催化裂解装置取消内取热器新增外取热器应用情况分析

【摘要】介绍沈阳石蜡化工有限公司催化裂解装置取消内取热器新增外取热器的应用情况。从新增外取热器的结构形式，操作概况，流化状态等多方面进行了分析，并对同类改造提出了几点建议。

【关键词】外取热器；上滑阀；流化风流化状态

前言：沈阳石蜡化工有限公司催化裂解装置原设计为加工大庆管输油常压渣油，设置内取热器，但随着各类重质油品掺炼量的不断增加，生焦量增大，再生热量过剩，内取热器受本身结构形式的限制，热负荷不能调节，取热能力不足，造成再生器超温，装置原料加工能力受限。针对此瓶颈，装置在大修中进行了技术改造。

一改造概况

1 改造内容示意图。改造前内取热器的工艺流程示意见图1。该内取热器共有4组垂直取热管，设在再生器密相床层中，结构紧凑，操作简单，但操作弹性很小，热负荷不能调节，产汽量3～5t/h，无法满足掺炼重油的生产需求。改造后外取热器的工艺流程示意见图2。从再生器密相床层下来的高温催化剂经外取热器上部斜管进入外取热器，外取热器下部设有流化风，经外取热器底部分布管对催化剂进行流化提升，与外取热器取热盘管换热后的催化剂通过外取热器下部的返回管进入烧焦罐。利用设在外取热器下斜管上的单动滑阀来控制取热负荷，取走再生系统的多余热量，维持两器热平衡，使再生温度控制在工艺要求指标内。

2主体设备基本情况。外取热器的壳体材质为20R，取热管束为20G锅炉管，设计操作温度为690℃。外取热器壳体直径2000mm，内部采用单层隔热耐磨衬里。下滑阀采用冷壁式单动电液滑阀。汽包材质为Q345R，筒径1600mm，内部构件为旋风分离器、匀汽孔板、波纹板。强制循环热水泵额定流量为320m3/h。

二与常规下流式外取热器的不同之处

1受空间限制未设计上滑阀。常规下流式外取热器一般由入口管及单动滑阀（上滑阀）、外取热器本体、出口管及单动滑阀（下滑阀）、取热管及汽包、增压机及流化风等几部分组成。但此次改造过程中，受临近主管廊、消防通道等限制，入口管安装波纹管膨胀节后，位置不足安装上滑阀，因此取消。

2流化风系统与公司非净化风管网相连接。外取热器流化风一般由增压机取部分主风提供，设计流化风量按2000Nm3/h，压力0.55MPa计算时，需占用主风6500Nm3/h左右（主风压力0.17MPa），占比13%，根据主风机额定参数核算，基本达到极限。因此，设计中除配有增压机系统外，还将流化风系统与公司非净化风管网相连接，必要时可用非净化风替代流化风。

3配套新建平衡催化剂罐一个。增设外取热器后，催化剂藏量增加20吨，原平衡剂罐在停工时无法容纳新增加的催化剂藏量，因此，新建平衡催化剂罐一个。

三外取热器应用情况分析

1用非净化风作为流化风。外取热器设计方案中设有增压机，自主风机出口取部分主风增压后为外取热器提供流化风，但实际生产中，外取热器投用后，装置加工量提高，对重组分原料的适应能力也提高，生焦量增大，烧焦耗氧量增加，主风机供风量不能同时满足再生烧焦与外取热流化风的需求。为此，公司空压站单独开一台空压机为外取热器提供2500Nm3/h的非净化风作为流化风。后期，操作中发现该外取热器流化风需要频繁调节，空压机单供的形式无法灵活调节，检修时又将流化风系统与非净化风管网连通，实现了灵活调节。为保证安全，在流化风入口增设了自保阀，与装置自保系统联锁。

2床层温度分布不均，温差偏大。外取热器床层温度由上至下共设置8支热偶进行测量，同一水平位置，不同方向设两支，运行过程中发现同一水平位置的两支热偶温差很大，最高达400℃。分析温差偏大的原因，主要与外取热器内部的流化状态有关。从结构形式上看，由于外取热器没有设置上滑阀，再生器二密相中的催化剂可以无限制的进入外取热器中，外取热器高度低于二密相床层高度，因此，外取热器床层料位一直处全满状态，无法控制，在取热量较低时，流化风量小，催化剂床层不能充分流化，形成死区，死区位置温度与流化区域温度产生很大的偏差。

3外取热器流化状态分析。外取热器的流化状态是影响取热量调节方式和温度分布的主要原因，流化状态分析如图3所示。

从外取热器流化状态分析图可以看出，由于没有上滑阀（用流化风量控制取热量），外取热器内一直处于全满状态，催化剂呈密相床，通入流化风后，在风量较低时，床层不能完全流化，形成“沟流”，流化风携带部分催化剂由烟气返回管返回再生器。此时，外取热器产汽量较小，随着流化风量增加，形成流化状态的区域不断扩大，产汽量也增加，但边缘密相区域温度仍较低。当流化风量不断增加至床层完全流化时，由于内部藏量无法控制，外取热器产汽量也无法控制，为最大产汽量。生产中利用流化风量控制取热量实际就是控制床层内流化区域的大小。下滑阀是控制外取热内催化剂进入烧焦罐的通道，开度较小时，对整个床层的流化状态影响不大，但开度较大时，流化风携带催化剂由此通道进入烧焦罐中，外取热器床层底部催化剂量减少，达到一定程度时，上部催化剂会塌落到底部，形成床层“塌方”，操作产生巨大波动。

上述流化状态的分析，可以解释诸多生产实际现象。

四 对同类装置改造的几点建议

催化裂化装置原料重质化是炼油行业的发展趋势，内取热技术很难适应重油加工的生产需求，同类装置的改造方案一般有两种：一是取消内取热器增加外取热器；二是保留内取热器的同时增设外取热器。无论哪种改造方案，都涉及到新增外取热器，在这里提出几点建议：

1）在空间允许的情况下建议安装上滑阀。上滑阀可有效控制外取热器的藏量，避免藏量过高而无法流化，对外取热器的各方面调节都有重要影响。

2）根据主风情况确定是否需要设计增压机。一般催化裂化装置改为加工重油后，主风量多数不足，在此情况下设计增压机已无必要，若公用工程系统非净风量充足，可考率用非净化风做流化风；否则，建议增加罗茨风机等设备。

3）增加外取热器后，反-再系统藏量增加，应考虑停工卸剂等相关问题，若平衡剂罐空间不足，应新建平衡剂罐。

五小结

内取热器改为外取热器，装置加工重油能力增加，再生超温的情况得到了解决。新增加的外取热器结构方面与标准下流式外取热器略有不同，初期运行时不够稳定，后期摸索出多项比较有特点的操作办法，使外取热器得以平稳运行，能够满足生产需要。