中石油某煉廠240萬ta-1連續(xù)催化重整裝置采用美國UOP公司專利技術,以上游輕烴回收裝置提供的精制石腦油為原料生產(chǎn)高辛烷值汽油組分,同時副產(chǎn)含氫氣體、C5組分(液化氣)等產(chǎn)品。重整反應部分采用 UOP超低壓連續(xù)重整工藝,反應器 2+2 布置。催化劑再生部分采用 UOP 第三代催化劑再生工藝“CycleMax”,其中分離料斗氯吸附區(qū)采用了 UOP 非常新的 ChlorsorbTM 氯吸收技術。UOP第三代“CycleMax”再生工藝克服了以往設備材料要求高、工藝流程復雜、需要專門的高純氫還原、催化劑提升系統(tǒng)設備多、催化劑磨損大等缺點,催化劑再生及反應性能的表現(xiàn)良好[1] 。
2?催化劑循環(huán)不暢的現(xiàn)象與處理
催化劑循環(huán)是再生系統(tǒng)的核心技術。經(jīng)過反應后的重整催化劑在重力作用下,從四反底部流動至待生劑提升閥組,利用氮氣,通過提升管提升至分離料斗。在分離料斗中除去粉塵及破損催化劑顆粒后,靠重力依次經(jīng)過催化劑再生器、氮封罐,再經(jīng)閉鎖料斗底部再生劑提升器,用重整氫氣提升至第一反應器頂部還原段。在還原段將氧化態(tài)的催化劑用重整氫氣還原至還原態(tài)后,再依靠重力,下流至第一反應器進行催化重整反應。
該裝置于2019年10月18日起,頻繁出現(xiàn)催化劑再生系統(tǒng)循環(huán)不暢、第四反應器底部下料困難、待生劑差壓控制器PDIC2048無法正常建立等情況,甚至導致再生系統(tǒng)停工?,F(xiàn)場敲擊四反底部下料管,聲音呈清脆狀態(tài),表明催化劑未能從四反底部流出,下料管呈空腔狀態(tài)。初步分析為系統(tǒng)內粉塵淘析不徹底,導致四反底部堵塞嚴重,下料不暢。為此,采取了以下措施,疏通四反底部的下料管線,并加大粉塵的淘析力度 , 減少下料不暢現(xiàn)象發(fā)生。
1)間歇性提高、降低四反底部的反吹氮氣量,對四反底部形成脈沖反吹效果;同時現(xiàn)場手動反復開關 V 型隔離閥,敲擊震動下料管線進行疏通。
2)將 除 塵 風 總 量 由 7300Nm 3 ·h -1 提 高 至7400~7600 Nm 3 ·h -1 ,加強粉塵淘析力度,保證催化劑粉塵顆粒度在 30% 以上。
3) 將四反底部待生的提升二次氣與置換氣的差壓 PDIC2025,由 15 kPa 提高至 20kPa,增強二次氣對四反底部的反吹效果,降低四反底部催化劑堵塞的概率。
4) 將二反、四反底部的吹掃置換氣溫度,由175℃提升至 180℃ , 提高吹掃置換效果,防止烴類在催化劑表面凝結造成催化劑結塊,堵塞下料管。采取以上措施后,催化劑循環(huán)不暢的現(xiàn)象有較大改善,但未能徹底解決,有時仍會出現(xiàn)四反底部下料管線存有催化劑,加大待生劑提升氣量仍無法建立正常的提升差壓等情況。對催化劑再生系統(tǒng)DCS 畫面的相關參數(shù)趨勢圖進行全面排查,發(fā)現(xiàn)待生劑提升管差壓 PDIC2048 無法建立正常差壓時,伴隨有除塵風機出口流量 FIC2024 的躍升,分離料斗 D203 緩沖區(qū)與吸附區(qū)差壓 PDI2018 的數(shù)值也有明顯增加的現(xiàn)象。
在現(xiàn)場核對待生劑提升管的差壓變送器PDIC2048 的低壓端取壓點位置,引壓管處于除塵風機出口管線進分離料斗前位置。從歷史趨勢來看,若除塵風機出口風量突增,分離料斗差壓PDI2018超過100 kPa,極易造成四反底部提升不暢,PDIC2048 差壓無法建立。由此推測,造成催化循環(huán)中斷的間接原因,是除塵風機出口流量 FIC2024突增,造成分離料斗壓力即待生劑提升管線差壓PDIC2048 的低壓端壓力過高,待生劑提升管線的壓降不足,使得催化劑提升失去“動力”。后期經(jīng)過多次驗證,當發(fā)生催化劑循環(huán)不暢時,手動將除塵風機出口流量控制閥 FV2024 的閥位降低,直接降低除塵風機出口總流量,從而間接降低分離料斗的壓力,能有效解決提升管差壓無法建立的問題。
3?除塵風機出口流量突增的原因分析與處理
催化劑吹塵系統(tǒng)吹塵的流程為:從分離料斗抽出的工藝氣體(氮氣)進入粉塵收集器 S204,由外向內經(jīng)過圓形的濾芯表面(共計 8 組),然后由濾芯中部流出罐體頂部出口。在工藝氣體中攜帶的固體粉塵顆粒,會在粉塵收集器表面形成一層濾餅并造成壓降[2] 。在設定的差壓或者時間控制下,依次啟動 8 路反吹電磁閥,將非永久性濾餅吹落。濾棒的反吹采用脈沖式反吹方法,消耗極少的再生專用氮氣即可實現(xiàn)反吹的目的[3] 。每個脈沖反吹的持續(xù)時間設定為 1s,反吹下來的催化劑粉塵沉積在罐體底部,定期
排出回收。經(jīng)過粉塵收集器過濾后的潔凈氣體由粉塵收集器 S204 上部排出,分別進入提升風機和除塵風機。其中除塵風機出口的一股氣體作為淘析氣返回分離料斗頂部,用于淘析待生催化劑中的粉塵。
調取除塵風機的出口流量與再生專用氮氣的歷史趨勢圖可知,過量的再生專用氮氣進入除塵系統(tǒng),導致再生專用氮氣界區(qū)的壓力 PI9046 快速降低,同時引起除塵風機出口流量突增,造成分離料斗壓力增高。
排查粉塵收集器 8 路反吹電磁閥的動作情況,發(fā)現(xiàn)第 5、7 路電磁閥脈沖的反吹開啟時間過長,達到 3s。更換異常閥門后,除塵風機的出口流量(FIC2024)及再生專用氮界區(qū)的壓力(PI9046)未再出現(xiàn)大幅波動現(xiàn)象,再生系統(tǒng)未再發(fā)生催化劑循環(huán)中斷、四反底部下料不暢的情況。
4?結論
當再生系統(tǒng)出現(xiàn)催化劑循環(huán)不暢的現(xiàn)象時,要全面考慮各方面因素,判斷其根本原因并采取相應的應對措施。日常生產(chǎn)中,要保證足夠的除塵風量,定期送檢分析催化劑粉塵,保證顆粒度不低于30%,以防止系統(tǒng)內粉塵累計造成管線設備堵塞。除塵系統(tǒng)的正常運行是保證催化劑循環(huán)順暢的關鍵。要定期檢查粉塵收集器的運行情況,避免因反吹閥門開啟過大,造成分離料斗壓力過高引起的催化劑循環(huán)中斷。另外,分離料斗壓力過高會造成催化劑流態(tài)化,加劇催化劑磨損,對裝置長久運行效果不佳。