催化裂化装置开停火炬产生原因分析及改进措施

催化裂化装置开停火炬产生原因分析及改进措施

随着环境保护的加强，严格控制和释放火炬是必要的。1火灾现场分析1.1回用蒸汽回收在开工过程中,重油催化裂化装置反应喷油系统与气压机衔接欠佳,不能有效缩短排放至火炬的时间及降低其排放量。分馏塔第1中段循环回流泵抽真空的主要原因是“带水”和“缺油”。“带水”主要是在喷油过程中,为了提高提升管出口旋流式快速分离器(VQS)线速度,需使用大量蒸汽,因此,有部分蒸汽因夹带进入分馏塔;在装置开工过程中,回流泵抽出温度约为200℃,低于正常操作值(240~250℃),因此易产生冷凝水,后者进入回流管线,导致回流泵抽真空;另外,由于塔盘上存积有冷凝水,也会造成分馏塔中部升温缓慢,因此在回流建立后,第1中段循环回流又会出现机泵反复抽真空现象,造成装置操作出现波动,并且持续时间较长(2~4h)。“缺油”主要是由于分馏塔采用全固舌塔盘,低负荷操作时存在漏液现象,并且由于喷油时塔内气体线速度高,加之分馏塔中部温度低,使得在塔盘积液槽中的中间组分较少,从而造成第1中段循环回流泵抽真空。1.2间与气压机带负荷衔接载荷在延迟焦化装置开工过程中,装置进油后富气产生时间与气压机带负荷衔接欠佳,不能有效降低排入火炬回收系统的干气流量;另外,系统无法及时回收,致使火炬回收系统水封罐的水封顶开,造成火炬燃放。1.3火炬回收系统在制氢装置开工过程中,存在以下排火炬情况:(1)不合格的产品氢气无法进入氢气管网,需直排火炬回收系统;(2)在正常情况下,解析气作为转化炉燃料气,在开工20min内,解析气产量将达到6000~7000m1.4火炬气的处置在柴油加氢装置停工过程中,由于装置高压系统内含氢体积分数高达95%以上,在泄压过程中,直接将这部分氢气排入火炬回收系统。若泄压速度过快,极易顶开水封罐的水封,造成火炬燃放;若大量氢气进入气柜,则降低了压缩机功率,当气柜装满时,造成火炬燃放。1.5火炬回收系统存在着瓶颈自2006年装置大检修后,火炬回收系统已运行8a之久,系统存在诸多问题。1.5.1火炬气回收器堵塞在生产中发现,水封罐至气柜入口管线及其管线上的4台过滤器堵塞严重。水封罐压力较新投用时提高了0.7kPa,达到3.5kPa左右,造成火炬气不能有效进入气柜回收。在正常情况下,上游装置排放的火炬气总计约5000m1.5.2火炬回收系统在装置停工或处理过程中,需要氮气置换火炬回收系统,或在加氢装置泄压过程中,大量氢气进入火炬回收系统。火炬回收气中氢气和氮气的体积分数分别高达48%,30%以上,均高于压缩机的设计值(分别为25%,18%),造成压缩机功率降低,引起火炬燃放。1.6火炬回收系统未得到新的改造由于中国石油兰州石化公司炼油区大部分装置投产于20世纪90年代,并且不断有新装置在投用,而火炬回收系统却一直未能得到扩能改造。当装置出现安全阀泄漏或异常泄压时,没有有效的监控设施加以提示,无法及时发现并采取相应措施,造成火炬燃放。2解决措施2.1重油挤出裂化装置开始运营2.1.1气压机升速时间在反应喷油前30~60min,先启动气压机,同时升速至暖机转速为1800r/min。根据喷油后油气流速,选择最佳的气压机升速时间。例如:300万t/a重油催化裂化装置的最佳升速时间为6~9min,同时需避免机组升速后出现的喘振现象,以气压机入口压力高于0.075MPa作为升速的必要条件。2.1.2多组分馏系统重新优化操作方程第1中段循环回流系统管线积水在紧急停工时,先停运回流泵,采取即刻关闭分馏塔第1中段循环回流进出口器壁阀,防止塔内的冷凝水进入回流系统。反应喷油后,需在分馏塔第1中段循环回流出口温度高于180℃时,再开启回流进出口器壁阀,这样可有效防止冷凝水进入回流系统。优化喷油用汽过程。由于VQS的操作特性,在喷油前必须使用大量蒸汽以提高提升管内气速,跨越VQS线速不稳定区。为此,重新优化操作过程,将蒸汽使用时间由10min压缩至2min,这样可以减少分馏塔内的冷凝水。在反应喷油前30min内,将分馏塔塔顶循环回流量控制在正常值的1/2,以防止在流量过高的情况下,将其中的冷凝水引入分馏塔中部而导致的回流泵抽真空。在降低塔顶循环回流量的同时,使用经过沉降脱水的冷回流来维持分馏塔塔顶温度为115~125℃。在开启第1中段循环回流泵前,需加强脱水操作,防止在启动时,因冷凝水汽化而影响泵的操作。在反应喷油后,分馏系统先不采用轻重柴油外送的方案,从而使柴油组分存留在塔盘上,以增加塔盘和积液槽中液相组分,当第1中段循环回流量达到正常值后,再开始外送柴油。在反应喷油前30~60min,将装置外的柴油引入回流管线中,起到用柴油灌注回流系统的作用,从而促使回流泵能够快速达到正常运行状态。2.2零处理量、无转速时回采零压力和反飞动循环运行在延迟焦化装置开工过程中,按下述要求,可以减少火炬气排放量:(1)零负荷开机,即在工艺条件未具备的前提下,开启气压机,使之在零转速状态下运行;(2)零处理量气压机反飞动循环运行,即在装置切换原料前,逐步提高压缩机转速,以控制气压机入口压力为0.09~0.07MPa,通过反飞动流程建立循环,使压缩机在低负荷下运行;(3)零火炬排放开机,即在装置切换原料后,于分馏塔塔顶富气量增加阶段,能够相对平稳地从低负荷工况过渡到满负荷工况,避免了变频器因负荷陡增而出现的停车、排放火炬等情况的发生。2.3氢装置建成2.3.1产品的肾气通过火炬回收系统进行变压吸附时间由原来的30min缩短至20min左右,在装置进料40min内,使产品氢气质量达到设计要求(H2.3.2调解和吸收输入火炬回收系统当中变气中CH在第1个解吸气火嘴点燃后,应迅速打开其他火嘴,根据解析气压力变化情况,关闭排放火炬阀。2.4管不畅,压力保持高在2014年装置大检修期间,更换了水封罐至气柜入口管线及其管线上的4台过滤器,解决了因管线不畅对水封罐的影响。目前,水封罐压力保持在2.9kPa左右;另外,更换了火炬回收气压缩机的机头,使其效率达到90%以上。2.5监控设施缺陷在关键装置的火炬线上增设了温度、压力监控设备。对装置出现的异常排放,做到及时发现,及时处理,避免了因排放时间过长而造成的火炬燃放。2.6火炬气回收系统在柴油加氢、气分等装置的停工泄压过程中,实行分段控制。首先,向高压瓦斯系统泄压至0.5MPa,对泄压速度要求如下:(1)不能高于设计要求的泄压速度;(2)不能因泄压速度过快,而造成高压瓦斯系统向低压火炬系统泄压;(3)火炬回收系统的水封罐压力要低于6.0kPa。其次,当系统压力低于0.5MPa时,再向低压火炬系统泄压,泄压速度仍与上述要求相同。3存在的问题3.1压缩机入口管线过细原火炬回收系统共有5台火炬气回收压缩机。其中2台(设计负荷为2400m在实际生产中,因气柜至压缩机入口管线过细,在3台压缩机同时运行时,就存在流量供应不足的问题,压缩效率仅为55%左右,无法有效发挥压缩机的作用。在5台共用时,此问题就显得尤为突出。3.2火炬气含硫体积分数低原厂内的2台压缩机冷却介质为柴油,搬迁后改为循环水,由于火炬回收气含硫体积分数高达0.2%~0.5%,在有水的条件下,易发生硫化氢腐蚀。3.3瓦斯系统压力火炬气经压缩机增压后进入胺液脱硫装置,系统压力为0.5~0.7MPa。脱硫后,气体进入瓦斯管网作为各加热炉燃料,瓦斯系统压力控制在0.4MPa。当脱硫系统压力不小于0.5MPa时,火炬气回收压缩机因背压高造成效率下降。根据经验,若将汽提氢装置脱硫系统压力降至0.4MPa时,在3台压缩机同时运行情况下,可使回收气量增加600m4火