化是炼厂获取高效益的一种重要方法, 在炼油工业中占有极其重要的地位。据统计, 截止上世纪末, 我国催化裂化能力达66Mt/a, 占一次加工能力的38%, 居世界第二位。随着技术的发展, 经济效益还将不断提高, 催化裂化已成为我国炼油工业的支柱。

二、催化裂化反应再生系统

1. 反应再生系统工艺原理

催化裂化反再系统是原料油经进料喷嘴雾化后, 在一定温度、压力下, 通过与高温催化剂的混合发生裂解等反应, 生成油气。期间发生的反应众多且复杂, 目前科学界比较认同的反应原理是正碳离子反应。

2. 反应再生系统生产流程

某催化裂化装置采用同轴单段逆流再生重油催化裂化。将蜡油、脱沥青油、冷渣和热渣引进装置, 混合后进入原料油缓冲罐, 由泵抽出, 经换热器加热至200℃左右与回炼油混合, 经原料油雾化喷嘴进入提升管反应器反应段, 与690℃高温催化剂接触完成原料的升温、汽化及反应, 515℃左右的反应油气与待生催化剂在提升管出口经两组粗旋风分离器快速分离, 油气经四组单级旋风分离器进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器, 进入分馏塔;表面覆盖有焦炭的待生催化剂离开粗旋后, 与来自沉降器单级旋风分离器回收的催化剂一起进入汽提段, 通过汽提蒸汽逆流接触以汽提催化剂所携带的油气, 汽提后的催化剂沿待生立管下流, 经待生塞阀并通过套筒出口的分配器进入再生器密相床, 在700℃左右的再生温度、富氧及CO助燃剂的条件下进行逆流完全再生。烧焦过程中产生的过剩热量由外取热器和过热管式内取热取走。经再生器再生后的催化剂通过再生斜管, 单动滑阀进入提升管底部, 开始新的循环。

3. 催化裂化反应-再生系统两器互窜

两器互窜是催化裂化装置事故中非常严重的一种, 它是指沉降器中的油气窜入再生器中, 或再生器中的烟气直接进入沉降器中, 与高温油气相接触, 使油气燃烧, 在反应器内发生闪爆, 发生严重事故。

三、反应-再生系统两器互窜的具体现象、原因及对策

1. 事故现象

反再系统是催化裂化装置的灵魂, 一旦出现事故, 会造成整套装置操作波动。两器发生互窜时, 可在装置的操作中反应出来, 会出现以下情况:

(1) 反再系统中沉降器藏量波动较大, 不易控制, 与沉降器藏量相关联的单旋料腿藏量及密度, 用来控制沉降器藏量的待生塞阀开度也会有显著变化且偏离正常值。

(2) 气压机入口流量大, 压力高。可判断系统中有大量气体窜入。

(3) 在互窜位置附近伴随着油气的燃烧必然会形成高温区域, 同时, 伴随着催化剂的泄漏, 在漏点处附近的密度也必然有变化。所以一旦互窜, 沉降器温度, 再生器温度, 再生器密度等参数都会有明显变化。

(4) 对于同轴式反应再生器, 待生立管和套筒密度也会有变化。当沉降器或待生立管因为有漏点而出现互窜现象时, 待生立管和套筒的密度内会因为烟气的进入而使密度变小。

2. 事故原因

当催化裂化反应出现问题时, 我们只能对现象进行初步分析, 然后根据经验做出判断, 最后只有进入装置内部, 全面检查才能得出最终的结果。原因分为以下几点:

(1) 沉降器藏量仪表失灵。当藏量在高位失灵时, 会误导控制沉降器藏量的塞阀开度, 最终导致沉降器真实藏量为零造成两器互窜。

(2) 两器差压控制不当。两器压差是反应—再生部分的关键控制参数, 当差压过高或过低时都会影响催化剂在装置内的流动, 进而影响沉降器料位, 严重偏离正常值时导致两器互窜。

(3) 对同轴式反应再生器系统而言, 沉降器和待生立管出现漏点也会导致两器互窜。因为同轴式单段逆流再生器汽提段和待生立管松动设施复杂, 再生器高温环境下的引压管往往会出现拉坏现象, 从而造成装置内局部温度超高, 致使结构损坏, 最终导致漏点出现。

(4) 待生塞阀、再生滑阀卡涩、控制失灵。待生塞阀、再生滑阀在实际操作中可能出现卡涩现象, 从而造成催化剂循环量无法调节, 使催化剂藏量无法控制, 最终导致两器互窜。

(5) 金属腐蚀导致反应器损坏。在反应器内高温环境下金属容易出现氧化脱碳反应, 脱碳结果使金属表面的固溶碳减少, 甚至成为纯铁体。既影响了金属的机械强度, 也降低了金属表面的硬度和疲劳极限。

此外, 助燃剂的加入会使再生器温度提高, 烟气中一氧化碳减少, 二氧化碳和氧却增加, 因而引起更严重的气体腐蚀。

3. 经验教训及对策

根据上述分析, 结合催化装置的实际情况, 提出以下几点建议:

(1) 注意观察仪表之间的相互关系。很多测量仪表的结果是相互关联的, 仪表失灵与否除其自身显示数值变化失常, 还可根据相关仪表数值变化来进行判断。搞清各个参数的对应关系有助于我们迅速发现仪表失灵与否, 从而及时处理, 避免事故的发生。

(2) 严格控制两器差压。两器差压是反再系统操作的核心参数, 非常重要, 尤其在事故状态下, 两器差压是调节沉降器藏量的重要手段, 要严格控制, 操作人员应加强学习交流, 充分掌握在各种特定条件下的操作参数。使反应平稳的进行, 一旦出现事故能够迅速处理。

(3) 对于已经损坏的衬里要及时修复, 出现过的漏点要加强检查, 尤其注意器壁挡板之间焊道质量, 保证无焊缝。

(4) 在检修时发现松动风线有一定的损坏, 建议改进风线结构和引压设计, 防止风线附近产生旋流, 磨坏器壁, 加强数据监测, 增加交流学习, 提高技术水平, 提高责任心, 杜绝此类事故的发生。

摘要：本文分析了现代炼厂中催化裂化的重要作用, 并叙述了催化裂化装置反应再生系统的原理、生产流程。文中重点针对同轴式单段逆流再生器在生产中遇到的问题, 围绕两器互窜的现象及原因进行了分析, 并提出了相关解决方案。

关键词：催化裂化,沉降器,同轴式再生器,两器互窜

参考文献

[1] 林世雄, 石油炼制工程石油工业出版社, 1988.

[2] 马伯文, 催化裂化装置技术问答 (第二版) 中国石化出版社, 2005年1月.

[3] 刘英聚, 张韩等, 催化裂化装置操作指南中国石化出版社, 2005年7月.