催化裂化装置首次实现开工不放火炬
来源:用户上传
作者: 刘勤 丁振海
[摘 要]催化装置开工喷油阶段，由于干扰因素多，操作不稳定，沉降器顶压力由气压机入口放火炬控制。由于大量的富气组分直接排放至火炬系统进行燃烧，造成了大量物料的浪费和环境污染。为了保证清洁开工，重新编制了开工方案，实现了开工不放放火炬，达到了清洁生产、节能降耗的目的。
[关键词]催化裂化、装置、开工 、火炬
中图分类号：TE624.4；X742.01 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0030-01
1、概述
锦州石化二套催化装置由中国石化北京设计院设计，年生产能力100万吨/年。本装置主要是提高原油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油及液化气的最重要的一种重油轻质化过程。目前，我国约有80%的汽油和33%的柴油来自于催化裂化工艺。催化裂化装置的清洁生产对整个炼油厂的环保清洁意义重大。中国石油锦州石化公司共有三套催化裂化装置，自建厂以来均未实现开工不放火炬。二套催化裂化装置于2013年7月2日开气压机，首次实现了开工不放火炬，既保证了清洁开工，避免了周围环境的污染，又其他催化装置今后开工不放火炬积累了经验。
2、催化裂化装置常规开工
按常规催化装置开工进料主要过程是当两器流化正常、分馏塔底油浆循环正常时，逐步向反应提升管喷油，喷油过程中反应压力先用分馏塔顶蝶阀控制直至全开，然后改用放火炬阀控制。所产生的富气全部排放至低压瓦斯管网，放火炬燃烧。再启动气压机运转，向稳定系统引富气冲压；待提升管进料正常后用蒸汽轮机转速控制沉降器压力，并关闭放火炬阀门，火炬熄灭。催化装置开工初期大量的富气直接放火炬燃烧，造成物料大量损耗，并且污染周边环境。
3、催化裂化装置不放火炬开工
3.1 前期准备
为了实现开工不放火炬，公司生产处、车间在2012年初开始，对如何实现不放火炬进行了相关的准备工作，并组织车间相关人员对哈尔滨炼油厂、大庆炼油厂进行了有针对性的调研工作。并且，初步形成了符合二催化实际情况的操作指南：提升管喷油前，通过在分馏塔顶油气分离罐（R-201）内充瓦斯，来供给气压机介质，满足气压机开机介质的要求。通过气压机，将反应、分馏、吸收稳定三个区联通起来，从而实现在提升管喷油后，产品直接通过气压机压缩后，进入吸收稳定系统，并以产品的形式出装置，最终实现不放火炬的目的。
针对开工不放火炬的目的，装置在2013年检修之间，车间领导多次组织相关人员开会研究，针对开工不放火炬可能会产生的问题逐一排查并解决，例如一旦瓦斯量不能满足气压机要求时，应该如何处理。用喷汽油来代替瓦斯等。经过多次讨论，最终确定了开工不放火炬的方案。
3.2 设备改造
为实现开工不放火炬，二催化装置进行了汽轮机调速器改造和SIS系统升级改造。
3.2.1 汽轮机调速器改造
二催化汽轮机已运行二十多年，调速系统原为机械调速。由于该机组运行年限较长，零件磨损，致使调速系统不稳定。为保证机组的安全可靠运行，为实现装置开工不放火炬，将机械调速系统改为电子数字式调速系统。取消原有系统上的机械液压调速器PG-PL及其附属设施，保留机械式超速跳闸装置、油动机错油门和速关阀，改造成先进的电子控制系统。
电子控制系统提供4～20mA模拟信号给电液转换器。新增 AIRPAX 转速传感器7套，其中3套用于调速，3套用于超速保护，1套至现场转速表。
汽轮机调速器系统改造完后，又对该调速器进行了静态试验，并最终确定了错油门的行程，后又多次进行了汽轮机单机调试，测试该调速器性能与稳定性，为开工不放火炬奠定了基础。
3.2.2 机组SIS系统改造
为保证机组的平稳安全运行，也为保证开工不放火炬安全平稳达到，对气压机的自保及控制系统进行改造完善，机组的控制系统由原DCS系统改为SIS系统控制。汽轮机调速器由原单卡改为冗余，提高了机组操作的平稳性。
通过SIS系统改造，实现了气压机组的启动、停止顺序控制，使机组稳定工作于工作区；通过SIS系统改造，实现了气压机组的负荷控制，性能控制与防喘振控制；通过SIS系统改造，实现了气压机组的报警联锁逻辑、振动和位移监控、联锁停机等，为开工不放火炬气压机组的平稳运行提供了保障。
3.3 制定开工不放火炬方案
2013年6月27日二催化装置检修工作结束，装置在开工过程中首次实现了不放火炬。开工方案及主要控制参数如下：①拆除油气大盲板，反应加装催化剂后，气压机组开机的准备工作就绪，吸收稳定系统引瓦斯冲压至0.4 MPa。②气压机处于开机状态：入口闸阀全开，反飞动阀门全开，反应岗全开反飞动控制阀，出口闸阀全关。引蒸汽冲动汽轮机转子低速暖机，根据SIS系统升速曲线手动升速。形成反应-分馏-R-201-气压机-分馏的小循环。③此时反再系统开始两器流化，反应岗位视系统压力情况协调分馏岗位启用分馏塔顶各水冷和空冷。气压机入口小放火炬阀（φ300）依据沉降器压力控制开关幅度，瓦斯部分放火炬。⑤调速器升至转速6350r/min，同时关小气压机入口小放火炬阀（φ300），当气压机出口压力大于吸收系统压力时。联系分离岗，气压机准备并入吸收稳定全开气压机出口闸阀，瓦斯系统形成大循环。⑤反应岗喷油并入系统，实现开工不放火炬。
3.4 开工不放火炬，实现清洁开工
2013年7月2日，二催化装置按计划准备开气压机。与以往不同的是，曾经反应岗是先喷油再开气压机，气压机入口放火炬，这次是先开气压机，反应再喷油，气压机入口富气不放火炬。
9：30R-201开始收汽油，11：15左右R-201开始收瓦斯，瓦斯向火炬置换，反应压力用φ800蝶阀控制，直到13：25瓦斯含氧分析达到开机条件。14：00左右气压机进行开机操作，全开气压机入口闸阀和反飞动，形成气压机入口-反飞动-入口的循环，气压机入口压力逐渐升高。
通过SIS系统进行手动开机升速，蒸汽入汽轮机流程逐渐升高。当气压机转速达到3500r/min时，气压机出现喘振，外操及时联系主操作间。由于随着气压机转数的上升，瓦斯量满足不了要求，使气压机产生了喘振，气压机轴瓦振动产生较大波动，情况非常危险。16：11左右，车间果断采取了提升管喷汽油（6～10t/h）来代替瓦斯，气压机组喘振消失，振幅趋于平稳。由于与瓦斯相比，汽油形成油气后的组分，非常接近正常生产时，气压机压缩富气的组分，从而使气压机得到了良好的工况，使已经形成的喘振迅速消失。
16：12左右，气压机出口压力大于吸收系统压力后，全开气压机出口闸阀，气压机瓦斯并入吸收稳定系统，反应岗具备喷油条件喷油。气压机开机完毕，实现开工不放火炬。
综上，气压机调速器状态决定了整个气压机的运转状态。喷汽油，是保证气压机升速过程消除喘振的关键。瓦斯只是一个过程介质。无论是喷汽油还是喷原料油，一定要缓慢，以便气压机调速器能跟住介质量的变化。
4、结论
实践结果表明，在保证催化装置整点、安全、平稳完成开工任务条件下，解决了开气压机前富气直接排放火炬、造成环境污染、浪费资源的问题，实现彻底消灭催化装置开工放火炬现象。通过此举，节约富气近100吨，获得效益近50万元，同时大量减少了CO2的排放量，减轻了对周边环境的污染，同时还减少了噪声的产生，其社会和环境效益巨大。
参考文献
[1] 马伯文，《催化裂化装置技术问答（第2版）》，中国石化出版社，352-359.
[2] 杨再鹏，清洁生产理论与实践[M]，北京：中国标准出版社，2008：78―79.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-6637762.htm
