催化裂化裝置結(jié)焦原因分析及對(duì)策研究

左杰

摘 要：本文以催化裂化裝置為研究對(duì)象，在對(duì)其提升管?chē)娮焐戏?、沉降器、旋風(fēng)分離器、分餾塔、油漿系統(tǒng)等部位結(jié)焦原因分析的基礎(chǔ)之上，提出有針對(duì)性的解決措施。

關(guān)鍵詞：催化裂化；結(jié)焦；對(duì)策

在眾多制約煉油企業(yè)安全、穩(wěn)定生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)收益的重要因素之一便是催化裂化裝置的結(jié)焦問(wèn)題。因此，在對(duì)煉油企業(yè)催化裂化裝置結(jié)焦部位及結(jié)焦原因進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)之上，找出切實(shí)可行且有針對(duì)性的解決措施，對(duì)于提升煉油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 催化裂化裝置結(jié)焦問(wèn)題分析

1.1 提升管?chē)娮焐戏?/p>

提升管?chē)娮焐戏絽^(qū)域處的結(jié)焦物的灰分大部分是催化劑組分。通過(guò)對(duì)該部位結(jié)焦成分分析發(fā)現(xiàn)：該部位結(jié)焦多是由于部分未能完全汽化的液體粘住催化原料而形成結(jié)焦。

1.2 沉降器和旋風(fēng)分離器系統(tǒng)

沉降器與旋風(fēng)分離器系統(tǒng)在入口以上位置存在一個(gè)流動(dòng)盲區(qū)，造成大量油氣在此聚積，由于器壁溫度較低，當(dāng)高溫油氣接觸到器壁之后，會(huì)因?yàn)槟Y(jié)而析出高沸點(diǎn)組分，這些析出物質(zhì)在器壁表面堆積，逐漸形成結(jié)焦。

1.3 分餾塔及油漿系統(tǒng)

分餾塔及油漿系統(tǒng)的結(jié)焦原因主要有原料結(jié)構(gòu)及性質(zhì)：催化裂化原料變重，導(dǎo)致油漿中多環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量增加，這些組分非常容易發(fā)生聚合產(chǎn)生結(jié)焦。較少的外甩油漿加快了油漿濃縮、縮合、生焦。分餾塔底溫度：眾多研究與實(shí)踐表面：油漿系統(tǒng)結(jié)焦的主要原因便是分餾塔底部位置溫度過(guò)高。高溫一方面可以造成油漿中的輕餾成分揮發(fā)，造成油漿濃縮，進(jìn)而導(dǎo)致其結(jié)焦的可能性增大；另一方面，油漿中含有多環(huán)芳烴、烯烴等組分，這些組分在高溫作用下容易發(fā)生縮合反應(yīng)。油漿的停留時(shí)間：當(dāng)油漿在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或油漿循環(huán)量過(guò)小時(shí)，油漿中有焦炭生成。

2 改善和防止結(jié)焦的措施

2.1 優(yōu)化操作，減少反應(yīng)結(jié)焦

針對(duì)提升管進(jìn)料口上方結(jié)焦問(wèn)題，若想減少，甚至抑制該位置結(jié)焦問(wèn)題的出現(xiàn)，最關(guān)鍵、有效的措施便是提升催化裂化裝置進(jìn)料口位置的氣化率，同時(shí)，改善催化劑的流動(dòng)狀態(tài)。具體而言，通過(guò)提升霧化蒸汽量及其過(guò)熱程度，進(jìn)而降低油氣分壓。通過(guò)該措施，一方面可以有效地改善原料的霧化效果，提升進(jìn)料的氣化率；另一方面，在催化裂化原料較重的情況下，可以提升改材料的流動(dòng)效果。

2.2 選擇合適的催化劑

催化裂化裝置工作性能的優(yōu)劣直接取決于催化劑的選擇是否合適。因此，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求及設(shè)備要求，選擇恰當(dāng)適宜的催化劑是提升設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的首要前提。催化裂化裝置催化劑的性能應(yīng)是重油裂化能力強(qiáng)，焦炭選擇性好，抗鎳、釩、鈉、氮等污染，且具有良好的汽提性能及水熱穩(wěn)定性等。

2.3 根據(jù)反應(yīng)深度選擇適宜的操作條件

首先，控制反應(yīng)溫度，提高再生劑溫度。由于渣油中的瀝青含量較高，該組分在進(jìn)入催化反應(yīng)系統(tǒng)之前未能全部汽化，進(jìn)而造成渣油中的大分子團(tuán)無(wú)法順利進(jìn)入沸石孔道參與裂化反應(yīng)。針對(duì)此問(wèn)題，催化裂化裝置借助再生器，利用高溫催化劑的熱震擊作用將這部分大分子物質(zhì)擊碎，再參與裂化反應(yīng)。因此，控制反應(yīng)溫度，適當(dāng)提高再生劑溫度，在實(shí)現(xiàn)熱震擊效果的同時(shí)，提升渣油中大分子組分的裂化效果。其次，降低反應(yīng)回?zé)挶??；責(zé)挶葴p小就等于減少總進(jìn)料中重芳烴含量。當(dāng)回?zé)挶冉档?.17就可減少總進(jìn)料中重芳烴量約8.0%。降低反應(yīng)回?zé)挶鹊拇胧┯校阂皇翘岣叻磻?yīng)苛刻度以提高反應(yīng)單程轉(zhuǎn)化率；二是控制油漿密度，增加重油漿外甩量。再次，提升管注終止劑。原料油性質(zhì)越重，終止劑量越多，反應(yīng)注水量越多。最后，確保催化劑對(duì)重質(zhì)烴有足夠的裂化能力。為確保催化劑對(duì)重質(zhì)烴有足夠的裂化能力，需控制平衡劑比表面積大于95m2/g，最低不小于90m2/g。固體催化劑助劑的加人量不應(yīng)超過(guò)主催化劑加入量的1/10，否則會(huì)降低重油一次裂化能力。

2.4 不同部位的防焦措施

2.4.1 提升管

①喉管式噴嘴和靶式噴嘴應(yīng)該淘汰，應(yīng)選用KH-4型、BWJ型等新型噴嘴，回?zé)捰蛧娮煲惨鼡Q成新型噴嘴；②原料預(yù)熱溫度要保持在180℃以上，使再生劑與進(jìn)料的混合溫度高于進(jìn)料的假臨界溫度，嚴(yán)格控制原料中殘?zhí)亢蜑r青質(zhì)含量；③將新鮮原料和回?zé)捰头珠_(kāi)進(jìn)料，減少回?zé)捰碗y裂解的重組分占據(jù)熱再生劑的活性中心，減少催化劑的失活，降低生焦。

2.4.2 沉降器和旋風(fēng)分離器

①增加防焦蒸汽量。防焦蒸汽采用二級(jí)孔噴嘴，使噴嘴指向頂部所有靜空間，避免沉降器頂出現(xiàn)死角；②縮短催化劑與油氣分離時(shí)間，以及減少油氣在沉降器內(nèi)停留時(shí)間，減少二次反應(yīng)，降低沉降器和旋風(fēng)分離器人口結(jié)焦；③加強(qiáng)保溫和平穩(wěn)操作，減少熱損的波動(dòng)，減輕沉降器結(jié)焦。

2.4.3 分餾塔底及油漿系統(tǒng)

①為減少分餾塔底及油漿系統(tǒng)結(jié)焦，應(yīng)注意控制以下指標(biāo)。首先，控制分餾塔底溫度不超過(guò)350℃，以減少輕餾成分揮發(fā)；控制油漿固含量不超標(biāo)，同時(shí)加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的蒸汽攪動(dòng)，以促進(jìn)油漿流動(dòng)，避免死區(qū)位置結(jié)焦；②加強(qiáng)平穩(wěn)操作，避免切斷進(jìn)料事故的發(fā)生，否則對(duì)分餾塔底結(jié)焦影響較大；③視原料性質(zhì)，調(diào)節(jié)反應(yīng)深度，根據(jù)油漿密度決定外甩油漿的多少，降低油漿系統(tǒng)的結(jié)焦。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)催化裂化裝置中常見(jiàn)結(jié)焦部位結(jié)焦原因的分析與總結(jié)，給出有針對(duì)性的解決措施，對(duì)于提升催化裂化裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王荷蕾.催化裂化沉降器的結(jié)焦原因和防焦措施[J].化工時(shí)刊，2018，17（9）：4-8.