催化裂化装置关键设备故障分析及对策

 催化裂化装置关键设备故障分析及对策

杨佳坤

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合九车间

天津 300270

摘要：催化裂化装置是石油加工工艺中的重要环节之一，同时也是炼油厂中最需要注重安全的场所之一。在催化裂化装置运行过程中，可能会出现一些故障，这不仅会影响设备的性能和生产质量，还可能会对人员的生命财产造成威胁。因此，下文将对催化裂化装置的关键设备故障进行详细的介绍和分析，以期提高我们对催化裂化装置的故障了解和维护能力。

关键词：催化裂化装置；关键设备；故障分析；对策；

引言：

催化裂化装置在石油加工工艺中占据着重要的地位，是炼油厂的关键设备之一。然而，在其长期运行的过程中，可能会出现各种各样的故障，如催化剂失活、热点堵塞、噪声故障、泄漏故障等，这些故障都会对设备的性能和生产质量产生严重影响，甚至危及人员生命财产安全。针对这些可能出现的故障，我们需要深入探究其原因和对策，及时制定应对方案。例如，对于催化剂失活故障，需要重视对催化剂的清洗及维护；对于热点堵塞故障，需要定期对反应器进行清洗，保证设备的正常运行；对于噪声故障，需要加强设备的维护保养和调整；对于泄漏故障，需要进行紧急处理和加强安全防范措施等等。在日益严格的环保和安全要求下，催化裂化装置的关键设备故障处理显得愈发重要，需要我们对其进行深入探究和分析，从而找到有效的对策方案，保障设备的正常运行，提高生产效率和产品质量。本文将对催化裂化装置关键设备故障进行详细论述和分析，并提出一系列的对策希望能为行业发展做出一点贡献。

一、催化裂化装置简介

催化裂化装置是一种高度技术化的炼油装置，用于将石油或石油产品中的高分子化合物裂解成较小的分子。它采用一系列反应器、加热器、冷却器、催化剂等设备，通过改变化学反应条件，实现高分子化合物分解与分解产物再结合的反应过程。在催化裂化装置中，原料石油或石油产品经过预热后，进入到第一反应器中，在高温(600℃-700℃)、低压(0.2-0.3MPa)的反应条件下，遇到催化剂开始反应。通过催化剂的作用，高分子化合物被分解成一些低分子化合物，包括烯烃、烷烃、芳烃等。同时，这些裂解产物与反应器内的烃、氢气等物质再次反应，形成新的高烯烃和脱氢环烃等组份。同时，反应器内的混合物会不断地向下流动，经过多个反应器，最后到达分离器进行分离、净化、压缩等处理。催化裂化装置广泛应用于炼油、化工等领域，其优点在于生产成本低、能耗较小、产品种类多、生产能力高等。同时，催化裂化装置还可用于生成增值产品，如汽油、柴油、润滑油等，这是炼油企业的重要收入来源。总之，催化裂化装置是一种重要的化工设备，它通过高温、低压及催化剂的作用将高分子化合物分解成较小的分子，以达到炼油、化工产品升级、高效利用等目的，具有广阔的应用前景。

二、催化裂化装置关键设备故障分析

（一）催化剂失活故障

催化剂是催化裂化反应的核心，它的性能直接影响了催化裂化装置的效率和生产质量。催化剂的失活包括物理失活和化学失活两种。物理失活是指催化剂在运行过程中因为受到了高温、高压、机械冲击等因素的影响而受损，使其失去了活性。而化学失活是指催化剂在运行过程中被反应物和产品中的其他杂质污染，在短时间内失去了催化剂的活性。

（二）热点堵塞故障

热点是指催化裂化反应过程中，由于反应物的分解和脱氢等反应所释放的热量而形成的高温区域。热点的温度很高，非常容易使得催化剂结焦、结炭，导致热点的“堵塞”。堵塞热点会导致反应物无法在催化剂表面上得到充分的分解，从而降低了反应速率，影响了设备的产能和产品质量。

（三）噪声故障

催化裂化装置在运行时，会发出一定的噪声，但如果噪声超过了规定的范围，就会对生产环境和员工的身体健康产生影响。噪声故障的产生原因很多，主要包括设备内部结构松动、设备使用时间过长导致老化、设备运行不平稳等。

（四）烟道焊缝开裂故障

催化裂化装置中，反应再生单元高温烟道连接再生器、第三旋风分离器（以下简称三旋）、烟气轮机等设备，具有大直径、长跨距、复杂结构特征。催化裂化装置生产运行中，三旋至烟机入口段高温烟道常发泄漏故障，严重影响装置的安全、平稳、长周期运行。主要原因是高温下,300系列不锈钢的晶界滑移和位错会导致材料变形和硬化，金属原子的扩散还会使得材料硬化消除。在时间、应力与温度的共同作用下，硬化—硬化消除过程交替出现，导致金属内部出现多种析出相，材料宏观性能不断劣化。

三、催化裂化装置关键设备故障对策

（一）合理控制催化剂失活

催化剂失活是催化裂化装置中常见的一种故障问题，一旦发生会直接影响装置的正常运行和生产质量。对此，我们需要采取一系列的对策来解决催化剂失活故障，我们需要及时清洗和维护催化剂，以延长催化剂的使用寿命和保证其催化活性。具体方法包括反洗法、焙烧法等，可以有效地去除催化剂表面的杂质和铅、镉等有毒物质。定期对催化剂进行检测和监测，及时发现催化剂的失活或变质情况，以便调整生产参数，延长催化剂的使用寿命。合理控制温度、压力、流量等生产参数，避免过高的温度或流速等因素导致催化剂失活。当催化剂失活情况较为严重时，需要对催化剂进行更换。更换催化剂的具体方法包括：断负荷更换、循序渐进更换、全面更换等。

（二）热点堵塞故障维护

对于催化裂化装置中的热点区域，应定期进行清洗和维护，以避免其积碳、结焦、结晶等现象的发生。可以采用物理清洗、高压水洗、化学洗涤等方法。在催化裂化装置运行中，应加强对热点区域的监测，及时发现问题，并采取针对性的措施，避免问题加剧。可以采用红外测温仪、动力学模型等方法进行监测。在催化裂化装置运行中，应根据实际情况进行工艺调整，包括控制过程参数、调整供料量和供料质量等措施，以降低热点区域的积碳、结焦、结晶等现象的发生。利用现代化的催化裂化技术进行改进，采用新型催化剂、改进反应器结构设计等方法，以提高催化裂化装置的反应效率，延长其使用寿命。

（三）噪声故障排除

催化裂化装置的噪声故障主要是由于设备的机械运转、气体流动和泵送过程中引起的振动和噪声产生的。为了减少催化裂化装置的噪声故障，可以通过改进设备的结构和组成部件的质量，增加吸振和隔振材料的应用，设置合理的吸声体系等手段，减少设备振动和噪声的传递。设备的正常运行对于减少噪声非常重要，应定期进行设备检查、维护和保养，及时处理设备故障，尽可能减少设备停机次数。降低流量和压力对于减少气体流动产生的噪声很有效，应根据实际情况调整设备工作状态，降低气体流量和压力。对于噪声产生较大的设备，可在设备周围增加声学罩来控制噪声的传播。

（四）优化管道系统设置

对于烟道焊缝开裂故障问题，可以在垂直管段中部设置固定承重支架，以此固定支架为死点，将整个管道系统分为上部以三旋出口为支点和下部以烟机入口为支点的2个L型平面管系，2个平面管道系统各设置3个1组的单式铰链膨胀节。上部1组膨胀节的铰链方向与该L型平面管道系统一致，均位于平面两侧，利用波纹管角位移来吸收三旋出口烟道在该平面系内的位移。

结束语：

总之，催化裂化装置是石油加工工艺中的重要设备，但由于其复杂性和专业性，故障处理需要高度的技能和经验，并需要不断地对设备进行维护和更新，从而避免故障的发生。对于催化裂化装置的安全管理和故障处理，必须高度重视，采取一系列有效的措施，保证生产安全和产品质量。

参考文献：

[1]王建军．催化裂化装置烟机机组2003年停机故障分析与改进措施．石油化工设备技术,2004,25(2):24-27．

[2]李鹏等．催化裂化装置三旋、烟机结垢原因分析及对策．炼油技术与工程,2005,35(3):11-14．

[3]中国石油和石化工程研究会.炼油设备工程师手册[M].北京：中国石化出版社，2010.