簡析煉化生產過程中如何減少沉降器結焦

張海龍 王偉(青島安邦煉化有限公司 266111)

引言

在煉化生產的過程中，沉降器表面黏附的少量結焦物在正常的情況下，是不會對生產設備及其裝置形成危害的。但是，一旦發(fā)生事故，比如像，由于沉降器的溫度發(fā)生較大幅度的變化時，那么則會導致黏附在其表面的結焦物發(fā)生脫落；其極有可能卡住待生滑閥、或者是堵塞待生斜管，最終便會導致整個生產設備以及裝置的癱瘓，造成非計劃的停工現(xiàn)象。因此，采取哪些可以減少沉降器的結焦，通過哪些技術手段可以減緩或者是抑制沉降器的結焦，仍是一項技術難題，需要我們大家通過深入而又長期的研究工作，去尋求答案。

一、沉降器結焦的主要原因

其中，在沉降器中的結焦物，其大多數(shù)都是由含氮元素、硫元素的重油組分以及催化劑細粉等高度縮合而成的碳氫化合物。其結焦的原因主要是，在反應的油氣中，某些重油組分由于冷凝而產生的許多液滴，在催化劑顆粒的表面進行黏附，在內構件上以及沉降器的器壁上發(fā)生沉積，同時仍然發(fā)生著高溫縮合反應。

1.脫氫、縮合反應

在煉化生產的過程中，油漿是一種十分難裂化的重油組分，在較高的反應溫度下，不僅會造成油漿的過度裂化，而且還會導致縮合生焦嚴重；在較低的反應溫度下，油漿的轉化率也就會普遍偏低。但是，一般情況下，催化裂化反應的溫度大概是490～510℃，在此溫度下，沉降器內的油漿主要是氣液兩相的存在形式，此時，若發(fā)生油漿回煉，則會極大的增強沉降器結焦的趨勢。同時，油漿與回煉油在催化裂化反應的條件下，是比較難繼續(xù)進行裂化的，在大多數(shù)情況下，發(fā)生脫氫、縮合反應，生成焦炭；所以說，脫氫、縮合反應是沉降器發(fā)生結焦的重要原因。

2.重油組分

有關研究表明，在管噴嘴進料混合段中，不同的截面油劑存在不同濃度的油相時，其分布情況也是不均勻的。在油相的濃度較低的區(qū)域里，其催化劑的濃度則較高；油相的濃度較高的區(qū)域里，其催化劑的濃度則較低。同時，在不同的截面上，原料油的汽化速度也是不均勻的。在噴嘴出口邊緣處，其霧化的效果不是那么的理想；而在噴嘴上方的局部區(qū)域里，則存在著“液霧生成區(qū)”這一大范圍的區(qū)域，但是，在提升管內某些區(qū)域的劑油時，又會產生許多的副反應產物，如焦炭等。

所以說，事實上在提升管的反應器內，裂化反應仍在繼續(xù)進行，并沒有完全的結束，其中重質原料油也沒有完全的氣化，許多未轉化的重油組分以及未氣化的重油組分仍然存在于反應油氣中。反應生成的重油組分以及高沸點的未氣化重油組分，經過冷凝作用，產生的小液滴，黏附在相關設備或者是催化劑的表面，這便成為了結焦的前身物，伴隨著時間的增長，其也在不斷地增大。因此，重油組分也是其結焦的前身物之一[1]。

二、減少沉降器結焦的措施

在減少沉降器結焦的措施中，可以通過控制反應或者是改進設備的方式進行，也可以將兩者進行適當?shù)厝诤??？刂品磻拇胧┦嵌喾N多樣的，像是加入阻垢劑、選擇更為適宜的反應溫度等；而改進設備則是為了減少油氣流動的死角、降低油氣的停留時間，因此，前者應用的更為廣泛一些。

1.控制反應減少沉降器結焦的措施

其中，在控制反應中，一種快速而又便捷的防結焦措施，就是在其設備中加入適當?shù)男阅軆?yōu)良的阻垢劑。作為活性劑的阻垢劑，不僅可以阻止結垢的產生，而且還可以防止芳烴化合物與烯烴聚合，形成高分子的化合物，進而產生沉積結焦；此外，阻垢劑還可以與金屬離子螯合，形成相對穩(wěn)定的配合物。但是，與催化劑一樣，阻垢劑面對不同的原料，仍然具有一定的選擇性?，F(xiàn)階段，在我國煉化生產的過程中，其主要采用的阻垢劑有：硫類阻垢劑、磷類阻垢劑、聚烷基硅氧烷阻垢劑、聚鏈烯基琥珀酰亞胺及其衍生物阻垢劑[2]等。

2.設備改進減少沉降器結焦的措施

大量的科學研究表明，大多數(shù)裝置在二級料腿處，旋風分離器升氣孔管的內壁以及沉降器的頂部、盲區(qū)、內外集氣室的外壁等處，有著極其嚴重的結焦現(xiàn)象。機器設備在平時的穩(wěn)定生產中，倘若沉降器產生了大量的結焦現(xiàn)象，是不容易被察覺的。但是，再生系統(tǒng)一旦發(fā)生諸如再生器悶床、停止流化、切斷進料等較大幅度的波動操作時，沉降器頂部形成的焦塊，則會由于壓力、溫度等變化，引起其破碎并脫落到氣提段內，造成待生滑(塞)閥的堵塞，嚴重影響到了催化劑的循環(huán)量。

經過長期的生產實踐，有關的石油化工企業(yè)，根據(jù)其自身的特點，實事求是，對其自身的機器設備進行了相關的改進措施。如黑龍江石化廠，則是采取改進氣提段的結構等措施，使催化劑與蒸氣進行充分的逆流和錯流接觸，以此來相應的延長油氣在氣提段中停留的時間的。同時，該廠還改進了其上噴氣孔噴氣的大小、數(shù)目、方向等；合理布置了拱頂處的防焦蒸氣盤管的位置；在拱頂外壁上，增加了相應的保溫措施，以此來改善以及減少沉降器的結焦[3]。

結語

綜上所述，在面對沉降器結焦等問題時，雖然在國內外早已取得了相應的研究進展，也在這方面進行了大量的試驗操作，但是，想要完全解決沉降器結焦這樣現(xiàn)象的產生，仍然是比較困難的，其主要的問題還是在于使用阻垢劑的成本過高、對結焦機理認識不清楚等。因此，需要加大對控制反應以及相關設備改進等方面的研究工作，以此來減少沉降器的結焦。

[1]邢穎春,宋健斐,魏耀東,等.催化裂化裝置沉降器內結焦形成過程的因素分析[J].石油學報(石油加工),2008,24(6):702-708.

[2]張春曉,匡忠斌,令進儒,等.催化裂化裝置沉降器結焦及預防措施[J].天然氣與石油,2009,27(4):32-33.

[3]史傳明.淺析重油催化裂化裝置沉降器結焦原因及對策[J].化學工程師,2010(10):49-51.