催化裂化裝置非計(jì)劃停工原因分析及改進(jìn)措施

余 雷

(中國石油化工股份有限公司煉油事業(yè)部，北京 100728)

在國內(nèi)煉油工業(yè)中，催化裂化裝置具有重要作用，是原油二次加工的主要裝置。該裝置對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，輕油收率高，并且為下游裝置提供大量的原料。

隨著劣質(zhì)原料比例不斷提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，為提高產(chǎn)品收率、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)效益最大化，催化裂化裝置長期滿負(fù)荷、高苛刻度操作，對(duì)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行管理提出了高要求，裝置運(yùn)行管理難度加大。一方面，隨著精細(xì)化管理水平的不斷提高，煉油裝置的運(yùn)行苛刻度提高，加上原油持續(xù)劣質(zhì)化帶來的腐蝕結(jié)焦等問題，導(dǎo)致裝置發(fā)生非計(jì)劃停工風(fēng)險(xiǎn)加大，對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理提出了更高要求；另一方面，隨著裝置運(yùn)行周期不斷延長，平穩(wěn)運(yùn)行難度進(jìn)一步加大，為確保裝置的安穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)裝置運(yùn)行管理、設(shè)備運(yùn)維和防腐管理等方面的要求提升，裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行管理也面臨著新的挑戰(zhàn)[1]。提升催化裂化裝置運(yùn)行水平，減少非計(jì)劃停工，也對(duì)煉油企業(yè)降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的作用。

1 催化裂化裝置非計(jì)劃停工統(tǒng)計(jì)分析

近年來，煉油裝置非計(jì)劃停工總體呈逐年下降趨勢，但仍時(shí)有發(fā)生，給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來了較大風(fēng)險(xiǎn)。

按照故障部位和過程原因?qū)鼛啄臧l(fā)生的20起催化裂化裝置非計(jì)劃停工進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1和表2。

1.1 按照故障部位分析

從引起非計(jì)劃停工的源頭故障部位(見表1)來看，反應(yīng)器發(fā)生故障最多，共發(fā)生8次，占比為40%。反應(yīng)器結(jié)焦、掉焦是造成反應(yīng)器故障的主要誘因。

表1 造成非計(jì)劃停工的故障部位及占比

1.2 按照過程原因分析

從過程管理的直接原因(見表2)來看，設(shè)備管理原因造成非計(jì)劃停工次數(shù)最多，共發(fā)生13次，占比65%。大多數(shù)非計(jì)劃停工的直接原因均由設(shè)備故障表現(xiàn)出來，這是其占比較高的原因之一。

表2 造成非計(jì)劃停工的過程原因及占比

2 非計(jì)劃停工的突出問題及典型案例

2.1 多專業(yè)綜合原因造成非計(jì)劃停工

2.1.1 多專業(yè)綜合問題統(tǒng)計(jì)

近幾年催化裂化裝置非計(jì)劃停工中，有11次停工是設(shè)備、工藝、電氣和儀表等多專業(yè)綜合原因造成的，占比55%，即大部分非計(jì)劃停工均由多個(gè)專業(yè)的問題綜合造成。

2.1.2 典型案例及原因分析

某催化裂化裝置煙機(jī)振動(dòng)值突然上升至滿量程，機(jī)組緊急停機(jī)，兩器主風(fēng)自保投用，裝置切斷進(jìn)料，再生器悶床處理后裝置恢復(fù)進(jìn)料，又因油漿固含量分析數(shù)據(jù)異常增大再次停工處理。

第一次停工原因:再生器2號(hào)二級(jí)旋分翼閥折翼板脫落后造成該旋分器失效，進(jìn)而導(dǎo)致煙機(jī)轉(zhuǎn)子葉片一根疲勞斷裂、八根不同程度損傷，煙機(jī)停機(jī)。第二次停工原因:由于轉(zhuǎn)劑時(shí)間短，沉降器局部溫度偏低，進(jìn)料時(shí)高溫油氣中的重組分在沉降器單旋料腿低溫部位凝結(jié)，發(fā)生熱反應(yīng)結(jié)焦，造成料腿被焦塊堵塞，反應(yīng)器跑劑。該案例屬于設(shè)備故障+開工過程管控不良等多專業(yè)綜合原因造成的非計(jì)劃停工。

2.2 電氣故障引起非計(jì)劃停工

2.2.1 電氣故障問題統(tǒng)計(jì)

近年來，催化裂化裝置非計(jì)劃停工中，有3次停工是由電氣故障直接引起，占比15%。

2.2.2 典型案例及原因分析

某企業(yè)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)大幅波動(dòng)，逆功率保護(hù)動(dòng)作，造成3套發(fā)電機(jī)組停機(jī)，全廠系統(tǒng)性停電，導(dǎo)致催化裂化等裝置非計(jì)劃停工。催化裂化裝置重新開工后,因再生滑閥閥板脫落，再生滑閥全關(guān)，無法打開，裝置停工悶床處理后開工，又因再生器二級(jí)旋分料腿堵塞而再次停工處理。

第一次停工原因:發(fā)電機(jī)組因蒸汽泄漏，中壓油動(dòng)機(jī)反饋儀表線纜受到高溫蒸汽炙烤，電纜粘連、短接導(dǎo)致負(fù)荷出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，同時(shí)穩(wěn)控系統(tǒng)邏輯存在設(shè)計(jì)缺陷，現(xiàn)場僅接入一條線路頻率，引起低頻信號(hào)長期觸發(fā)且未發(fā)出報(bào)警信號(hào)，發(fā)生逆功率時(shí)，觸發(fā)逆功率解列動(dòng)作，造成兩條110 kV進(jìn)線跳閘。第二次停工原因:在裝置恢復(fù)過程中，滑閥閥板脫落，在處理再生滑閥閥板過程中的悶床造成再生器二級(jí)旋分料腿內(nèi)部焦塊掉落，堵塞料腿引起再生器跑劑。該案例屬于電氣故障問題造成的非計(jì)劃停工。

2.3 結(jié)焦問題造成的非計(jì)劃停工

2.3.1 結(jié)焦問題統(tǒng)計(jì)

近幾年催化裂化裝置非計(jì)劃停工中，有11次停工原因涉及結(jié)焦或者掉焦，占比55%。

2.3.2 典型案例及原因分析

某催化裂化裝置大檢修開工后不久，出現(xiàn)油漿正常外甩管線堵塞不暢，油漿熱返塔、上下返塔循環(huán)量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，油漿蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，裝置被迫停工切斷進(jìn)料。

停工原因：該次大檢修開工后，投用重循環(huán)油進(jìn)渣油加氫，回?zé)捰头捣逐s塔內(nèi)回流量減少，油漿收率大幅下降，油漿外甩量降低。同時(shí)，分餾塔底控制溫度偏高，油漿結(jié)焦趨勢增加，在換熱器管束內(nèi)逐漸黏附積聚，進(jìn)而堵塞管路。該案例屬于分餾系統(tǒng)結(jié)焦，造成油漿系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致的非計(jì)劃停工。

2.4 變更管理不規(guī)范造成的非計(jì)劃停工

2.4.1 變更管理不規(guī)范問題統(tǒng)計(jì)

近幾年催化裂化裝置非計(jì)劃停工中，有4次停工原因涉及變更管理原因，占比20%。

2.4.2 典型案例及原因分析

某催化裂化裝置因外取熱汽包一路上水線控制閥后大小頭發(fā)生泄漏，且上下游手閥內(nèi)漏嚴(yán)重，裝置臨時(shí)停工搶修后恢復(fù)進(jìn)料，后因待生線路循環(huán)不暢再次停工處理。

第一次停工原因:催化裂化裝置外取熱系統(tǒng)改造中，汽包上水組立管道及管件整體壓力等級(jí)和材質(zhì)等級(jí)相對(duì)于除氧水主線偏低,除氧水泵出口與各汽包形成了較大的壓力降，在汽包上水組立控制閥前后形成高流速，造成大小頭、控制閥、上下游手閥的沖蝕減薄。第二次停工原因:新安裝的加氫催化輕循環(huán)油噴嘴在催化裂化原料噴嘴下方，使得上方原料噴嘴處催化劑溫度、密度降低且不穩(wěn)定，影響劑油接觸，造成提升管、沉降器結(jié)焦增多，焦塊脫落進(jìn)入并滯留待生套筒，導(dǎo)致待生線路催化劑循環(huán)不暢。該案例屬于外取熱系統(tǒng)改造和催化輕循環(huán)油加氫回?zé)拑蓚€(gè)項(xiàng)目變更管理存在問題導(dǎo)致的非計(jì)劃停工。

2.5 腐蝕管控問題造成非計(jì)劃停工

2.5.1 腐蝕管控問題統(tǒng)計(jì)

近幾年催化裂化裝置非計(jì)劃停工中，有3次停工原因涉及腐蝕管理，占比15%。

2.5.2 典型案例及原因分析

某催化裂化裝置分餾塔頂循抽出管線因腐蝕減薄開裂，裝置被迫停工處理。

停工原因：頂循抽出線第三彎頭后立管內(nèi)腐蝕減薄造成管線強(qiáng)度下降，頂循線立管與水平支撐管焊縫處在振動(dòng)和應(yīng)力的作用下發(fā)生開裂。

3 改進(jìn)措施

3.1 加強(qiáng)工藝及設(shè)備等多專業(yè)協(xié)作

近年來，隨著裝置運(yùn)行管理水平的不斷提升，催化裂化裝置非計(jì)劃停工原因趨于復(fù)雜化，單個(gè)專業(yè)原因造成的非計(jì)劃停工越來越少，大部分催化裂化非計(jì)劃停工都是由多專業(yè)綜合原因造成的。專業(yè)管理是裝置平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)，加強(qiáng)工藝、設(shè)備等多專業(yè)協(xié)作，形成合力，夯實(shí)裝置運(yùn)行基礎(chǔ)是非計(jì)劃停工管理的核心工作和裝置安穩(wěn)運(yùn)行的根本保障。

3.2 強(qiáng)化電氣專業(yè)管理

加強(qiáng)電力系統(tǒng)主網(wǎng)管理，開展電力系統(tǒng)主網(wǎng)治理，合理布局220 kV變電站配置，制定孤網(wǎng)運(yùn)行方案，提高供電可靠性。完善電氣制度管理，強(qiáng)化電氣專業(yè)基礎(chǔ)管理，積極開展關(guān)鍵電氣設(shè)備預(yù)防性維修，全面落實(shí)電氣定時(shí)性工作。

3.3 做好防結(jié)焦相關(guān)優(yōu)化工作

重視沉降器防結(jié)焦工作，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行，采取沉降器防結(jié)焦、防掉焦操作措施，利用檢修機(jī)會(huì)推進(jìn)防掉焦措施落實(shí)。做好異常工況分析及應(yīng)急處置管理，加強(qiáng)原料、操作、開停工等過程管理與控制；開工時(shí)不搶進(jìn)度，延長進(jìn)料前催化劑兩器流化循環(huán)時(shí)間，保證沉降器稀相溫度，避免局部溫度不足時(shí)噴油造成結(jié)焦。充分認(rèn)識(shí)油漿系統(tǒng)出現(xiàn)異常的后果嚴(yán)重性，控制分餾塔底溫度、油漿密度，優(yōu)化摻煉渣油比例，采取防范性措施，防止油漿系統(tǒng)結(jié)焦等極端情況發(fā)生。

3.4 規(guī)范變更管理

高度重視變更帶來的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)格落實(shí)崗位操作、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、工藝流程圖等審批程序，做好變更風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和管控，避免未識(shí)別出變更風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)非計(jì)劃停工和事故。強(qiáng)化變更前期管理，盡可能減少變更，加強(qiáng)變更管理培訓(xùn)及交底，提升裝置本質(zhì)安全水平。

3.5 加強(qiáng)腐蝕管控

強(qiáng)化裝置設(shè)備、工藝本質(zhì)安全管理，系統(tǒng)識(shí)別生產(chǎn)裝置及運(yùn)行過程可能發(fā)生的生產(chǎn)異常和腐蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)；開展相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，采取有效的技術(shù)、管理措施把握控制要點(diǎn)；充分利用防腐蝕管理信息系統(tǒng)，做好工藝防腐、腐蝕在線監(jiān)測、定點(diǎn)測厚及渦流掃查等工作，提高靜設(shè)備腐蝕監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

非計(jì)劃停工管理是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)性工作。對(duì)于催化裂化及其他裝置，要繼續(xù)秉持精益管理理念，加強(qiáng)工藝、設(shè)備專業(yè)管理；強(qiáng)化安全紅線意識(shí)，兼顧好安全與效益；加強(qiáng)異常波動(dòng)分析管理，定期開展隱患排查及整治。通過主動(dòng)管理減少非計(jì)劃停工，提升裝置運(yùn)行管理水平，確保裝置長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。