采用先進(jìn)技術(shù), 科學(xué)設(shè)計(jì)和施工,延長催化裂化裝置設(shè)備襯里壽命.doc

采用先進(jìn)技術(shù), 科學(xué)設(shè)計(jì)和施工，延長催化裂化裝置設(shè)備襯里壽命中國石化工程建設(shè)公司 閆濤 顧一天 黃榮臻流化催化裂化裝置在工藝操作上有兩大特點(diǎn)：一是高溫，二是流態(tài)化和流動(dòng)。這兩個(gè)工藝操作的特點(diǎn)決定了催化裂化裝置的設(shè)備區(qū)別于其它裝置的主要特點(diǎn)也有兩個(gè)：一是耐高溫；二是耐顆粒流化和流動(dòng)帶來的磨損。因此，耐高溫和耐磨損的襯里設(shè)備是流化催化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，要想延長催化裂化裝置設(shè)備的使用壽命、滿足催化裂化裝置長周期安全運(yùn)行的要求，采用先進(jìn)技術(shù)、科學(xué)設(shè)計(jì)和施工、延長催化裂化裝置設(shè)備的襯里壽命是最關(guān)鍵的一步。十多年前，不少煉廠的催化裂化裝置設(shè)備襯里經(jīng)常損壞，檢修頻繁。例如：濟(jì)南煉廠的80萬噸年催化裂化裝置曾因再生器至外取熱器接管及二密床龜甲網(wǎng)襯里大面積脫落，器壁過熱，曾多次在器壁外帖焊鋼板，但也無法維持生產(chǎn)，不得不停工檢修；另外在各個(gè)斜管的接口經(jīng)常造成龜甲網(wǎng)鼓脹、脫落，卡塞滑閥。嚴(yán)重影響催化裂化裝置的安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行，直接影響企業(yè)的效益。有的新建催化裝置開工不到一年就因襯里脫落等原因被迫停工檢修。嚴(yán)峻的事實(shí)說明襯里質(zhì)量成了當(dāng)時(shí)影響催化裂化裝置安、穩(wěn)、長運(yùn)行的最大障礙之一，迫切需要解決。近十幾年來，中國石化工程建設(shè)公司通過在襯里材料、襯里結(jié)構(gòu)、和襯里施工幾個(gè)方面不斷研究和創(chuàng)新，走出了一條采用先進(jìn)技術(shù)、科學(xué)設(shè)計(jì)和施工的新路，大大延長了設(shè)備的襯里壽命，滿足了裝置長周期安全運(yùn)行的要求。在這個(gè)方面，比較典型的例子就是中國石化濟(jì)南分公司140萬噸年重油催化裂化裝置（RFCC）。到今年10月，該裝置已滿負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行了十周年，十年來沒有因?yàn)榉丛傧到y(tǒng)設(shè)備襯里問題而影響裝置的正常運(yùn)行，其設(shè)備襯里經(jīng)受了考驗(yàn)。該裝置由原中國石化北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，裝置于1995年9月開始安裝施工，1996年10月28日一次開車成功。十年中該裝置運(yùn)行了三個(gè)多周期，第一周期運(yùn)行573天，第二周期運(yùn)行1002天，第三周期運(yùn)行1073天，第四周期于2004年4月例行檢修后開工至今，計(jì)劃運(yùn)行4年，到2008年再停工檢修。該裝置接連創(chuàng)下行業(yè)內(nèi)同類裝置連續(xù)開車最長的紀(jì)錄。該裝置在每次的計(jì)劃停工檢修時(shí)，都對(duì)反再系統(tǒng)設(shè)備的襯里作了例行檢查，結(jié)果襯里都完好無損。事實(shí)證明該裝置使用的襯里技術(shù)是成功的，達(dá)到了預(yù)先提出的“三年不小修，十年不大修”的目標(biāo)。目前，中石化和中石油所屬的催化裂化裝置中已有接近1/3能夠?qū)崿F(xiàn)3年一修。其中，襯里的安全可靠是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵。經(jīng)過多年的研究創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，目前我國催化裂化裝置的襯里水平已經(jīng)有了很大的提高。下面從設(shè)計(jì)、施工和操作三個(gè)方面、講一講我們是如何通過采用先進(jìn)技術(shù)、科學(xué)設(shè)計(jì)和施工、延長催化裂化裝置設(shè)備襯里壽命的。（一）科學(xué)設(shè)計(jì)1、改進(jìn)了傳統(tǒng)的龜甲網(wǎng)隔熱耐磨雙層襯里為提高襯里材料的強(qiáng)度，將鋁酸鹽水泥A50（高鋁水泥）的強(qiáng)度等級(jí)由425#提高到625#及其以上，引導(dǎo)開發(fā)了許多新的襯里材料系列產(chǎn)品。龜甲網(wǎng)材質(zhì)不用Q235A碳鋼而選用0Cr13不銹鋼，因?yàn)?Cr13與Q235A碳鋼相比，膨脹系數(shù)相近又能耐高溫和腐蝕；也不選用0Cr18Ni9Ti，因?yàn)椴讳P鋼膨脹系數(shù)太大。端板與柱型錨固釘?shù)暮附佑蓡蚊婧父臑殡p面焊。在特殊部位，錨固釘適當(dāng)加密。龜甲網(wǎng)邊緣與襯里擋板相焊處，加設(shè)固定板，襯里擋板和固定板都開設(shè)膨脹縫。在原來龜甲網(wǎng)不易成型的異型部位和曲率半徑較小的部位，采用相當(dāng)于離散的龜甲網(wǎng)的側(cè)拉環(huán)錨固結(jié)構(gòu)，即保證了結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，又避免了龜甲網(wǎng)的撕裂和鼓包。2、改進(jìn)了傳統(tǒng)的隔熱耐磨單層襯里不再盲目降低導(dǎo)熱系數(shù)，適當(dāng)提高隔熱耐磨單層襯里料的導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度指標(biāo)，即防止設(shè)備壁溫過低導(dǎo)致的露點(diǎn)腐蝕，也由于強(qiáng)度提高延長了襯里的使用壽命。采用帶塑料帽的型錨固釘，有效地提高了襯里的錨固強(qiáng)度、避免了錨固件和襯里料膨脹系數(shù)不一致帶來的問題。采用弓型鋼絲纖維。過去傳統(tǒng)的鋼絲纖維是從常溫混凝土移置而來，截面呈直線月牙型，抗裂紋擴(kuò)展的能力不強(qiáng)，采用熔拔法生產(chǎn)，化學(xué)成分和機(jī)械性能不易控制，無法保證?，F(xiàn)在最新型式的鋼絲纖維是無錫一家生產(chǎn)廠生產(chǎn)的材質(zhì)為18-8的弓型鋼絲纖維，采用沖壓鋼絲方法生產(chǎn)的，可以保證化學(xué)成分和機(jī)械性能。其特點(diǎn)是：據(jù)國外最新資料顯示，加入弓型鋼絲纖維的單層襯里的抗裂性是加入直線鋼絲纖維的4倍，加入弓型鋼絲纖維的單層襯里的韌性是加入直線鋼絲纖維的2倍。對(duì)穿過襯里層的接管，外包陶瓷纖維紙，并設(shè)置襯板，以保護(hù)陶纖紙。對(duì)襯板及插入襯里的構(gòu)件開設(shè)膨脹縫。關(guān)于無龜甲網(wǎng)隔熱耐磨單層襯里中型錨固釘?shù)牟贾?，直立筒體應(yīng)為16個(gè)米2，這樣即牢固地固定了襯里，又便于振搗施工，釘布置太密，不但造成浪費(fèi)，還會(huì)使器壁溫升高。但特殊部位應(yīng)適當(dāng)加密。3、取消了隔熱耐磨無龜甲網(wǎng)雙層襯里。隔熱耐磨無龜甲網(wǎng)雙層襯里，雖然耐磨層用不銹鋼纖維增強(qiáng)，但由于耐磨層和隔熱層的密度及膨脹系數(shù)相差甚大，相當(dāng)于兩層“皮”，開停工次數(shù)多了，這兩層“皮”趨于脫離，耐磨層容易發(fā)生脫落。這種結(jié)構(gòu)被證明是不可取的。曾經(jīng)流行的“高熱阻”雙層無龜甲網(wǎng)襯里，其隔熱層是導(dǎo)熱系數(shù)很小、強(qiáng)度也很低的保溫材料，耐磨層是用鋼絲纖維增強(qiáng)的高耐磨材料。其優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱效果好。其缺點(diǎn)是耐磨層出現(xiàn)裂紋后，帶高速催化劑顆粒的煙氣從耐磨層的裂紋串入隔熱層，很快將隔熱層搗空，實(shí)際使用中多次發(fā)生過器壁超溫現(xiàn)象，所以這種結(jié)構(gòu)從理論到實(shí)踐都是行不通的，現(xiàn)在設(shè)計(jì)中已不再選用隔熱耐磨無龜甲網(wǎng)雙層襯里。4、正確選擇襯里結(jié)構(gòu)根據(jù)不同設(shè)備、不同的操作條件和不同的部位選擇不同的襯里結(jié)構(gòu)：再生器（包括一再和二再）選用無龜甲網(wǎng)單層襯里；沉降器、三級(jí)旋風(fēng)分離器、外取熱器、提升管、斜管和煙道等選用龜甲網(wǎng)隔熱耐磨雙層襯里；受介質(zhì)磨損嚴(yán)重的部位，如一、二級(jí)旋風(fēng)分離器、粗旋稀相管、料腿、空氣分布管等采用以龜甲網(wǎng)或Y型錨固釘錨固的以磷酸鹽為膠粘劑的高耐磨單層襯里結(jié)構(gòu)。沉降器采用龜甲網(wǎng)隔熱耐磨雙層襯里而沒有采用無龜甲網(wǎng)隔熱耐磨單層襯里，有以下考慮： a) 單層襯里要兼顧隔熱和耐磨性能，其密度不可能太高，氣孔率較大，油氣的滲透性相對(duì)較強(qiáng)。沉降器內(nèi)的油氣滲透到襯里層中，造成結(jié)焦，從而造成襯里導(dǎo)熱系數(shù)增加，外壁溫度升高。而龜甲網(wǎng)雙層襯里的耐磨層密度較高，氣孔率較低，滲透性低，且正常情況下沒有裂紋。所以，油氣滲透結(jié)焦的可能性大大減少。b) 因無龜甲網(wǎng)襯里勢(shì)必會(huì)有小裂縫，油氣從裂紋串入或滲透到內(nèi)部后積聚成焦炭，體積膨脹會(huì)致使襯里脫落，甚至將錨固釘拔起來。c) 當(dāng)沉降器的內(nèi)部結(jié)焦嚴(yán)重，在停工用風(fēng)鏟除焦時(shí)，容易將焦炭和襯里一起打下來。而若用雙層龜甲網(wǎng)襯里，因有龜甲網(wǎng)保護(hù)和耐磨層強(qiáng)度高等因素，不易將襯里破壞。d) 因沉降器操作溫度較低，約480550，龜甲網(wǎng)雙層襯里能適應(yīng)其操作條件。實(shí)際已證明，經(jīng)改進(jìn)了的龜甲網(wǎng)雙層襯里在沉降器上使用情況良好。5、擇優(yōu)選擇襯里材料近年來襯里材料的發(fā)展很快，品種很多，應(yīng)根據(jù)不同部位，不同的操作條件選用不同類型的襯里材料，例如：沖蝕嚴(yán)重部位的雙層龜甲網(wǎng)襯里耐磨層，應(yīng)選用高耐磨的襯里料，而不應(yīng)選擇中耐磨襯里料。高耐磨襯里以膠粘劑的不同分為兩類，一類是以磷酸鹽為膠粘劑；另一類是以純鋁酸鈣水泥為膠粘劑。前者是熱硬性的，優(yōu)點(diǎn)是不需噴水養(yǎng)護(hù)，在空氣中即可固化。與鋼板的粘結(jié)力強(qiáng)，耐磨性好。缺點(diǎn)是氣溫較高時(shí)，固化速度較快，施工和易性較差。而后者是屬于水硬性的，需噴水養(yǎng)護(hù)，優(yōu)點(diǎn)是施工和易性好，缺點(diǎn)是與鋼板的粘結(jié)力較差。前者一般用于與鋼板直接粘接的單層剛玉襯里，后者可用于龜甲網(wǎng)雙層襯里的高耐磨料。在旋風(fēng)分離器及兩器內(nèi)件，如空氣分布環(huán)等催化劑沖蝕嚴(yán)重的部位，使用以磷酸鹽為膠粘劑的剛玉襯里，因?yàn)橐r里的耐磨性不僅取決于骨料，更主要取決于膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度。磷酸鹽的粘結(jié)強(qiáng)度高于純鋁酸鈣水泥的粘結(jié)強(qiáng)度。最近陸續(xù)有些煉廠選用法國Actchem公司的高耐磨襯里，他們的高耐磨襯里Actchem85是一種單組分氣硬性澆注料，從目前的交流和調(diào)查情況看，Actchem85比國內(nèi)的AA級(jí)高耐磨襯里技術(shù)上要領(lǐng)先。它的主要特點(diǎn)是：a) 耐磨性好：其耐磨性3.0， 國內(nèi)規(guī)范要求AA級(jí)高耐磨襯里耐磨性6.0。b) 高強(qiáng)度：在空氣中即獲得高強(qiáng)度，據(jù)稱安裝完畢即可進(jìn)行裝卸和運(yùn)輸而不會(huì)損壞襯里。其常溫抗壓強(qiáng)度160-193Mpa，常溫抗折強(qiáng)度38Mpa；國內(nèi)規(guī)范要求AA級(jí)高耐磨襯里常溫抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為80Mpa，常溫抗折強(qiáng)度10MPa。c) 合易性好：易于施工和填塞。d) 烘干時(shí)間短：烘干時(shí)不用恒溫保持，可以連續(xù)加熱，烘襯時(shí)間可大大縮短。在一些磨損比較嚴(yán)重使用國產(chǎn)襯里經(jīng)常損壞的部位可以選用Actchem85高耐磨襯里，國內(nèi)已有幾家煉油廠開始應(yīng)用，但其價(jià)格較高。6、特殊部位采用特殊襯里結(jié)構(gòu)a) 提升管Y型部位（俗稱褲衩部位）由于形狀特殊，原采用龜甲網(wǎng)雙層襯里，經(jīng)常發(fā)生龜甲網(wǎng)開裂、襯里脫落?，F(xiàn)在采用密度較大的無龜甲網(wǎng)隔熱耐磨單層襯里，用錨固釘錨固，規(guī)定采用支模振搗法施工，不允許手工涂抹。b) 雙動(dòng)滑閥、蝶閥出口處，由于攜帶高速催化劑顆粒的煙氣，在該處產(chǎn)生湍流，沖刷磨損嚴(yán)重。過去一些煉廠在該處采用一般的襯里結(jié)構(gòu)，使用一個(gè)周期后，在12米范圍內(nèi)襯里連同龜甲網(wǎng)全被沖掉，連錨固釘也只剩半截或只留根部。為此對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行整改：采用合理的過渡錐角，耐磨層采用高耐磨剛玉襯里，并將耐磨層的厚度加厚（寧可適當(dāng)減薄隔熱層），在高耐磨料中摻入不銹鋼纖維增強(qiáng)。c) 再生器斜管出入口，即斜管與筒體相交處的相貫線部位，這是襯里最易損壞的典型部位。由于襯里層內(nèi)外表面的溫差大，固定擋板內(nèi)外膨脹不一致，造成構(gòu)件變形，以致將襯里拱壞。現(xiàn)在該部位采用無龜甲網(wǎng)隔熱耐磨單層襯里，用支模振搗法施工（此模板為特殊的異形模板），收到了很好的效果。（二）精心施工襯里施工前，應(yīng)認(rèn)真對(duì)施工操作人員做好有針對(duì)性的技術(shù)質(zhì)量交底，增強(qiáng)施工和監(jiān)督檢查人員的責(zé)任心。施工過程中嚴(yán)格把好五關(guān)，即施工程序關(guān)、操作規(guī)程關(guān)、原材料檢驗(yàn)關(guān)、隱蔽工程關(guān)、工序交接關(guān)。施工員、質(zhì)量檢查員對(duì)錨固釘?shù)牟贾煤秃附?、龜甲網(wǎng)的安裝和焊接、模板的支設(shè)、襯里材料的攪拌、襯里振搗及養(yǎng)護(hù)等工序環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量實(shí)施連續(xù)監(jiān)控并層層把關(guān)。襯里施工質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。特別注重對(duì)特殊部位襯里質(zhì)量的把關(guān)，錨固釘?shù)募用芎筒贾贸显O(shè)計(jì)要求外，還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況額外加設(shè)了一些錨固釘。施工時(shí)強(qiáng)調(diào)“一次成功”，力爭(zhēng)做到百分之百合格，避免返工。因?yàn)槭┕ね炅税l(fā)現(xiàn)不合格再打掉重襯，將危及周圍襯里的質(zhì)量。越返工，襯里質(zhì)量越差，會(huì)造成惡性循環(huán)。作業(yè)環(huán)境及溫度對(duì)襯里的施工質(zhì)量有較大影響。冬季施工時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保溫或覆蓋，內(nèi)部用暖氣片來提升溫度，保證襯里設(shè)備內(nèi)部溫度不低于10；夏季施工時(shí)應(yīng)盡量錯(cuò)開高溫時(shí)段，采取強(qiáng)制通風(fēng)、加冰水?dāng)嚢?、加緩凝劑和增加養(yǎng)護(hù)次數(shù)等辦法降低溫度。（三）精心操作襯里施工完成后，由裝置操作人員烘爐，烘爐的時(shí)間要求襯里規(guī)范都有規(guī)定，如條件允許，烘爐時(shí)間長一些更好，使襯里中的水分有充分時(shí)間排出，特別是350以前的升溫階段。反再系統(tǒng)各設(shè)備管道連接成多個(gè)回路，各設(shè)備距熱源位置和工藝流程的不同，升溫速度和溫度差別很大。距熱源越遠(yuǎn)，滯后時(shí)間越長，要兼顧設(shè)備和管道的烘干要求，所需的時(shí)間也就越長。在主風(fēng)機(jī)試車時(shí)就將熱風(fēng)送入反-再系統(tǒng)內(nèi)。為統(tǒng)籌考慮各部位的溫度，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)恒溫點(diǎn)并延長恒溫時(shí)間，盡可能地做到將襯里中的水分緩慢地蒸發(fā)。濟(jì)南140萬噸年重油催化裂化裝置烘襯里實(shí)際時(shí)間約17天（406小時(shí)），海南280萬噸/年重油催化裂化裝置烘襯里實(shí)際時(shí)間約11天，烘爐效果都比較好。催化裝置的平穩(wěn)操作應(yīng)是襯里壽命的保障條件，如果操作不平穩(wěn)或造成事故狀態(tài)，經(jīng)常開停工，溫度驟升驟降，會(huì)使襯里急劇膨脹和收縮，襯里裂縫就會(huì)越來越大，越來越多，到了一定程度襯里就會(huì)脫落，器壁就會(huì)超溫。濟(jì)南140萬噸年重油催化裂化裝置操作一直比較平穩(wěn)，三器系統(tǒng)溫度大幅度變化的次數(shù)很少。十年來開停工總數(shù)才3次，所以操作對(duì)襯里壽命的影響很小。十多年來，我們走了一條自主創(chuàng)新之路，不斷開發(fā)襯里新產(chǎn)品、新