催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀_马勇.pdf

石油石化节能 https:/马勇等：催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀 第 13卷第 1期（2023-01）离心式增压机是催化裂化装置的重要设备，也是能耗大户，多采用离心式压缩机，增压机组一般由增压机、齿轮箱、异步电动机组成，由 6 000 V高压电动机驱动，正常配置为一开一备1。催化裂化装置设置增压机的目的，是将主风机提供的部分主风再次升压，其作用是维持待生线路上的催化剂循环流化正常。锦州石化公司第三套催化装置外取热器的催化剂循环流化形式为气控式，靠增压风流量来控制外取热器的取热量，取走再生器烧焦所产生的过剩热量，维持催化裂化装置反再系统的热平衡，多发生中压过热蒸汽降低装置的能耗。同时为待生催化剂的循环再生提供能量。催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀马勇褚继勇高颖明王颖（中国石油锦州石化公司）摘要：催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀的技术改造项目的目的是为了达到节能降耗、保证增压机平稳运行、利于增压机故障停机时事故快速处理，保证装置尽快恢复正常生产。其技术改造是通过在装置原设计主风与增压风跨线为一手阀的基础上，增加一套控制阀组，且保留原设计跨线上的手阀作为新增加控制阀的副线阀，进而实现远程（主控室）调节主风进入增压风系统的流量，从而降低增压电动机的电流达到节能的目的。在增压机故障停机时，DCS 内操人员及时打开此控制阀，将主风补充到增压风系统，用主风暂时替代增压风维持待生线路的催化剂循环流化正常，增加的控制阀还起到防止离心式压缩机防喘振的作用。关键词：催化裂化；主风机；增压机；控制阀DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.01.005Prevailing wind and supercharged wind cross-line plus control valve for catalyticcracking deviceMA Yong，CHU Jiyong，GAO Yingming，WANG YingJinzhou Petrochemical Company，CNPCAbstract：The technical transformation project of prevailing wind and supercharged wind cross-lineplus control valve of catalytic cracking unit is to achieve energy saving and consumption reduction，en-sure the smooth operation of supercharger，rapidly deal with the accidents when supercharger fails tostop and ensure that the unit can resume normal production as soon as possibleBased on the originaldesign of prevailing wind and supercharged wind cross-line as the primary valve，the technical transfor-mation project is to increase a set of control valve group，retain the original design of cross line as thesecondary valve of the newly added control valve，realize remote(main control room)regulation of theflow of prevailing wind into the supercharged wind system and reduce the current of supercharged mo-tor to achieve the purpose of energy conservationWhen supercharger fails to stop，DCS internal op-erationers open control valve in timeThe prevailing wind is supplemented to the supercharged windsystem and The prevailing wind temporarily is replaced the supercharged wind to maintain the normalcatalyst circulation and fluidization of the spent circuit，and the added control valve also plays a role inpreventing the centrifugal compressor from anti-surgeKeywords：catalytic cracking；prevailing wind；supercharger；control valve第一作者简介：马勇，技能专家，2009 年毕业于北京化工大学（化学工程与工艺），从事硫化催化裂化装置生产操作，17604062878，，辽宁省锦州市凌河区兰花里兴大都 27-22，121000。引文：马勇，褚继勇，高颖明，等催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀J石油石化节能，2023，13（1）：20-24.MA Yong，CHU Jiyong，GAO Yingming，et al Prevailing wind and supercharged wind cross-line plus control valve forcatalytic cracking deviceJEnergy Conservation in Petroleum&PetroChemical Industry，2023，13（1）：20-24.20技术应用/Technology Application石油石化节能 https:/正因为增压机在催化裂化装置的重要性，所以对离心式增压机的可靠性和整机的效率也提出了越来越高要求2-3。在生产操作过程中保证增压风的流量平稳，以及确保反再系统的热平衡为前提，多产生中压过热蒸汽从而实现节能。由于驱动增压机使用 6 000 V 高压电动机作为驱动端，保证增压机高效率及适宜工况运行，是获得节能效果的又一重要措施，同样降低了催化装置综合的能耗。1工艺简介锦州石化公司第三套催化裂化装置原设计加工能力 140104t/a，2004年装置进行扩能改造，设计加工能力 160104t/a，装 置 实 际 加 工 能 力 可 达到 180104t/a。设计形式为沉降器与第一再生器同轴，与第二再生器高低并列式、两段再生重油催化裂化装置，主要设有反应-再生部分、分馏部分、吸收稳定部分、余热锅炉部分、主风机组部分、气压机组部分、低温热部分。为适应环保的要求，2014 年 11 月装置烟气脱硫项目建成并投产。2017 年 12 月，建成气分碱液再生装置并投入运行，将气分车间来的待生碱液进行再生处理，产生的废气进入脱硫单元处理。设计加工原料为辽河直馏蜡油与开鲁常压渣油，以生产汽油方案为主，兼顾液化石油气与柴油产量，不生产重柴油，副产少量油浆。第三套催化裂化装置第一、二再生器烧焦用氧由主风机组提供，主风机提供的主风分成三路，其中两路主风分别进入一、二再主风分布管，另一路经增压机升压后，分成五路分别作为外取热器流化风和外取热器返回管流化风、提升风、锥体流化风及待生套筒流化风。待生催化剂经粗级旋风及单级旋风分离器与反应油气分离后，待生催化剂经旋风分离器料腿进入沉降器下部的汽提段与蒸汽逆流接触以置换待生催化剂表面所携带的油气，汽提后的待生催化剂沿待生立管向下流动，经待生塞阀、待生塞阀套筒进入第一再生器（R1102）密相床，主风机压缩空气为催人经剂再生烧焦供氧，温度在675 下进行贫氧常规再生，烧去催化剂上 85%90的积炭，再生器内烧焦产生的过剩热量由外取热器（R1104）取走，即第一再生器内的部分催化剂由外取热器入口管道进入外取热器壳程内，在增压风的流化作用下，呈密相向下流动，在流经翅片管束间降温的同时发生 3.5 MPa 饱和蒸汽，冷却后的催化剂由提升风经外取热器提升管返回第一再生器密相床层中，外取热器取热负荷的调整可通过调节外取热器底部流化风量和外取热器提升管提升风量来实现。外取热器担负着维持好催化裂化装置反再系统的热平衡的前提下，供发生中压过热蒸汽，供驱动该装置的蒸汽轮机做功使用，多余的中压过热蒸汽送入系统供其他用户使用。因此，增压机的工作效率和平稳运行，是保证锦州石化公司第三套催化裂化装置平稳运行和降低装置能耗的关键。增压风流程见图 1。图 1增压风流程Fig.1 Process of supercharged wind1.1结构简述增压机组一般由增压机、齿轮箱、异步电动机组成，两套增压机组安装于装置管桥下方，属于电气防爆区，防爆级别为 F 级。该增压机采用单级悬臂转子机构，用齿轮箱增速，电动机驱动，电动机与齿轮箱以弹性联轴器连接，增压机的鼓风机叶轮直接安装于齿轮箱高速轴的自由端上。增压机壳体以螺栓固定在齿轮箱箱体一端。该增压机气体进口法兰为轴向水平，出口法兰为侧面垂直向上，增压机性能设计参数见表 1。齿轮箱体、高速轴均采用滑动轴承，由润滑油系统采用强力供油润滑。变速齿轮为单平行轴斜齿，该机组齿轮箱（与机壳连体）和电动机安装在表 1增压机性能设计参数Tab.1 Design parameters of supercharger performance压缩机型号B120-5.1/4.1主电动机型号YB2-4002-2(6 000 V，2 985 r/min，355 kW)进口流量/(m3min-1)120进口温度/180进口压力/MPa0.385出口压力/MPa0.51转速/(rmin-1)12 250轴功率(估算)/kW26221石油石化节能 https:/马勇等：催化裂化装置主风与增压风跨线加控制阀 第 13卷第 1期（2023-01）同一铸铁底座上，该底座内部空腔兼作贮油箱。另外，除润滑油系统中的电动辅助油泵和冷却过滤装置另行布置外，其他设备、管道均安装于该底座上，增压机现场布置见图 2。图 2增压机现场布置Fig.2 Field layout of the supercharger1.2问题分析集团公司针对生产装置应对突发事故提出了“一分钟”快速事故处理的理念，要求操作员在应对突发事故时要做到，快速的分析、快速的判断、快速的处理、快速平稳操作，实现在一分钟内完成事故处理，使生产装置达到一个平稳的生产状态以免造成更大的衍生事故。锦州石化公司第三套催化装置是加工能力达180104t/a的重油催化裂化装置，无论是外取热器还是待生线路的催化剂循环，都存在着较高的蓄压，因此，催化裂化装置必须选用增压风作为动力风，为保证催化剂循环正常，提供较大的推动力。三催原用增压机故障率高，经常发生故障，为了保证装置平稳生产，提高设备可靠性，在 2014 年对增压机进行升级改造。增压机升级改造后的性能保证达到如下要求：一是增压机的主要零部件的设计寿命为 20 a；二是增压机在设计条件下连续运转时间不少于 5 a；三是机械保证期为运转 12 个月；四是增压机正常工况运行点的能量头和流量设计不得有负偏差；五是在上述条件下功率不大于正常运行点设计值的 104%。装置在增压风与主风管线间设置一跨线的目的，主要是考虑在增压机故障停机时，能将主风及时地补充到增压风系统内，用主风暂时替代增压风维持待生线路的催化剂循环流化正常，防止装置反应、再生系统催化剂循环流化中断，避免因增压机故障停机带来更大的衍生事故，同时为装置的事故处理，开启备用增压机争取时间