Failure analysis of corrosion cracking and simulated testing for a fluid catalytic cracking unit

The failure of a fluid catalysis and cracking unit (FCCU) in a Chinese refinery was investigated by using nondestructive detection methods, fracture surface examination, hardness measurement, chemical composition and corrosion products analysis. The results showed that the failure was caused by the dew point nitrate stress corrosion cracking. For a long operation period, the wall temperature of the regenerator in the FCCU was below the fume dew point. As a result, an acid fume NOx-SOx-H2O medium present- ed on the surface, resulting in stress corrosion cracking of the component with high residual stress. In order to confirm the relative conclusion, simulated testing was conducted in laboratory, and the results showed similar cracking characteristics. Finally, some sug- gestions have been made to prevent the stress corrosion cracking of an FCCU from re-occurring in the future.

基于改进TOPSIS的石化装置实时状态评估

针对石化装置运行工况数据积累量有限,难以满足装置运行状态传统评估方法数据需求的问题,提出基于改进逼近理想解法(TOPSIS)的状态评估方法,避免了对装置历史运行数据的依赖。该基于改进TOPSIS的评估方法,首先根据现场专家经验和工艺卡片过程指标的控制限,确定TOPSIS的正、负理想解;然后根据装置运行参数特点,形成固定值型和固定区间型指标,并建立相应的评估标准。采用该基于改进TOPSIS的评估方法对某炼油厂催化裂化装置反应-再生系统的异常工况进行了分析,结果表明该评估方法可以实现对催化裂化装置反应-再生系统的运行状态进行量化监测。

新一代防结焦沉降器的开发及应用

沉降器内部结构对反应油气的流动状况和停留时间起决定性作用,沉降器内油气平均停留时间越长,就越容易结焦。中国石化工程建设有限公司针对以中间基劣质原油为原料的催化裂化装置的沉降器结焦问题及防结焦技术进行了系统研究,开发了新一代防结焦沉降器并成功实现工业应用。新一代防结焦沉降器包括新一代全封闭旋流式快分系统、旋风分离系统升气管旋片和防焦蒸汽环等结构,可以大幅降低油气在沉降器内的停留时间,将油气限制在封闭罩内,防止油气弥散至沉降器内的其他空间,有效避免油气在沉降器内结焦,并且油剂分离效率高,油浆固含量显著降低,催化裂化装置运行周期延长。

催化裂化装置旋风分离器的锥体器壁磨损穿孔分析

某1.0 Mt/a催化裂化装置在运行过程中,再生器旋风分离器的锥体发生了器壁磨损穿孔损坏。旋风分离器器壁磨损穿孔后导致分离效率下降,出现了比较严重的催化剂跑损故障。为此,依据气固两相流的磨损模型和气固旋流流场特点分析了磨损穿孔问题发生的过程。催化剂在旋风分离器内部的离心力和重力的作用下聚集在器壁表面形成了下行的螺旋灰环。当螺旋灰环运动到锥体段时,灰环的加速旋转流动使灰环螺旋角减小,在器壁表面形成一个悬浮的旋转灰环,同时灰环的颗粒浓度也增大,对器壁的正压力增大,导致对器壁摩擦作用增强,最后造成锥体器壁的磨损穿孔。

RFCCU冷壁式膨胀节的腐蚀与防护

分析了重油催化裂化再二旋膨胀节的腐蚀原因 ,对奥氏体不锈钢在烟气露点和应力作用下的腐蚀机理进行了探讨 ,提出了选择耐蚀材料、改进结构和优化操作等防护措施。

催化裂化装置冷壁双动滑阀计算流体力学流场分析

冷壁双动滑阀安装在重油催化裂化、催化裂解装置第一再生器、第二再生器及旋风分离器顶部出口管道上,用以控制再生器压力或再生器与反应器两器间的压差。某炼油厂催化裂化装置冷壁双动滑阀实际运行时的开度为9.5%,其出口部位磨损十分严重,外壁局部超温,初步分析认为系高速烟气携带催化剂颗粒冲刷所致。应用计算流体力学(CFD)方法,对冷壁双动滑阀分别进行了100%、68%、38%、9.5%开度下的流场分析,通过模拟数据的对比分析验证了CFD方法预测冷壁双动滑阀出口部位冲刷磨损的准确性和可靠性。

催化裂化装置旋风分离器器壁磨损穿孔的分析和处理

旋风分离器作为催化裂化装置的核心部件,一旦出现故障或者异常,会加剧催化剂的使用,增加设备的使用成本,也会造成烟机和高温管线等设备磨损,严重时候会影响催化的过程,令装置无法正常运行,甚至被迫停工,因此研究催化裂化装置旋风分离器磨损穿孔具有较高的价值。1.0Mt/a催化裂化装置的再生器旋风分离器在长周期的运行过程中器壁发生了磨损穿孔破坏,造成了催化剂跑损故障,剂耗达1.2kg/t原料。根据停工检修现场的条件,采取外壁贴焊补强板和内壁修复衬里的方式,修复过程满足了检修工期的时间要求。装置开工后催化剂的剂耗0.4kg/t原料,说明修复后的旋风分离器分离性能满足了催化裂化装置的剂耗标准。

工业渣油催化裂化过程六集总组合反应器模型

工业渣油催化裂化反应主要发生在提升管段和出口的沉降器段的复杂流体动力学区域。通过对工业现场装置流程和过程数据的分析,将发生裂化反应的整个反应器中提升管部分作为活塞流反应器(PFR)和沉降器部分作为全混流反应器(CSTR)的串联组合反应器,并按照渣油催化裂化反应特点建立了简化的6集总组分的串行和并行动力学反应网络模型。所建立的稳态催化裂化反应产率预测模型在数学上表现为提升管部分的微分方程组和沉降器部分的代数方程组。模型设置7个装置因数来校正模型的计算产率与实测产率之间的偏差,并采用工业现场数据回归装置因数。通过对工业装置数据的计算比较,得到的模型产率预测精度很好地满足在线软测量计算要求。

催化裂化汽油中类型硫含量分布

利用催化裂化汽油中各类硫化物的系统分析方法 ,对催化裂化 (FCC)汽油和重油催化裂化 (RFCC)汽油中各类型硫进行了分析测定。碱洗后FCC汽油和RFCC汽油中类型硫的分布规律为 :硫醇硫和二硫化物硫的含量较少 ,硫醚硫含量中等 ,而噻吩类硫的含量最多 ,占总硫含量的 6 0

催化裂化反应-再生系统的失效模式、效应和危害度分析

反应 再生系统是影响催化裂化装置安全运行和经济效益的关键因素 ,文中建立了失效模式、效应和危害度分析故障树分析方法 (FMECA) ,并将FMECA与故障树分析模型 (FTA)结合起来 ,深入分析了反应 再生系统操作工艺失常状态及设备的可靠性。获得引起反应 再生系统非正常运行状态的关键影响因素和薄弱设备的危害度。并根据失效模式和危害度的特点 。

重油催化裂化汽油组成对诱导期的影响

采用化学处理、添加模型化合物等方法 ,分别研究了重油催化裂化汽油中的硫、氮、氧化合物及烯烃、二烯烃对诱导期的影响。结果表明 ,汽油中共轭二烯烃的含量虽少 ,却是影响诱导期的最重要组分 ,将其脱除后诱导期将大幅度增长 ;单烯烃对诱导期的影响远小于共轭二烯烃 ,但由于其含量较多 ,因此也是影响诱导期的重要组分。汽油中存在显著量的苯酚及其衍生物 ,对延长诱导期有利 ,在精制过程中应予保留。汽油中的氮化物和硫化物对诱导期虽有不利影响 ,但由于其含量不多 ,因此影响也不大。

催化裂化催化剂热崩跑损现象的研究

对两套催化裂化装置补充新鲜催化剂前后三级旋风分离器所回收的催化剂细粉,进行了电子显微照相分析和金属含量、比表面积及微反活性的测定,证实了催化裂化装置在催化剂加入过程中存在热崩现象。在实验室模拟工业装置加新鲜催化剂的环境下,测定了A和B两种催化剂的热崩率,结果表明所测定的催化剂的平均热崩率为10．0%,表观热崩率为8．4%。

重油催化裂化沉降器结焦历程分析

沉降器结焦需具备2个条件:存在易结焦物质,存在结焦的环境和条件。在重油催化裂化沉降器中结焦物质包括油气组分、油液滴和催化剂颗粒,结焦的环境和条件指沉降器内的物料流场、温度场和浓度分布情况。分析了沉降器中气相组分、油液滴和催化剂颗粒等结焦物质的结焦历程,提出为了定量掌握结焦历程中各个过程的细节有待于进一步进行研究的问题。

重油催化裂化装置的用能分析及节能措施

洛阳分公司Ⅱ套重油催化裂化装置原来能耗较高,通过实施工艺技术改造、设备更新以及操作条件优化 等一系列节能措施后,2003年装置能耗降到2 649.83MJ／t,首次实现装置达标,2004年装置能耗进一步降到 2 561.06MJ／t。目前装置在节能降耗方面仍存在不少问题,如余热锅炉炉管腐蚀和积灰严重、装置热联合利用率低 等,节能潜力仍很大,应采取进一步的措施。

重油催化裂化汽油中含硫化合物的分析

采用气相色谱法 ,分别利用火焰光度检测器 (FPD)和原子发射检测器 (AED)对中国石化北京燕山石油化工公司 (简称燕化 )炼油厂和石家庄炼油厂生产的重油催化裂化 (RFCC)汽油中的硫化物进行了分析。燕化炼油厂RFCC汽油中总硫只有 2 9 5mg/L ,采用FPD无法检测 ;石家庄炼油厂的RFCC汽油中总硫为 72 0 1mg/L。用标样和气相色谱 质谱法 (GC MS)定性 ,FPD分离检测出 19种硫化物 ,主要是硫醇、噻吩类硫化物 ,硫醚类硫化物和二硫化物均未检出。用AED鉴定出燕化炼油厂RFCC汽油中的硫化物 12种 ,主要是噻吩和四氢噻吩类、低碳硫醇和二硫化物 ;石家庄炼油厂的RFCC汽油中的硫化物 2 6种 ,也主要以噻吩类为主 ,另有少量的低碳硫醇、硫醚和二硫化物。结果表明 ,用AED检测RFCC汽油中的硫化物 ,其灵敏度和选择性都高于目前使用最普遍的FPD。

催化裂化装置动态机理模型 Ⅰ.反应器部分

建立了前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置的提升管反应器和汽提段的动态数学模型。反应动力学采用“原料油－柴油－汽油－气体－焦炭”五集总模型。动力学模型中原料油、柴油及汽油裂化反应的反应热分别由各集总的燃烧热估算。原料油性质对反应动力学的影响分别从新鲜原料油重芳烃含量和回炼比两方面考虑。

渣油加氢与催化裂化深度联合工艺技术研究

S-RHT渣油固定床加氢处理技术为各炼厂加工含硫劣质渣油提供强有力的技术支持。为满足当前以及未来劣质渣油加工的需要,FRIPP开发出一种新的渣油加氢处理和催化裂化组合工艺技术即渣油加氢与催化裂化深度联合工艺技术,该工艺过程灵活、简单,主要生产高价值液化气、汽油产品,同时降低设备投资和装置操作能耗。

催化剂的大分子裂化性能与渣油裂化

以渣油的催化裂化反应化学为基础 ,详细论述催化剂孔结构及其酸性、基质活性、沸石晶粒度、基质与沸石的相互作用等因素对重油催化裂化催化剂大分子裂化性能的影响。重油特别是渣油的组成特征要求催化剂必须具有合适的大、中、小孔比例及适度的酸性分布 ,以解决大分子烃在沸石催化剂中的活性可接近性问题 ,其中大、中孔尤其是中孔及其活性起着十分关键的作用 ;活性基质不但能大幅度提高催化剂的重油裂化能力 ,且对催化剂的抗重金属、抗碱氮、脱硫、脱氮等性能及产品质量产生重要影响 ;此外 ,针对不同装置催化剂的设计要求 ,提高沸石外表面。

重油催化裂化化学汽提器工艺条件的研究

利用自行设计的汽提评价实验装置,考察了未汽提的积炭催化剂和在引入再生催化剂条件下在较高温度下汽提的产物分布,并且在小型固定流化床装置上,以油浆为原料考察了反应温度和再生催化剂引入量对油浆反应的产品分布的影响。结果表明:在汽提过程中,积炭催化剂上的吸附物发生了大量的脱氢缩合反应;加入再生催化剂后,裂化反应的比例大幅增加,轻质油收率增加,焦炭产率减少约28.6%,汽提后生成的液体产物的终馏点降低。油浆的催化反应实验得到的化学汽提器适宜的工艺条件为汽提段温度500℃,在汽提段引入催化剂总质量25%～50%的再生催化剂,可以提高汽提效率,减少焦炭产率,降低重组分的产率和终馏点,从而抑止沉降器内结焦。