催化裝置3.5 MPa蒸汽減壓增效

韓勝顯 潘從錦 張玉勤

（中國石油克拉瑪依石化有限責任公司）

某石化有限責任公司Ⅱ套重油催化裂化裝置2001年6月采用UOP技術進行擴量改造，加工能力

從50×104 t/a 擴量到80×104 t/a，摻渣達到38.5%，從1998年9月開始相繼增加了外取熱系統(tǒng)、熱聯(lián)合系統(tǒng)、加熱站系統(tǒng)等[1]。2017 年7 月，為降低公司催化裂化裝置再生煙氣中氮氧化物、二氧化硫及顆粒物的含量，滿足GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》的要求[2]，新建煙氣脫硝脫硫除塵設施。在建設過程中面臨諸多問題，其中3.5 MPa蒸汽處置問題比較突出，通過對裝置蒸汽系統(tǒng)進行的優(yōu)化改造及采取的相應技術措施，該公司取得了顯著的增效降耗效果。

1 問題提出

Ⅱ套催化裂化裝置中壓爐利用高溫煙氣余熱將裝置內產的3.5 MPa 蒸汽和1.0 MPa 蒸汽過熱合格后，送入公司蒸汽管網(wǎng)，中壓爐一旦切除，蒸汽必須在裝置內放空。

2017年新建煙氣脫硝脫硫除塵系統(tǒng)，項目施工期間要對現(xiàn)用的中壓爐進行模塊改造，裝置采取不全面停工只切除中壓爐的施工方案。中壓爐預計2017 年3 月27 日—29 日切除，隔離后進行施工，待2017 年5 月25 日裝置全面停工后與系統(tǒng)相連，預計6月29日正式開工投用。

中壓爐切除系統(tǒng)后，油漿蒸汽發(fā)生器產的3.5 MPa蒸汽量為10～12 t/h，如果3.5 MPa蒸汽就地排放，不僅造成大量能源浪費[3]，而且會產生很大的噪聲污染[4]，給公司都會帶來不良影響。項目實施中面臨的最大難題就是3.5 MPa蒸汽處置問題。

2 解決思路及方案實施

2.1 方案選擇

思路一：就地排放。

思路二：委托設計，進行工藝流程改造，將飽和的3.5 MPa蒸汽量送入熱電廠升溫后并入3.5 MPa蒸汽管網(wǎng)。

思路三：飽和的3.5 MPa蒸汽減壓降溫并入1.0 MPa管網(wǎng)。

1）思路一：就地排放是最簡捷有效的處理方式，但將造成嚴重的蒸汽浪費和噪聲污染。

2）思路二：通過流程改造，恢復3.5 MPa蒸汽運行，是最為穩(wěn)妥的處理方案；裝置距離熱電廠約3 km，項目投資費用較高，而且設計和施工周期長；煙氣脫硝脫硫除塵系統(tǒng)安裝施工已嚴重滯后，不能按照計劃完工；煙氣脫硝脫硫除塵系統(tǒng)投用后，改造的蒸汽流程廢除，無利用價值，造成資源浪費。

3）思路三：可以通過在催化裝置內部技術改造和操作調整，減壓降溫并入1.0 MPa 管網(wǎng)，既解決3.5 MPa蒸汽量外送，又增產1.0 MPa蒸汽，是最佳的實施方案。

2.2 方案實施

中壓爐切除期間，可以將油漿蒸汽發(fā)生器產的3.5 MPa 飽和蒸汽經(jīng)過新增調節(jié)閥減壓到1.0 MPa，在確保蒸汽過熱不帶水的情況下，并入催化裝置東系統(tǒng)1.0 MPa 蒸汽外送管線，進入全廠系統(tǒng)管網(wǎng)。蒸汽性質[5]見表1。3.5 MPa 飽和蒸汽的焓值與減壓后1.0 MPa過熱蒸汽焓值相等，即完全滿足1.0 MPa過熱蒸汽溫度的要求。

表1 蒸汽性質

2.2.1 準備工作

1）方案編制好并完成審批，組織相關人員對中壓爐切除，3.5 MPa蒸汽管線與1.0 MPa蒸汽管線連接。

2）和生產運行處溝通，確定催化3.5 MPa蒸汽并入全廠1.0 MPa 蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)時間，防止產生波動。

3）作業(yè)現(xiàn)場準備好滅火器、可燃氣體測量儀、氧含量分析儀及毛氈等。

4）施工單位、公司相關處室人員共同討論檢修內容并制定進度表。

5）準備好施工過程中需要的相關材料（表2）。

表2 材料

2.2.2 工藝操作調整步驟

1）聯(lián)系生產運行處，中壓爐按照預定方案切除。

2）外取熱切除后，所發(fā)蒸汽在外取熱汽包E-131 頂部消音器放空，關閉飽和蒸汽壓控閥PIC-125前后手閥及副線閥，打盲板與中壓爐隔離。

3）油漿蒸汽發(fā)生器H-202 低負荷運行，關閉H-202/1.2 兩個汽包所發(fā)蒸汽去中壓爐手閥，在低壓汽包H-504頂部消音器放空。

4）封閉1.0 MPa 與3.5 MPa 飽和蒸汽進、出中壓爐流程，并打盲板。

5）聯(lián)系施工單位，按照流程示意圖（圖1）新設管線和新增閥門。

6）管線連接后，逐漸關閉低壓汽包H-504 頂部放空，打開新增減壓閥，3.5 MPa 蒸汽沿新設流程至1.0 MPa蒸汽外送調節(jié)閥前放空脫水。

7）待1.0 MPa蒸汽壓力、溫度合格后，聯(lián)系生產運行處，催化3.5 MPa蒸汽并入1.0 MPa蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)。

8）當油漿蒸汽發(fā)生器H-202壓力為3.2～3.5 MPa時，蒸汽外送溫度高；當H-202 壓力為3.3 MPa時，蒸汽外送溫度達210 ℃。如果在帶水的情況下，蒸汽外送溫度低于190 ℃時，應通知調度蒸汽切除，改為H-504頂部消音器放空，裝置內處理正常后再外送。

9）調整油漿蒸汽發(fā)生器H-202 負荷，系統(tǒng)壓力高于1.1 MPa 時，緩慢打開裝置內催化劑罐頂消音器放空；系統(tǒng)壓力低于0.8 MPa 時，及時通知調度協(xié)調，緊急情況下H-202立即就地放空。

10）2 h 記錄一次蒸汽外送溫度和壓力，降壓調節(jié)閥為風開閥，系統(tǒng)外送壓力控制在0.8～1.1 MPa之間。中壓爐切除、蒸汽管線連接進度見表3。

2.2.3 改造方案風險評估

1）新流程管線連接時，外取熱汽包E-131、油漿蒸汽發(fā)生器H-202發(fā)汽量降至最低，防止切割點蒸汽泄漏。

2）3.5 MPa 蒸汽并入1.0 MPa 蒸汽線時一定要脫水充分，防止影響系統(tǒng)蒸汽品質。

3）中壓爐切除后，自產3.5 MPa蒸汽嚴禁并入裝置內現(xiàn)在使用的1.0 MPa 管線中，供反應器、主風機透平泵、汽輪機等使用。因為E-131、H-202產的是3.5 MPa 飽和蒸汽，經(jīng)過新增調節(jié)閥減壓后溫度只有189.6 ℃，接近飽和溫度，存在帶水風險，一旦H-202 操作波動蒸汽帶水，會有以下惡果：主風機透平泵效率下降，油壓波動造成主風機停機；帶水蒸汽一旦進入反應器與提升管，催化劑會大量跑損，分餾塔存在堵塞可能。

3 應用效果

該項目按照既定的改進方案實施后，該催化裝置將油漿蒸汽發(fā)生器產的3.5 MPa 飽和蒸汽降壓到1.0 MPa后，蒸汽溫度由240 ℃降低到210 ℃，完全滿足過熱要求，不但解決了公司1.0 MPa 蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)不足的難題，同時避免了大量能源浪費，環(huán)境噪聲污染。

圖1 流程示意圖（虛線為新設管線和新增閥門）

表3 中壓爐切除、蒸汽管線連接進度

4 結論

面對生產和施工中遇到的難點問題，摒棄傳統(tǒng)思路，另辟蹊徑，通過開創(chuàng)性思維把資源浪費改變?yōu)樵黾有б妗蕚渑趴绽速M的3.5 MPa 飽和蒸汽，充分利用其降壓焓值，在降壓后滿足過熱達到工藝要求的情況下，并入1.0 MPa 管網(wǎng)，從而實現(xiàn)節(jié)能增效、減少環(huán)境噪聲污染的目標。