催化裂化装置反应系统磨损及裂纹问题分析与对策

夏明川1,张苡源1,程千里1,郝永杰1,王建军2,卢春喜3

(1.中国石化青岛炼油化工有限责任公司；2.中国石油大学(华东)新能源学院；

3.中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室)

主要内容：某炼化公司催化裂化装置长周期运行过程中出现过翼阀阀板磨穿、二段提升管裂纹和VQS三臂旋流头磨损等问题。翼阀阀板磨穿是因为 MIP循环斜管停用导致经旋风分离器催化剂总量下降了约25%～35%，翼阀排料过程中存在“半截流”现象，措施为将料腿由φ451 mm优化为φ377 mm；二段提升管裂纹主要是局部母材缺陷导致，通过更换该段筒节有效解决，2019年大检修时将二段提升管材质由16MnR升级为15CrMoR；提升管出口带预汽提密闭旋流式快速分离系统(VQS)三臂旋流头顶板、底板、外侧板及顶封头磨损磨穿问题，通过贴板和将封头改为平盖，并将侧拉环型锚固钉改为龟甲网，解决了磨穿问题。

关键词：催化裂化 沉降器 磨损 翼阀阀板 二段提升管 VQS

某炼化公司催化裂化装置提升管反应器采用中国石化石油化工科学研究院开发的满足“欧Ⅲ”排放标准需要的汽油组分并多产丙烯的技术(MIP-CGP技术)，装置以脱硫精制后的高硫直馏蜡油与焦化蜡油为原料，设计规模为2.90 Mt/a[1]。装置采用串联提升管反应器，优化催化裂化一次反应和二次反应，减少干气和焦炭产率，有利于产品分布改善。其中反应沉降器采用VQS(提升管出口带预汽提密闭旋流式快速分离系统)+6组单级旋风分离器分离技术，再生器采用11组两级旋风分离器分离技术[2]。至2019年大检修，催化裂化装置已经运行了11年，长周期运行过程中，反应系统所属的旋风分离系统、二段提升管和VQS等核心部件均出现过故障，严重影响了装置长周期运行。

1 翼阀阀板磨穿问题

2.90 Mt/a催化裂化装置采用串联提升管反应器，MIP斜管用来调整二次反应区的重时空速。在运行中发现，MIP滑阀全关时，重时空速可完全满足工艺操作和生产要求，MIP循环斜管在实际生产中处于停用状态。

2011年3月催化裂化装置停工抢修，沉降器6台旋风分离器翼阀全部更换。2011年7月大检修时发现，沉降器旋风分离器3个翼阀阀板出现磨穿现象，另外3个翼阀阀板密封面附近出现较深的冲刷磨损槽。翼阀阀板磨穿见图1。

图7 井字形和米字形加强筋板形貌

Fig.7 Morphology of meter shaped and well shaped reinforcing plate

4 总 结

催化裂化装置长周期运行过程中，先后出现过几种典型问题，通过分析采取有效措施，各项问题均得到了妥善解决。

(1)翼阀阀板磨穿问题。MIP循环斜管停用导致流经旋风分离器的催化剂总量下降了约25%～35%，翼阀排料过程中存在“半截流”现象，导致翼阀阀板磨损严重直至磨穿。通过改造，将料腿尺寸由φ 451 mm优化为φ 377 mm，翼阀阀板磨穿问题得到彻底解决。

(2)二段提升管裂纹问题。沉降器内二段提升管一段筒节出现多处放射性裂纹，裂纹显示是脆性断裂特征，通过更换该段筒节有效解决。2019年大检修将二段提升管材质升级为15CrMoR确保提升管高效稳定可靠运行。

(3)VQS三臂旋流快分头磨损问题。VQS三臂旋流快分头顶板、底板、外侧板及顶封头均出现过磨损磨穿问题。通过贴板、将封头改为平盖、将侧拉环型锚固钉改为龟甲网，解决了VQS三臂旋流快分头因局部磨损、磨穿导致分离效率下降的问题。