關(guān)于催化裂化分餾崗位油漿循環(huán)系統(tǒng)堵塞預(yù)防和治理

雷應(yīng)發(fā)(中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司煉油廠重油催化二車間，黑龍江 大慶 163711)

0 引言

隨著我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，石油催化裂化分餾崗位設(shè)備(如分餾塔等)生產(chǎn)技術(shù)研究一直是石油化工技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，催化裂化崗位設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)堵塞問(wèn)題一直是石化生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題。因此，技術(shù)研究人員結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，從堵塞問(wèn)題產(chǎn)生的原因入手，開展了堵塞預(yù)防與質(zhì)量研究。

1 系統(tǒng)堵塞產(chǎn)生的主要原因

1.1 石油產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)中采用的石油產(chǎn)品質(zhì)量差是造成生產(chǎn)中產(chǎn)生結(jié)焦堵塞問(wèn)題的主要原因。這主要是因?yàn)槭彤a(chǎn)品中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及多環(huán)芳烴在生產(chǎn)中容易造成結(jié)焦與系統(tǒng)堵塞問(wèn)題。如果生產(chǎn)中采用的石油產(chǎn)品中，以上幾種物質(zhì)的含量以及密度、粘度不符合生產(chǎn)要求，就會(huì)造成結(jié)焦堵塞問(wèn)題的提升。

1.2 分餾塔底的生產(chǎn)溫度

在本企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，催化裂化生產(chǎn)中的油漿溫度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況會(huì)控制在370～380℃之間，其目的是提高產(chǎn)品的回收率。但是在實(shí)際的生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)原料中的烴類物質(zhì)根據(jù)熱反應(yīng)原理，在生產(chǎn)溫度升高的過(guò)程中，會(huì)造成其溶劑組分溶解能力降低，進(jìn)而造成溶質(zhì)組分分離率的增加。同時(shí)在隨著生產(chǎn)溫度提升，其組分的活化性也在提升，進(jìn)而造成系統(tǒng)中油漿芳烴縮合，造成系統(tǒng)結(jié)焦堵塞問(wèn)題。

1.3 油漿停留時(shí)間控制

生產(chǎn)中油漿在設(shè)備底部停留時(shí)間也是影響結(jié)焦堵塞問(wèn)題的重要因素。一般情況下，設(shè)備底部油漿停留時(shí)間控制在5min左右較為合適。但是在實(shí)際的生產(chǎn)中由于設(shè)計(jì)原因，分餾設(shè)備會(huì)存在緩流區(qū)。而在這一區(qū)域，油漿滯留時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)定的5min，造成了區(qū)域性的結(jié)焦現(xiàn)象，進(jìn)而造成分流設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)整體出現(xiàn)結(jié)焦堵塞問(wèn)題。

1.4 造成換熱器堵塞的主要原因

分餾設(shè)備中的換熱器是堵塞現(xiàn)象較為集中的區(qū)域。在實(shí)際生產(chǎn)中技術(shù)研究人員發(fā)現(xiàn)，換熱器生產(chǎn)中的線速指標(biāo)是影響堵塞問(wèn)題的重要因素。較低的生產(chǎn)線速更容易造成設(shè)備中蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生粘結(jié)和催化劑的沉積問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)堵塞。

2 循環(huán)系統(tǒng)結(jié)焦堵塞問(wèn)題的預(yù)防和治理

2.1 提高油漿流速，減少停留時(shí)間

由于生產(chǎn)中的油漿流速是影響系統(tǒng)結(jié)焦堵塞的主要因素，因此提高生產(chǎn)中油漿流速就成為了減少結(jié)焦堵塞問(wèn)題產(chǎn)生的重要措施。在實(shí)際的生產(chǎn)中，我們將油漿流速控制在1.3m/s以上，就可有效降低油漿停留時(shí)間低于5min，進(jìn)而有效的地提高生產(chǎn)中的油漿循環(huán)量。同時(shí)在生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，分餾設(shè)備中的液位也是影響油漿流速的主要原因。因此在生產(chǎn)中我們將分餾設(shè)備中的液位控制在50%以下。經(jīng)過(guò)以上的技術(shù)工藝優(yōu)化措施，目前我企業(yè)催化裂化生產(chǎn)中油漿循環(huán)量被控制在290～350t/h之間，有效降低了油漿停留的時(shí)間。

2.2 有效控制分餾設(shè)備底部溫度

在生產(chǎn)試驗(yàn)中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，油漿中的烴類物質(zhì)熱反應(yīng)隨著生產(chǎn)溫度降低，也在同步減少。因此更加合理的控制生產(chǎn)溫度，也是減少結(jié)焦堵塞問(wèn)題的主要措施。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)分析，技術(shù)人員將分餾設(shè)備底部溫度降低至350～360℃之間，即可有效地降低因油漿熱反應(yīng)造成的結(jié)焦堵塞問(wèn)題。

2.3 生產(chǎn)操作優(yōu)化措施

為了確保催化裂化生產(chǎn)中操作合理，進(jìn)而避免因操作不當(dāng)造成的結(jié)焦堵塞問(wèn)題，技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果對(duì)現(xiàn)有的操作進(jìn)行了優(yōu)化。其優(yōu)化重點(diǎn)在于如何根據(jù)油漿反應(yīng)深度變化，有效控制油漿組成，即如何根據(jù)日常油漿密度以及其中固含量變化利用操作措施對(duì)油漿進(jìn)行調(diào)整。其具體的操作措施為：當(dāng)系統(tǒng)中的油漿密度參數(shù)大于1.05時(shí)，技術(shù)操作人員應(yīng)及時(shí)外甩油漿。同時(shí)在油漿固含量高于技術(shù)指標(biāo)情況下，操作人員也應(yīng)根據(jù)技術(shù)分析結(jié)果對(duì)操作進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)指標(biāo)結(jié)果提高外甩量。

根據(jù)我企業(yè)在催化裂化生產(chǎn)中的實(shí)際情況，技術(shù)人員確定的操作優(yōu)化包括了以下幾點(diǎn)：首先在正常生產(chǎn)情況下，操作人員根據(jù)規(guī)程進(jìn)行定期外甩油漿操作。其次當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)開停工過(guò)程或出現(xiàn)操作異常的情況下，油漿中的催化劑會(huì)造成產(chǎn)品中固含量增加。在這種情況下，操作人員應(yīng)采用邊補(bǔ)邊甩的操作措施，即利用操作措施提升油漿外甩量，進(jìn)而避免催化劑在循環(huán)系統(tǒng)中的沉積。

雖然我們的操作優(yōu)化取得了一定效果，但是在生產(chǎn)中由于分餾塔設(shè)備抽出口部位相對(duì)平坦，進(jìn)而造成緩沖區(qū)角度低于催化劑流動(dòng)需要的休止角度，因此該位置依然存在催化劑沉積問(wèn)題。因此目前的操作優(yōu)化措施具有較好的循環(huán)系統(tǒng)防堵塞作用，但是防止分餾設(shè)備底部結(jié)焦的效果不明顯。

2.4 采用有效的阻垢劑

在催化裂化生產(chǎn)中，阻垢劑的主要作用一是發(fā)揮其分散性能，進(jìn)而有效阻止油漿中固化物，如生產(chǎn)中的催化劑粉末、結(jié)焦物等物質(zhì)的聚集；二是發(fā)揮其抗氧性，進(jìn)而與油漿中的被氧化烴自由基結(jié)合為惰性分子，避免氧引發(fā)聚合物形成。我企業(yè)從2002年起開始采用ZG-FCC-02型油漿阻垢劑，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)起其防止系統(tǒng)堵塞效果較好。

2.5 工藝流程優(yōu)化與新型油漿泵的使用

根據(jù)圖1所示，在實(shí)際生產(chǎn)中系統(tǒng)中的3、4號(hào)蒸汽發(fā)生器最容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。這主要是因?yàn)檫@兩個(gè)蒸汽發(fā)生器位于循環(huán)流程末端，在系統(tǒng)整體運(yùn)行的情況下因油漿線速較低，因此容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。為此技術(shù)人員開展了詳細(xì)的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，生產(chǎn)中采用一組整齊發(fā)生器(1、2或3、4配合使用)就能滿足循環(huán)系統(tǒng)生產(chǎn)中的取熱與壓降要求，同時(shí)確保了生產(chǎn)中的流速達(dá)到1.1至1.4m/s，減少線速較低造成的結(jié)焦堵塞問(wèn)題。因此在生產(chǎn)中我們采用了分機(jī)組工作措施，主要措施為：以3、4號(hào)為主機(jī)組，1、2 為備用機(jī)組。在主機(jī)組發(fā)生故障的情況下使用備用機(jī)組，并及時(shí)搶修主機(jī)組。主機(jī)組搶修完成后，再次啟動(dòng)主機(jī)組。這種工藝流程的采用首先確保了生產(chǎn)中的油漿流速；其次避免了3、4 號(hào)發(fā)生器發(fā)生嚴(yán)重的堵塞問(wèn)題，最后確保了循環(huán)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行。

圖1 分餾崗位循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備圖

在優(yōu)化生產(chǎn)流程過(guò)程中技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備開工以及事故恢復(fù)過(guò)程中，生產(chǎn)中使用的催化劑經(jīng)常大劑量進(jìn)入分餾設(shè)備底部。在這種情況下，技術(shù)人員需要采用氣蝕余量較高的油漿泵，盡快將塔底油外甩，進(jìn)而有效減少底部抽空時(shí)間，降低生產(chǎn)中的結(jié)焦堵塞問(wèn)題。

3 進(jìn)一步改進(jìn)的意見

在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，技術(shù)人員將造成分餾裝置結(jié)焦堵塞原因概括為溫度、停留時(shí)間、油漿成分以及催化劑構(gòu)成4個(gè)主要因素。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐研究，技術(shù)人員通過(guò)調(diào)整工藝操作的模式，有效的改善了生產(chǎn)中的溫度、油漿成分以及催化劑構(gòu)成3個(gè)主要因素。同時(shí)技術(shù)人員利用增加系統(tǒng)的循環(huán)量與降低設(shè)備底部液位方式減少了油漿的停留時(shí)間。但是在生產(chǎn)中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)目前在生產(chǎn)中還存在以下兩個(gè)問(wèn)題：首先是由于當(dāng)前分餾設(shè)備底部結(jié)構(gòu)平坦以及油漿抽出方式依然有待改進(jìn)，進(jìn)而避免因油漿抽出角度低于催化劑流動(dòng)所需要的休止角，造成底部結(jié)焦堵塞問(wèn)題的出現(xiàn)；其次是在停留時(shí)間研究中，其技術(shù)參數(shù)只是平均化數(shù)據(jù)概念，實(shí)際生產(chǎn)中緩流區(qū)停留時(shí)間依然難以得到有效地控制，因此只有有效的去除緩流區(qū)才能減少結(jié)焦堵塞問(wèn)題的出現(xiàn)。