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1、催化裂化装置长周期运行 设备问题及对策 （培训材料） (中大石油公司设备管理部）,催化裂化装置长周期运行,炼油厂炼化装置长周期安全稳定运行是炼化企业取得经 营业绩的重要举措。炼化装置无论在技术上还是在管理上、 在国外还是在国内都有长周期安全稳定运行的成熟经验，国 外大石油公司的炼化企业检修间隔一般按四年一修安排，最 近中国石化炼油业务已全面部署“四年一修”。中国石油部 分炼化企业已经做到三年一修，例如加工高硫高酸原油的企 业西太平洋、克拉玛依、辽河石化都已实现了三个全厂三年 一修。许多企业的单套装置也实现了“三年一修”甚至“四 年一修”。因此长周期运行是可以做到的，不是什么难事。 单独某套装置
2、长周期运行较易做到，但意义不大，难的 是整系列炼化装置实现三年一修，包括公用工程系统，这 其中的难点是催化裂化装置。,催化裂化装置长周期运行,催化裂化装置长周期运行所以难点较多，是因为催化 裂化工艺过程涉及的工程技术领域比其他装置多，工艺流 程也是最复杂的。除一般炼化装置涉及的化学工程、机械 工程、热力工程、流体工程、控制工程外，还涉及到催化 动力学、流态化工程、高温材料工程等等，把这些工程集 成在一起还需要系统工程、控制工程。特别是微球流态化 带来的冲蚀问题、催化反应的结焦问题、气固相分离问题 都是催化裂化装置长周期稳定运行的难题。,催化装置在炼油厂地位,是炼油厂最重要的二次加工装置之一，尤
3、其是在中国 中国催化裂化能力约为1.5亿吨/年，约占一次总加工能力的40% 原料:常压渣油, 减压渣油, 焦化蜡油, 减压蜡油等 产品: 汽油、柴油、液化气（副产丙烯）等 催化剂生焦再生燃烧提供反应所需热量，多余热量副产蒸汽烟机做功。 流态化反应、再生是催化裂化的工程基础 核心技术集中在反应再生系统,催化裂化装置设备调研分析,根据各地区公司催化裂化装置运行的实际现状，炼油与 化工分公司对催化装置的技术和管理水平进行了调研。从各 地区公司上报的材料来看，近几年各地区公司都有针对性地 做了很多的技术和管理工作，解决处理了大量的设备问题， 取得了宝贵的经验。通过对调研数据进行分析总结，将各地 区公司
4、所解决的设备问题好的经验供各企业参考，做到经验 共享，使大家能取长补短，促进各企业设备的长周期稳定运 行，来持续的不断提高催化装置运行管理水平。,催化裂化装置设备调研分析,调研收集了18家地区企业的数据，其中设备问题共计150项：,催化裂化装置设备调研分析及对策建议,将具体问题分类汇总，详见下表：,典型反应再生系统,外取热器两段再生,外循环管烧焦罐,高速床串联两段再生,主要工艺设备涵盖范围,一、烟气轮机 二、反再与烟气系统 三、取热器 四、余热锅炉 五、油浆系统 六、油气结焦 七、腐蚀防护 八、主风和气压机组 九、仪表方面 十、电气方面,一、烟气轮机,一、烟气轮机,烟机基本结构特点： 单级或双
5、级，悬臂支撑 轴向进气和径向排气结构 机壳垂直剖分,从进气端拆装转子 轮盘与轴之间采用止口定位,套筒传扭,拉杆拉紧 叶片、围带等处,喷涂耐磨涂层 壳体与转子之间设有空气和蒸汽密封 径向轴承采用四油楔轴承,烟机运行工况特点： 与工艺过程密切相关 热能工质携带催化剂粉尘 与之相连的工艺管线口径大、温度高、热胀量大、推力大 透平动力设备，机组控制要求高，工况恶劣,一、烟气轮机,烟机遇到的主要问题： 1、动叶片断裂 2、气动流道催化剂粉尘结垢 3、催化剂对烟气流道过流部件的冲蚀 4、机壳变形造成动静部件碰磨 5、高温密封,动叶片断裂,一、烟气轮机,1、动叶材料性能分析： GH864（Waspaloy）
6、 高温合金元素成分： Ni基合金 其余Cr 19% Co 14% Mo 4.5% Ti 3% Al 1.4% 非金属杂质的影响S、O、N,Waspalloy中有害元素S、O、N的含量比较,实物进口材料硫3ppm,一、烟气轮机,硫对塑性的影响,硫含量低于10ppm后材料高温塑性大大提高！ 结论： 国产材料与引进材料 相比性能有较大差距！,动叶片设计运行温度,镍基合金不同温度S对塑性的影响,一、烟气轮机,2、叶片毛坯锻造： 锻造工艺锻造温度是否 在1050-1100之间完成 变形？不能高更不能低！ 锻造工艺的合理性，考虑叶片 不同部位变形量不一样！,热 塑 变 形 图,严格执行锻造工艺的重要性！,
7、一、烟气轮机,针对动叶片频繁断裂的严重形势，06年上半年召开两次专题会议，组织有关厂家、科研单位和院校科研攻关，基本查清了叶片在制造、维 修和运行过程产生的问题。 主要原因： 一是动叶片热处理工艺改变导致高温机械持久性能下降 二是动叶片激光熔敷存在修复缺陷 三是催化剂结垢刮蹭叶顶影响叶片疲劳性能 板块为此下发会议纪要（油炼销字2006114号文件），制造烟机的有关单位随后又召开专业会议进一步研讨有关问题并形成会议纪要。根据初步查明的原因，及时布置了纠正和改进措施，主要是叶片锻造工艺纠正、热处理工艺纠正、暂停动叶片激光修复和加强生产管理措施。,一、烟气轮机,热处理工艺空冷与水冷的差异，影响高温持
8、久性能 （国产材料）,兰炼机械厂对比国产材料做出的性能对比,一、烟气轮机,对叶片基体组织有影响！ 右图显示叶片修复后母材组织中产生的裂纹，经解剖分析，可见宏观和微观缺陷！ 母材与增量组织的金相不同：锻造和铸造组织区分明显 烟机技术条件：动叶片材料为锻造状态,叶片激光熔敷形状修复,一、烟气轮机,催化剂在气动流道结垢造成叶顶刮蹭,一、烟气轮机,动叶片断裂应对措施 1、要求制造厂恢复叶片毛坯1080+空冷锻造工艺，提高材料高温持久性能。 2、加强动叶片毛坯锻造过程监造，按热塑变形图制订锻造工艺并严格执行。 3、进口动叶片棒料。大大提高材料性能，且集中大批量引进形成规模效益，成本增加是可接受的。大批量
9、引进形成储备，有利于缩短叶片订货周期。 4、研究制造工艺，提高制造精度。重点研究齿面接触精度，提高均匀度，降低应力集中！研究榫槽沟底表面增强工艺，改善疲劳性能！ 5、停止激光熔敷修复工作，待对激光修复工艺做进一步科研评定后确定修复原则。 6、修改烟机设计条件：1）动叶片材料要保证高温机械持久性能 2）榫齿榫槽硬度差异，要求榫齿低于榫槽 3）榫齿表面残余加工应力要求压应力,一、烟气轮机,催化剂结垢 催化剂在烟机中结垢现象早有存在，但没有现在这样严重，这样普遍。 原来仅在采用不完全再生工艺的催化装置中发生，如西太。 自2004年起逐渐较普遍的影响烟机的正常运行，部分企业受影响严重。 催化剂结垢是现
10、存的严重问题，严重影响了生产装置安全平稳运行！是目前亟待解决的问题！ 催化剂结垢成因尚不清楚，但现象特点值得我们关注： 1、催化剂细粉浓度高、线速高！ 2、结垢发生在气流转向和发生涡流的地方！易结垢的部位：烟机流道、三旋单管卸料孔、双动滑阀后等处。 观点：烟机结垢主要是细粉和高线速。,一、烟气轮机,预防催化剂结垢的措施 研究制定减少催化剂细粉的措施 1、加剂或卸剂均应遵循少量连续的原则。 2、关注并改进易造成催化剂磨损、破损的工艺过程。 优化催化剂再生操作 1、在保证床层流化、催化剂活性的前提下，尽量减少主风量，控制烟气过氧量。 2、控制并尽量减少再生烟气中的水汽含量。 加强工艺、设备各项操作
11、指标的控制与管理 1、保持平稳操作，避免加工量大起大落。 2、严格控制沉降器汽提段汽提蒸汽量和过热度。 3、严格控制旋分入口线速不超速，特别再生旋风。 4、保持三旋已回收细粉退路的畅通，临界喷嘴应保持合理压降。 烟机气动流道部位 1、即要耐磨又要求有相当的光洁度，特别是叶顶围带。 2、气动力学效应对结垢的成因影响。 轮盘冷却蒸汽 1、严格控制蒸汽品质，温度控制在240-250左右。 2、轮盘中心温度按设计上限控制，蒸汽量尽量按操作下限控制，不宜大于0.5吨/小时,一、烟气轮机,案例： 与机组、机泵相连的管线管件紧固要求：一般要求焊接、法兰连接。如果必须用螺纹连接的话，一定要加装防松措施。,二、
12、反再与烟气系统,典型问题,二、反再与烟气系统,典型问题,二、反再与烟气系统,一、二级旋风分离器特点： 串联结构 高温环境 内吊挂 高线速 一级入口催化剂浓度高,主要失效形式： 1、刚玉龟甲耐磨层冲蚀； 2、吊挂失稳，结构开裂； 3、料腿堵塞断裂；4、翼阀失效,措施： 1、工艺操作严格控制一级入口线速；2、不超温；3、翼阀阀板可以耐磨防护；4、定期更新材料。,二、反再与烟气系统,三旋分离单管卸料椎管结垢堵塞,二、反再与烟气系统,多管三旋的问题： 1、烟气分布不均 2、单管效率高，整体效率不高 3、结构复杂，膨胀节易出现变形损坏 4、上下隔板或内外吊筒易变形损坏 5、加工难度大，造价高，检修困难
13、6、单管易磨损、易堵塞 7、分离线速高，催化剂易磨碎和结垢,观点：单管的效率固然重要，但分离单元系统组合后的整体效率更重要！,三级旋风分离器,二、反再与烟气系统,新型 三旋,特点： 1、结构简单，易安装维护 2、烟气分布均匀 3、分离线速低 4、造价低 5、改造扩能弹性大 6、外形尺寸可与原有三旋一致,二、反再与烟气系统,海南洋浦石化280万/年催化装置BSX型三旋,独山子石化旋流式三旋 （裸式三旋）,二、反再与烟气系统,隔热耐磨衬里是影响催化装置长周期运行的主要因素之一！ 隔热衬里失效的表现形式是器壁出现热点 耐磨衬里失效的表现形式是催化剂细粉增多、催化剂跑损、结构穿孔 衬里的初次施工质量非
14、常重要! 所谓“三分料七分工”。 修补质量、养护质量往往不被重视！ 超负荷、超线速操作是衬里不能长周期运行的主要原因。 设计规定：稀相线速0.6m/s 输送密相线速0.91.0m/s 鼓泡床层线速1.21.8m/s 旋风分离入口线速2127m/s 进料喷嘴出口线速6080m/s,二、反再与烟气系统,衬里易失效部位： 两器内壁形状不规则的部位，例如，不同直径的过渡段、内件附近、修补过的部位 斜管与两器连接部位、斜管与提升管结合部位 流态化线速高、催化剂直面冲击的部位 器内构件膨胀量大、膨胀不均匀的部位 主风喷嘴、进料喷嘴附近 施工条件不好、空间狭窄的部位,二、反再与烟气系统,高质量隔热耐磨衬里要
15、求： 合适的壁温设计过高：散热损失大、影响材料强度、劳动保护要求高 过低：衬里厚度增大、应力腐蚀开裂敏感性增强 合理的衬里结构设计锚固形式、整体结构但可吸收膨胀 高性能的衬里材料高耐磨、高强度、热震稳定、低热传导、膨胀匹配 高质量的衬里施工、养护和烘干材料施工对加水量、搅拌分散、养护等因素更敏感，对施工技术提出了更高要求。主张专业化的施工队伍。 业绩良好的规模供应商材料性能、批次、供应能力,催化裂化衬里材料结构分类：,高耐磨衬里,耐磨衬里,隔热耐磨衬里,隔热衬里,隔热耐磨衬里,按所起作用,按衬里的结构形式,单层衬里,双层衬里,无龟甲网钢纤维增强 隔热耐磨单层衬里,龟甲网高耐磨单层衬里,无龟甲网
16、高耐磨单层衬里,有龟甲网双层衬里,无龟甲网双层衬里,各种衬里结构形式的优缺点,隔热耐磨衬里,沉降器宜采用双层龟甲网隔热耐磨衬里,1、沉降器内部结焦严重，在停工清焦时容易将衬里连同焦炭一起打掉。用龟甲网衬里因为有龟甲网加强和隔离，不容易将衬里打坏。 2、沉降器操作温度低，t5400C，龟甲网结构能适应其操作条件。 3、衬里一旦出现裂缝，高温油气渗入可能产生结焦，焦炭膨胀将衬里挤压剥落。龟甲网结构机械强度高，可起到防护作用。,双层衬里隔热层,双层衬里耐磨层,隔热耐磨衬里,油气管线： 宜采用双层龟甲网隔热耐磨衬里,斜管、烟道： 宜采用单层隔热耐磨衬里,再生器宜采用无龟甲网单层隔热耐磨衬里 对膨胀要求高、流化床层线速较低,1)龟甲网双层衬里施工工序多，工期长，安装技术要求严格，而且双层衬里实际上是强度、膨胀系数不相同的层状结构，龟甲网在成型和焊接是存在一定
