催化裂化裝置結(jié)焦原因分析及對(duì)策

李德林 翁明玉（中國(guó)石油青海油田格爾木煉油廠工藝技術(shù)科，青海 格爾木 816000）

李得祿 李德柱（中國(guó)石油青海油田格爾木煉油廠生產(chǎn)運(yùn)行一車間，青海 格爾木 816000）

1 催化裂化裝置內(nèi)結(jié)焦的形成過(guò)程

催化裂化裝置內(nèi)結(jié)焦，主要是原料油中多環(huán)芳烴通過(guò)熱聚合反應(yīng)的結(jié)果。結(jié)焦形成的過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 結(jié)焦形成的過(guò)程

2 反再系統(tǒng)結(jié)焦的原因

2.1 提升管進(jìn)料噴嘴處

裝置提升管內(nèi)噴嘴上方的內(nèi)部管壁上經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)結(jié)焦造成提升管內(nèi)徑變細(xì)，影響催化劑循環(huán)量。提升管噴嘴上部結(jié)焦一般分布在噴嘴正上方，成環(huán)狀附著在提升管內(nèi)壁上。一般焦塊外面為油焦、內(nèi)部為硬質(zhì)焦，有時(shí)分層。該處焦的催化劑含量較高，一般為灰黑色。提升管噴嘴區(qū)域結(jié)焦與進(jìn)料性質(zhì)、噴嘴形式、霧化效果，進(jìn)料溫度、劑油接觸效果等因素有關(guān)。

2.2 沉降器內(nèi)壁部位

沉降器內(nèi)壁和沉降器內(nèi)部構(gòu)件上結(jié)焦較為常見(jiàn)，一般催化裝置沉降器內(nèi)部都有結(jié)焦，焦塊少時(shí)沉降器內(nèi)壁上薄薄一層焦粉；結(jié)焦多時(shí)凡是能夠掛焦的的地方均容易結(jié)焦。溫度越高焦質(zhì)越硬。沉降器稀相段上部焦塊一般為黑色發(fā)亮、催化劑含量較少，越往下越靠近汽提段催化劑含量越高。沉降器出口到分餾塔入口的油氣管線上結(jié)焦基本為黑亮硬焦、層狀分布，當(dāng)焦層結(jié)到一定厚度后，因油氣流速增加，結(jié)焦程度一般不再發(fā)展。油氣停留時(shí)間越長(zhǎng)，熱裂化反應(yīng)越多，結(jié)焦也越嚴(yán)重。

2.3 油氣線

油氣大管線內(nèi)結(jié)焦主要與保溫、油氣線速等因素有關(guān)，油氣中的重組分在保溫不好的情況下易造成溫度降低，形成冷凝結(jié)焦，油氣中的重組分易在水平段沉積，因此水平段結(jié)焦較厚。大盲板法蘭處保溫不及時(shí)或保溫效果不好時(shí)，且高速的油氣在進(jìn)入分餾塔擴(kuò)容處形成渦流，產(chǎn)生局部返混,增加了油氣停留時(shí)間，故在此處結(jié)焦嚴(yán)重。由于油氣線速很高，油氣大管線內(nèi)結(jié)焦都有明顯的沖刷痕跡。

3 分餾油漿系統(tǒng)結(jié)焦的原因

3.1 分餾塔底

一般分餾塔底結(jié)焦并不嚴(yán)重，主要分布在抽出口過(guò)濾網(wǎng)周圍，其主要原因：一是塔底溫度過(guò)高，油漿循環(huán)量低，停留時(shí)間長(zhǎng)，易造成富含芳烴及膠質(zhì)瀝青的塔底油漿發(fā)生縮合結(jié)焦。二是事故狀態(tài)下，油漿固含過(guò)高，給塔底結(jié)焦創(chuàng)造了條件，起到了催化作用。另外，油漿上返塔分配槽偶爾結(jié)焦嚴(yán)重，并將分配槽幾乎填滿，主要原因還是由于這一周期油漿固含較高，造成催化劑的沉積，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 油漿換熱器

在油漿換熱器中發(fā)現(xiàn)的結(jié)焦并不嚴(yán)重，主要是油漿固含過(guò)高，易造成粘度很大的稠油沉積。另外，調(diào)節(jié)不當(dāng)（如開油漿換熱器付線）會(huì)造成油漿系統(tǒng)線速降低，停留時(shí)間增長(zhǎng)，為結(jié)焦創(chuàng)造了有利條件。

4 減少結(jié)焦的對(duì)策

4.1 改善原料性質(zhì)

原料性質(zhì)變重是導(dǎo)致提升管、沉降器結(jié)焦的本質(zhì)原因。原料越重，產(chǎn)生的濕催化劑越多，濕催化劑極易粘附在設(shè)備表面結(jié)焦，且隨著原料變重，反應(yīng)產(chǎn)物中油漿的生成量越多，而油漿在沉降器內(nèi)是以氣液兩相形式存在，容易在沉降器內(nèi)粘附在設(shè)備表面上結(jié)焦。所以在生產(chǎn)上盡量為催化提供適合催化裂解的原料，控制原料的性質(zhì)尤為重要，必要情況可以對(duì)催化原料的進(jìn)行預(yù)處理，如渣油溶劑脫瀝青，油漿抽提除去重芳烴都可將劣質(zhì)原料變?yōu)檩^好原料，減少設(shè)備結(jié)焦，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 采用VQS快分、多段進(jìn)料等技術(shù)

VQS提升管出口快分技術(shù)是目前防止沉降器結(jié)焦成熟有效的技術(shù)。使沉降器油氣停留時(shí)間大大縮短，從而降低了沉降器的結(jié)焦傾向。催化裂化裝置提升管出口采用VQS系統(tǒng)，提升管中上部采用急冷中止劑技術(shù)，底部采用干氣預(yù)提升和粗汽油回?zé)?，進(jìn)料采用多段進(jìn)料技術(shù)，同時(shí)注入抗焦活化劑以利于減少二次裂化等技術(shù)有效減少了結(jié)焦。

4.3 加強(qiáng)設(shè)備保溫

加強(qiáng)設(shè)備保溫一方面可以節(jié)能降耗，對(duì)重油催化裂化還有防止結(jié)焦的作用。在重油高溫部位選擇絕熱性能優(yōu)良的保溫材料，并適應(yīng)加大保溫層厚度，并使保溫材料的接縫處密實(shí)無(wú)縫，從而減少油氣管線溫降，可以防止油氣中的高沸點(diǎn)組成物遇冷凝結(jié)，粘附在器壁上，長(zhǎng)時(shí)間高溫下縮合生成焦塊。油氣大管特別是入分餾塔前結(jié)焦較為嚴(yán)重的原因就是因?yàn)楸夭?，由于這段油氣線在開停工拆裝盲板使保溫被破壞，從而使局部散熱加大，這段管線出現(xiàn)了低溫冷凝面，當(dāng)油氣通過(guò)時(shí)其中的重芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分部分會(huì)在此冷凝聚積，長(zhǎng)時(shí)間在高溫作用下縮合成焦炭，隨開工時(shí)間延長(zhǎng)而增厚。

4.4 優(yōu)化裝置操作

維持平穩(wěn)操作，防止反應(yīng)溫度及進(jìn)料量大幅波動(dòng)；增大催化劑循環(huán)量以增大劑油比，使油霧滴與催化劑充分接觸，從而使進(jìn)料中的高沸點(diǎn)組分如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)充分吸附在催化劑顆粒上，從而避免設(shè)備結(jié)焦；操作上合理控制分餾塔底溫度在350℃左右，防止油漿組分因高溫發(fā)生聚合結(jié)焦；此外，提高原料預(yù)熱溫度，降低進(jìn)噴嘴的原料油粘度，也是提高原料霧化效果有效手段之一。

5 結(jié)語(yǔ)

由于催化裂化裝置的工藝特點(diǎn)，結(jié)焦問(wèn)題是不可避免的，但通過(guò)采取有效的措施可以減輕或減緩結(jié)焦的速度。影響反應(yīng)和分餾結(jié)焦的因素很多，不同的裝置結(jié)焦的特點(diǎn)和原因也不盡相同，但是隨著新技術(shù)，新設(shè)備的應(yīng)用，結(jié)焦程度會(huì)得到抑制和改善，但如何更好地防止結(jié)焦，仍需人們不斷地探索和創(chuàng)新。