催化裂化裝置原料油噴嘴更換技術(shù)

夏冬冬(南京金陵石化建筑安裝工程有限公司,江蘇　南京　210033)

催化裂化裝置原料油噴嘴更換技術(shù)

夏冬冬(南京金陵石化建筑安裝工程有限公司,江蘇南京210033)

在眾多重油催化裂化裝置檢修過程中，原料油噴嘴的更換，不管對于業(yè)主方和施工方一直都是重中之重，本文主要結(jié)合工程實(shí)踐，以南京金陵石化120萬噸/年重油催化裂化裝置原料油噴嘴的更換為例，主要從結(jié)焦原因、拆除方法、開箱驗(yàn)收、安裝方法、技術(shù)要求等幾個方面研究噴嘴的更換工作。

催化裂化；提升管；原料油噴嘴；結(jié)焦；更換

催化裂化裝置重油提升管反應(yīng)器原料油噴嘴，是催化裂化關(guān)鍵設(shè)備之一。目前國內(nèi)約有50余套催化裂化裝置采用CS～Ⅱ型混合原料油噴嘴，該原料油噴嘴能夠使物流在低速的狀況下取得較好的霧化，同時低速噴嘴噴出的有角度的物流被上行的催化劑攜帶向上，一起在提升管內(nèi)做活塞運(yùn)動，不會在提升管的中軸線上相交碰撞，可以有效的降低催化劑結(jié)焦率，避免裝置正常運(yùn)行期間因提升管結(jié)焦而切斷進(jìn)料情況，延長裝置的運(yùn)行周期，減少裝置檢修成本，而且在裝置停工檢修需更換噴嘴時，可以利用原有噴嘴的套管，使工作量大大減少。

但是裝置長時間運(yùn)行后，原料油噴嘴與噴嘴套管之間的結(jié)焦，給后期的原料油噴嘴的更換帶來極大難度，且安裝時，安裝技術(shù)要求之高。上海某石化公司催化裂化原料油噴嘴更換時，往往采取從外側(cè)焊接板式吊耳掛導(dǎo)鏈，在提升管內(nèi)部用大錘往外敲擊，甚至采用水力鉆等方法進(jìn)行拆除，但是效果總是不盡人如意，往往需耗時半月才能將6只噴嘴全部拆除。采取此方法，不僅拖延檢修工期，浪費(fèi)不必要的人力、器具等資源投入，而且“暴力拆除”會對套管的原先尺寸參數(shù)產(chǎn)生影響，給后期噴嘴的調(diào)試、安裝帶來不利因素。

下面我們以2013年南京金陵石化120萬噸/年重油催化裂化裝置原料油噴嘴更換為例，從結(jié)焦原因、拆除方法、開箱驗(yàn)收、安裝方法、技術(shù)要求等幾個方面對原料油噴嘴的更換進(jìn)行探討研究，詳盡論述噴嘴更換過程中的重點(diǎn)問題以及解決方法，希望通過對相關(guān)問題的處理，與同行共分享。

1　結(jié)焦原因

南京金陵石化公司120萬噸/年重油催化裂化裝置2013年7月份停工檢修中發(fā)現(xiàn)，提升管反應(yīng)器內(nèi)自原料油進(jìn)料噴嘴往上1米處有多處結(jié)焦嚴(yán)重（如圖1所示）。

圖1　提升管內(nèi)部原料油噴嘴上方結(jié)焦示意圖

后經(jīng)分析，結(jié)焦的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.1帶原料油的高速催化劑顆粒、粉末會漸漸侵蝕提升管內(nèi)部噴嘴本體與套管之間的耐磨襯里材料，從而導(dǎo)致帶有原料油的催化劑粉末進(jìn)入噴嘴主體與套管之間，經(jīng)停工冷卻后，凝結(jié)成焦；

1.2噴嘴操作工況發(fā)生變化；

1.3噴嘴安裝有關(guān)參數(shù)存在偏差導(dǎo)致原料油霧化不好，呈大液滴狀態(tài)，帶油較多的催化劑接觸到提升管內(nèi)壁后逐步形成結(jié)焦。

因此可見，除正常的物理原因和化學(xué)原因外，噴嘴安裝參數(shù)的控制，也不容忽視。

2　原料油噴嘴的拆除

2.1停工處理

噴嘴停工時，先切斷油品進(jìn)料，并保持少蒸汽繼續(xù)涌入噴嘴，減少噴嘴噴口處結(jié)焦。

2.2噴嘴的拆除

拆除一次霧化蒸汽入口、二次霧化蒸汽入口、混合原料油入口連接法蘭。從噴嘴上方人孔進(jìn)入，噴嘴下方約1500mm處搭設(shè)腳手架作業(yè)平臺，拆除噴嘴與套管之間的耐磨襯里材料和破沫網(wǎng)。噴嘴材質(zhì)為：0Cr18Ni9，在端部對稱焊接兩塊千斤頂支撐筋板，筋板規(guī)格：200*100*20，采用A102焊條，焊接方法為SMAW，雙面焊，焊縫焊腳寬度不小于10mm。在套筒補(bǔ)強(qiáng)板上焊接兩塊“T”型筋板，筋板中心與千斤頂中心在一條直線上，筋板長度視千斤頂起升高度決定，筋板材質(zhì)為20R，厚度§=20mm，采用J507焊條，焊接方法為SMAW，雙面焊，角焊縫寬度不小于10mm。千斤頂選用螺旋千斤頂，型號為：QⅠ20，最大起重量20T，起升高度180mm。（千斤頂安裝示意圖如圖2所示）

圖2　千斤頂筋板工裝安裝示意圖

在原料油入口法蘭螺栓孔與周邊大梁之間掛5T導(dǎo)鏈，配合拆除。采用氧～乙炔火焰對噴嘴套管均勻加熱或者采用熱處理用加熱帶對套管進(jìn)行包裹，融化內(nèi)部結(jié)焦。加熱的同時，用木錘對套管表面輕輕搗擊，促進(jìn)套管與噴嘴之間熔融的結(jié)焦的流動。與此同時，兩臺千斤頂同時按下手柄，手柄旋轉(zhuǎn)角度需保持一致，頂升時應(yīng)由專人統(tǒng)一指揮，確保各千斤頂?shù)捻斏俣燃笆芰疽恢隆２捎么朔椒ǎ?天之內(nèi)將6只原料油噴嘴拆下（如圖3所示）。

圖3　拆除下的原料油噴嘴示意圖

3　原料油噴嘴的開箱驗(yàn)收

新的原料油噴嘴到貨后，必須由業(yè)主物裝中心聯(lián)合機(jī)動處組織相關(guān)部門驗(yàn)收，驗(yàn)收時主要注意以下幾點(diǎn)：

3.1按包裝箱明細(xì)表，核對實(shí)物及資料查看其名稱和數(shù)量是否與裝箱單所列相符；

3.2拆箱時噴嘴噴口處的防護(hù)板（防護(hù)噴嘴出口刀口在移動和安裝收到碰撞時不受損壞）先不準(zhǔn)取下，如有松動，應(yīng)先敲緊。噴嘴安裝完畢后，從提升管人孔進(jìn)入，待封人孔前取下防護(hù)板。

3.3核對安裝圖上所表明的尺寸及連接法蘭的規(guī)格、型號與實(shí)物是否相符。

4　噴嘴的安裝方法與技術(shù)要求

在Φ1450mm和Φ1200mm筒體直筒部位，用～30*5扁鋼焊接十字支撐，用水平儀將十字撐找平，在十字撐中心下方各焊接一塊支撐板（防止打孔時扁鋼發(fā)生撓度彎曲，引起誤差）點(diǎn)焊固定，沿著扁鋼中間交匯正方形處畫出交匯正方形對角線，在對角線中心開φ2mm中心孔，（如圖4所示）開完孔后，打磨割除支撐板，在上下兩中心孔之間掛線墜，找出提升管中心線。

圖4　十字撐和支撐板以及開孔示意圖

舊噴嘴拆除時，由于外力作用，可能對保護(hù)套管的各項(xiàng)原始安裝參數(shù)造成影響，安裝前應(yīng)對保護(hù)套管頂端切口標(biāo)高以及套管軸線與提升管中心線的夾角進(jìn)行復(fù)測，按原先設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行調(diào)整。

將安裝法蘭套在噴嘴本體上，并將噴嘴插入保護(hù)套管中，穿過定位環(huán)達(dá)到套管端部，且要求噴嘴下部斜面必須與噴嘴套管端口平齊，不得伸出或縮后，其公差不超過±2mm。

將噴嘴本體沿著內(nèi)套管軸線轉(zhuǎn)動和移動，把噴嘴噴口的長邊調(diào)整到與提升管軸線垂直度偏差不大于2mm的位置。然后做好安裝法蘭定位標(biāo)記，此時，應(yīng)使噴嘴旁的若干個汽幕孔位于噴口上方，切勿反向。切記不要讓噴嘴縮后，導(dǎo)致汽幕孔噴出的蒸汽吹到噴嘴套管，從而使催化劑磨損套管及提升管器壁引起安全事故。

將安裝法蘭點(diǎn)焊在噴嘴本體外壁所做的定位線標(biāo)記上，沿噴嘴本體圓周每隔90°對稱點(diǎn)焊一點(diǎn)。點(diǎn)焊后，再次檢查，確認(rèn)噴嘴頂端工作點(diǎn)位置是否符合要求，并在兩連接法蘭上做好對應(yīng)標(biāo)記后，可將噴嘴本體從保護(hù)套管中取出，同時取出定位環(huán)。完成安裝法蘭與噴嘴本體的焊接。焊接應(yīng)采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧捎幂^小的線能量，保證安裝法蘭和噴嘴本體的垂直度，焊接接頭不允許有裂紋存在，焊接完成后對焊縫進(jìn)行PT檢測。檢測合格將噴嘴本體重新插入套管中，并換用符合操作要求的墊片，將安裝法蘭與保護(hù)套管下端的法蘭用螺栓連接牢固。

在噴嘴保護(hù)套管下沿20mm以下部位，用金屬破沫網(wǎng)對噴嘴本體與保護(hù)套管之間的環(huán)形空間進(jìn)行填充，用金屬破沫網(wǎng)時充填長度約100mm。環(huán)形空間頂表面預(yù)留的20mm，用耐磨襯里材料封口，耐火水泥蓋面（如圖5所示）。避免在安裝或運(yùn)行過程中油劑混合物或襯里材料落入環(huán)形空間。

圖5　噴嘴與套管之間填充示意圖

相同標(biāo)高的噴嘴安裝后，噴嘴的軸線延長線與提升管的中心線應(yīng)交于一點(diǎn)，其偏差不大于±5mm。噴嘴套管下端法蘭密封面與套管軸線的垂直度公差為±2mm。噴嘴本體軸線與鉛垂線夾角為35°。

噴嘴安裝完畢，全面檢查各部分尺寸，特別是噴嘴頂部工作點(diǎn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。安裝結(jié)束后，檢測結(jié)果如下：各噴嘴的軸線延長線與提升管中心軸線交于一點(diǎn)，各向最大偏差為2mm；噴嘴噴口長邊與提升管中軸線垂直度最大偏差為1mm，噴嘴噴口下部斜面與噴嘴提升管安裝套管端口面平齊。

5　結(jié)語

更換了原料油噴嘴后，解決了提升管結(jié)焦問題，待生催化劑掛焦均勻，開車試運(yùn)行過程中，試噴一次成功。經(jīng)過兩年多的生產(chǎn)運(yùn)行，提升管壓降一直穩(wěn)定，證明噴嘴安裝能滿足生產(chǎn)工藝要求。

［1］中國石油化工股份有限公司，催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)設(shè)備施工及驗(yàn)收規(guī)范，SH/T3504～2009.

［2］魏巍 CS～Ⅱ型高效霧化噴嘴在重油催化裂化裝置的應(yīng)用 2010，38（2），125～12.