連續(xù)重整裝置運(yùn)行中存在的問題及應(yīng)對(duì)措施

連續(xù)重整裝置運(yùn)行中存在的問題及應(yīng)對(duì)措施

中國日化海南化工有限公司（海南化工）1.2mt/a連續(xù)重組裝置采用美國uop公司的超低壓連續(xù)重組專利技術(shù)。主要生產(chǎn)清潔高辛烷值汽油組分和少量苯產(chǎn)品，以及輔助理氣和液化天然氣。預(yù)加氫采用全餾分加氫工藝,再生采用UOP公司第3代催化劑再生工藝“CycleMax”。裝置于2006年8月首次開工,采用UOPR-274催化劑,PS-VI催化劑作為補(bǔ)充劑。2009年10月進(jìn)行了首次大檢修,2010年2月全部裝置開工,截止2013年7月31日已累計(jì)運(yùn)行1282d,期間于2013年2月25日因反再系統(tǒng)催化劑粉塵量明顯增加,頻繁地更換粉塵收集器中的粉塵過濾布袋,同時(shí)還原尾氫中攜帶大量破損和整顆粒催化劑,跑損嚴(yán)重。重整氫循環(huán)機(jī)及增壓機(jī)軸振動(dòng)值連續(xù)偏高影響了裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此,裝置停工搶修,通過整改使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)歸于正常。1催化劑性能綜合分析表1列出了海南煉化連續(xù)重整裝置第二周期運(yùn)行的主要運(yùn)行參數(shù)。由表1可見:(1)裝置一直高負(fù)荷運(yùn)行,汽油產(chǎn)品辛烷值過剩,加權(quán)床層入口平均溫度始終未達(dá)到設(shè)計(jì)值,對(duì)各操作參數(shù)和收率綜合分析可知重整催化劑仍然有較高的活性、選擇性和穩(wěn)定性;(2)2011年3月,在連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行下,催化劑活性有明顯下降的趨勢;(3)2012年9月以后,為保證催化劑良好穩(wěn)定的水氯平衡,在裝置正常生產(chǎn)過程中,根據(jù)催化劑氯含量、重整反應(yīng)溫度、重整反應(yīng)器溫降、重整循環(huán)氫組成、產(chǎn)品芳烴含量、重整生成油辛烷值和純氫收率等綜合分析重整催化劑性能,及時(shí)調(diào)節(jié)注氯量,并加強(qiáng)標(biāo)定;(4)2013年2月,因反再系統(tǒng)催化劑卸粉塵異常,還原尾氫攜帶大量催化劑跑損,被迫停工搶修后恢復(fù)生產(chǎn),催化劑持氯能力明顯下降,各項(xiàng)指標(biāo)偏低。2對(duì)含糊劑顆粒量異常的原因和對(duì)策的分析2.1低粉塵狀態(tài)持續(xù)黨內(nèi)文化的持續(xù)2012年9月以來,粉塵收集器布袋壓力降上升的周期逐漸變短,正常的自動(dòng)反吹掃無法將粉塵吹掉。為了保持正常的粉塵收集器過濾布袋壓力降,采用間斷性手動(dòng)吹掃,但反吹和布袋更換頻率從最初的3個(gè)月逐漸變?yōu)?個(gè)月,期間有半個(gè)月吹掃不出粉塵。即使有粉塵,也只有0.5kg/d左右,低于正常量2~3kg/d,將淘析氣流量提高4000m3/h后未見明顯變化。12月18日粉塵收集器濾袋更換后仍未見好轉(zhuǎn),將淘析氣流量增加到4200m3/h后,粉塵量明顯增加,但每天卸出的粉塵量還是偏低。直到2013年2月初,濾袋更換縮短到1周、最后為1天,越來越頻繁。圖1為2012年9月—2013年2月過濾器布袋手動(dòng)反吹掃頻率及粉塵量變化情況。上述現(xiàn)象的主要原因是催化劑粉塵長期淘析不徹底,從而導(dǎo)致大量粉塵隨催化劑在系統(tǒng)中沉積。導(dǎo)致提升氣流中含有大量的粉塵,不僅輸送能力增加(操作數(shù)據(jù)顯示,催化劑循環(huán)速率設(shè)定點(diǎn)為100%時(shí),實(shí)際循環(huán)速率達(dá)到120%),而且加劇了催化劑的磨損,從而引起系統(tǒng)中粉塵的累積,并使粉塵變得更細(xì),引起粉塵收集器布袋差壓升高,周期逐漸縮短,并在還原區(qū)內(nèi)逐漸累積。這樣的低粉塵狀態(tài)持續(xù)達(dá)半年之久。淘析不掉的粉塵又隨待生催化劑進(jìn)入再生器,造成惡性循環(huán),最終被迫停工對(duì)催化劑進(jìn)行過篩處理。2.2石墨顆粒破碎物2012年6月11—12日,再生系統(tǒng)堿洗塔堿液循環(huán)泵連續(xù)發(fā)生抽空現(xiàn)象,一天內(nèi)切泵數(shù)次。清理過濾器時(shí)發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)上有大量破碎的石墨拉西環(huán),同時(shí)發(fā)現(xiàn)洗液顏色渾濁發(fā)黑。分析表明,堿液中除含有大量破碎的石墨顆粒外,還有破碎的催化劑顆粒,甚至還會(huì)有較難辨別的催化劑粉塵。主要原因是當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)粉塵累積到一定程度后,再生循環(huán)氣中也會(huì)帶有再生后和再生前的催化劑粉塵,伴隨著再生燒焦氣進(jìn)入堿洗塔中,造成堿液變色,且長時(shí)間積累會(huì)導(dǎo)致石墨拉西環(huán)填料床層的壓力降增加,造成其破碎,進(jìn)而引起堿液循環(huán)泵抽空,堿洗塔無法正常運(yùn)行。2.3火炬氣去堵塞,酸液兩相混合2013年2月23日,還原段與第一反應(yīng)器壓力降逐漸升高,還原尾氫排放閥逐漸自動(dòng)開大以保持給定壓力降,然而直至還原尾氫排放閥全開,壓力降依舊沒有下降,壓力降由正常操作時(shí)的90kPa上升至200kPa,導(dǎo)致還原氫氣切斷閥關(guān)閉,增壓氣去閉鎖料斗,壓力波動(dòng)引起熱停車。檢查發(fā)現(xiàn)還原尾氫出口斜管格柵型濾網(wǎng)約有2/3面積被堵塞,還原尾氫無法及時(shí)排放造成停車,同時(shí)發(fā)現(xiàn)還原尾氫過濾器中存有大量催化劑粉塵和破碎催化劑,見圖2。停工檢查發(fā)現(xiàn),再生系統(tǒng)中存在大量細(xì)粉,由于氣流攜帶顆粒的能力,在氣體密度一定時(shí),與氣流速度有關(guān);氣流速度一定時(shí),與氣體密度有關(guān)［1］。催化劑顆粒在這樣高密度的流體中其終端速度也大幅下降,因此很容易被氣流帶出,還原尾氫帶粉塵時(shí),氣體密度增高,密度達(dá)到一定數(shù)值后就會(huì)攜帶催化劑顆粒。2.4還原區(qū)床層溫度波動(dòng)2013年2月24日,還原尾氫出口管線濾網(wǎng)再次發(fā)生堵塞,下游閘閥無法關(guān)死,被迫開副線以維持還原氫流量,保證再生器暫時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但從24日中午起,從還原尾氫過濾器中清理出大量粉塵和破碎催化劑。期間,將還原區(qū)料位提至90%,對(duì)還原氫總量和一段還原氫流量進(jìn)行了調(diào)整,在保證還原區(qū)入口電加熱器不聯(lián)鎖的情況下盡量降低還原尾氫排放,尾氫攜帶催化劑的現(xiàn)象略有減輕。如圖3所示,還原區(qū)床層第2個(gè)測溫點(diǎn)溫度頻繁波動(dòng),最低175℃,最高460℃,而且溫度波動(dòng)頻繁時(shí),濾網(wǎng)堵塞最為嚴(yán)重。分析原因表明,正常生產(chǎn)時(shí)還原區(qū)下部氫氣入口溫度為480~490℃,下部4個(gè)測溫點(diǎn)(從上至下排號(hào)1,2,3,4)一般依此以4點(diǎn)溫度最高,1點(diǎn)最低,2點(diǎn)溫度波動(dòng)的幅度變化不大;但波動(dòng)次數(shù)隨料位下降而增多;而且隨下部2點(diǎn)溫度跳動(dòng),上部料位計(jì)出現(xiàn)反向變化。由此說明,下部物料出現(xiàn)短時(shí)流化,引起催化劑顆粒的密相磨損,會(huì)產(chǎn)生粉塵,使得還原區(qū)氫氣的密度和黏度大幅增加,催化劑顆粒在這樣高密度、高黏度的流體中其最小流化速度大幅下降,使得還原區(qū)催化劑發(fā)生流化,導(dǎo)致第2點(diǎn)溫度波動(dòng),加劇了粉塵,特別是細(xì)粉的產(chǎn)生;催化劑的局部流化使得床層催化劑堆密度下降,即同樣料位的料封效果變差,要實(shí)現(xiàn)同樣的壓力降,就必須提高料位,這與提高料位粉塵減小的現(xiàn)象相一致。2.5循環(huán)氫壓縮機(jī)入口財(cái)產(chǎn)損害結(jié)果2012年8月以來,重整裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整氫增壓機(jī)振動(dòng)值一直偏高。2013年2月24日晚重整氫增壓機(jī)低壓缸振動(dòng)值突然大幅上升,其中一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)超過聯(lián)鎖值,機(jī)組安全難以得到保證。停工檢修發(fā)現(xiàn),循環(huán)氫壓縮機(jī)入口過濾網(wǎng)發(fā)生破損,從濾網(wǎng)處可發(fā)現(xiàn)有明顯的銨鹽結(jié)晶和催化劑細(xì)粉的混合物;增壓機(jī)入口過濾網(wǎng)發(fā)生破損,并發(fā)現(xiàn)大量已結(jié)塊的催化劑細(xì)粉約10kg,如圖4所示。被撕成樹葉狀的過濾網(wǎng)碎片,粘在增壓機(jī)葉輪上如圖5所示。經(jīng)過分析,增壓機(jī)軸承振動(dòng)值高是由于增壓機(jī)入口在設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)置分液罐,還原尾氫管線直接接入增壓機(jī)入口管線,而還原尾氫過濾器僅能過濾30μm以上顆粒,不能過濾更細(xì)的粉末,使得細(xì)粉在增壓機(jī)入口過濾網(wǎng)沉積,通透性變差,導(dǎo)致兩側(cè)壓力降增大,撕碎濾網(wǎng),破損的濾網(wǎng)被不間斷吸入葉輪,引發(fā)振動(dòng)值隨時(shí)間逐漸走高。2.6再生器東北部破損結(jié)構(gòu)及問題2013年2月23日因還原氫氣中斷導(dǎo)致再生聯(lián)鎖停車,在開車過程中,再生器氧氯化段溫度瞬間升高至700℃,再次聯(lián)鎖停車。氧氯化段溫度突然升高,說明有高碳含量催化劑進(jìn)入氧氯化區(qū),為防止氯化區(qū)超溫?zé)龎拇呋瘎?甚至燒壞內(nèi)構(gòu)件,將再生燒焦改黑燒操作條件,后轉(zhuǎn)入白燒條件。停工后對(duì)再生器內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行了檢查,發(fā)現(xiàn)再生器中心管約翰遜網(wǎng)出現(xiàn)5處破損,如圖6(a)所示。經(jīng)分析造成再生器約翰遜網(wǎng)上部破損的可能原因是:此部位屬于再生器峰值溫度點(diǎn),強(qiáng)度高所致;此部位正好是實(shí)心板結(jié)構(gòu)和約翰遜網(wǎng)結(jié)構(gòu)的過渡區(qū),高溫?zé)g作用以及開停車時(shí)溫度的劇烈變化所產(chǎn)生較大的狀態(tài)應(yīng)力促使破損。國內(nèi)外連續(xù)重整再生器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,由于近年來約翰遜網(wǎng)本身材質(zhì)等級(jí)有所降低,使再生器中心管使用壽命下降,據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計(jì),使用期超過6a,將會(huì)出現(xiàn)約翰遜網(wǎng)破損燒蝕,最終使用壽命約9a。由于使用普通焊接方法直接修補(bǔ)再生器約翰遜網(wǎng)極易造成更大的破損,經(jīng)與石科院專家討論決定,在再生器破損部位內(nèi)部支撐圈處緊貼約翰遜網(wǎng)補(bǔ)焊鋼板(如圖6(b)),暫時(shí)避免催化劑通過破損部位掉入氧氯化區(qū)劇烈燃燒而造成更大危害。焊接部位上部留出縫隙,防止再生器開停車時(shí)因膨脹系數(shù)不同造成更嚴(yán)重的撕裂。檢查中發(fā)現(xiàn)第四反應(yīng)器中心管底部有約180mm×11mm裂縫,且受擠壓變形見圖7(a),此次通過增加加強(qiáng)圈進(jìn)行修復(fù),修復(fù)情況見圖7(b)。經(jīng)分析,造成反應(yīng)器中心管底部開裂的可能原因是:長期加工負(fù)荷較高,高溫狀態(tài)強(qiáng)度高引起;上次檢修時(shí)膨脹節(jié)的安裝偏差,螺栓的松緊度控制不協(xié)調(diào);反應(yīng)器在降溫過程中產(chǎn)生收縮形變,同時(shí)形成較大的拉應(yīng)力。2.7提升氣流系統(tǒng)粉碎2013年2月25日裝置停工檢修,發(fā)現(xiàn)整個(gè)反再系統(tǒng)中存有大量粉塵,尤其是閉鎖料斗分離區(qū)、分離料斗內(nèi)壁附著約2mm厚度粉塵,附著在各個(gè)容器的內(nèi)壁上,粉塵情況如圖8所示。粉塵產(chǎn)生的主要原因是催化劑粉塵長期淘析不徹底,導(dǎo)致提升氣流中含有大量的粉塵,不僅輸送能力增加(操作數(shù)據(jù)顯示,催化劑循環(huán)速率設(shè)定點(diǎn)為100%時(shí),實(shí)際循環(huán)速率達(dá)到120%),而且加劇了催化劑的磨損,引起系統(tǒng)中粉塵產(chǎn)生［2］。最終引起:(1)氣相輸送的密度和黏度增加,催化劑顆粒在這種高密度、高黏度流體中其最小流化速度大幅下降,使得還原區(qū)催化劑發(fā)生流化,加劇了粉塵,特別是細(xì)粉的產(chǎn)生;(2)淘析氮?dú)鈿饬鞯拿芏却蠓黾?遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氮?dú)獾拿芏?由于淘析氣孔板設(shè)計(jì)工作介質(zhì)是純氮?dú)?雖然淘析氣量顯示值看起來正常,但實(shí)際的淘析氣量已大幅下降,反過來又使得淘析效果變得更差,并使粉塵變得更細(xì),引起粉塵收集器布袋差壓升高,周期逐漸縮短,并在還原區(qū)內(nèi)逐漸累積。3催化劑及粉碎帶的限制(1)系統(tǒng)中的細(xì)粉塵伴隨了整個(gè)催化劑循環(huán),長期積累,形成惡性循環(huán)。還原段由于流化產(chǎn)生粉塵