催化裂化裝置加工常壓渣油的長周期運(yùn)行要點(diǎn)及對策

趙振華，郭翠翠，徐英志，劉大闊，范大申，王振南

(青島惠城環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆綎| 青島 266500)

催化裂化是煉油行業(yè)十分重要的二次加工工藝，為燃料型煉油廠提供80%的汽油及30%的柴油產(chǎn)品[1]，對于煉化一體化煉廠作為“橋梁裝置”提供了超過40%的丙烯。催化裂化工藝原料來源較寬泛，但隨著原油進(jìn)口指標(biāo)的開放及加氫預(yù)處理工藝的興起，以常壓渣油為原料的裝置已經(jīng)很少，河南某煉油廠催化裝置因地域因素及效益情況考量，目前仍以常壓渣油為催化裝置主要原料。

催化裂化裝置作為煉油板塊效益最好的裝置，運(yùn)行周期的長短直接影響生產(chǎn)計(jì)劃及經(jīng)濟(jì)效益。原料油性質(zhì)對催化裝置長周期運(yùn)行具有重要影響。本文通過河南某煉油廠催化裝置以常渣為原料投產(chǎn)以來的運(yùn)行情況，考察催化裂化裝置加工常壓渣油的長周期運(yùn)行要點(diǎn)及對策。

1 裝置概況

1.1 裝 置

河南某煉油廠的催化裝置是上海河圖設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的兩器同軸雙提升管工藝，設(shè)計(jì)加工量1 Mt·a-1，2016年3月一次開車成功，后因市場變化將輕油提升管停用。原料來自一套3 Mt·a-1的常壓裝置的常壓渣油。

1.2 原料油性質(zhì)

常壓裝置塔底渣油即催化原料油，其性質(zhì)見表1。

表1 原料油性質(zhì)Table 1 Properties of feedstock oil

由表1可以看出，原料中重油組分含量高，飽和分長期維持50%以下，裂解難度大；殘?zhí)寂c膠質(zhì)含量高顯示原料油易結(jié)焦；金屬鎳、釩和鐵含量均超過20 mg·kg-1，同時堿性氮高于1 000 mg·kg-1，對催化劑性能造成不可逆的影響，嚴(yán)重時造成催化劑中毒；高硫、高鹽會加速設(shè)備及管線腐蝕，加重后續(xù)產(chǎn)品精制與環(huán)保系統(tǒng)的調(diào)控壓力[2]。

2 裝置運(yùn)行

2.1 反應(yīng)系統(tǒng)

(1) 原料油霧化效果。鑒于原料油性質(zhì)較重，經(jīng)過操作摸索在原料預(yù)熱溫度220 ℃情況下，提升管原料油霧化蒸氣使原料比例維持6%以上，目的是提高油劑接觸效果，保證反應(yīng)充分的前提下減少生焦。

(2) 維持較高的油劑接觸溫度。原料油噴嘴前溫度控制在670 ℃以上，高油劑接觸溫度有利于重油氣化及反應(yīng)效果，可減少生焦。

(3) 沉降器結(jié)焦較重，停工清焦任務(wù)重，是制約長周期運(yùn)行的重要節(jié)點(diǎn)。一方面焦子會干擾溫度、壓降等儀表工況，另一方面前期運(yùn)行中出現(xiàn)過焦塊脫落堵塞旋分料腿造成跑劑，焦塊卡塞汽提段致下料不暢等事故。

2.2 再生系統(tǒng)

(1) 再生器燒焦負(fù)荷大。常渣作原料，其性質(zhì)重且生焦量大，目前外取熱產(chǎn)汽量已達(dá)高限，再生器床層溫度690 ℃以上，這也是制約加工量進(jìn)一步提高的因素。

(2) 再生器尾燃重。由于再生器燒焦負(fù)荷過大，在加、卸劑或床層流化有所波動時稀相經(jīng)常發(fā)生尾燃超溫，超溫720 ℃以上一定時間易造成再生器旋分等內(nèi)構(gòu)件的蠕變及開焊，這也是影響長周期運(yùn)行的重要隱患[3]。

(3) 煙機(jī)入口超溫影響長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。再生器燒焦溫度高且時常尾燃的情況造成煙機(jī)入口溫度維持690 ℃以上，長時間超溫會造成煙機(jī)內(nèi)構(gòu)件材質(zhì)疲勞及蠕變，同時超溫也為結(jié)垢創(chuàng)造了條件，嚴(yán)重影響煙機(jī)運(yùn)行周期。

2.3 油漿系統(tǒng)

原料油中的多環(huán)芳烴、金屬及腐蝕性硫化物在油漿中形成聚集，因此油漿較劣質(zhì)，油漿系統(tǒng)成為較容易出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)。

(1) 油漿系統(tǒng)易結(jié)焦，油漿換熱設(shè)備易堵塞[4]。(2) 油漿腐蝕性強(qiáng)，油漿管線及法蘭多處出現(xiàn)滲漏，油漿蒸氣發(fā)生器易出現(xiàn)腐蝕內(nèi)漏情況。(3) 油漿固含量高，分析數(shù)據(jù)高于10 g·L-1，但油漿灰分較正常，表明油漿中除去催化劑細(xì)粉等雜質(zhì)外還有很大一部分膠質(zhì)及瀝青質(zhì)粘附，加重了油漿的結(jié)焦與磨損能力[5]。

2.4 對催化劑影響

常壓渣油金屬元素含量高，堿性氮含量高，對催化劑性能破壞明顯，該裝置催化劑中毒時平衡劑性質(zhì)如表2所示。由表2可見，平衡劑中Ni含量超過7 000 mg·kg-1，V含量超過6 600 mg·kg-1，同時平衡劑活性降至60.3%，對于重油催化裂化而言此平衡劑性質(zhì)已達(dá)到中毒[6]。

表2 催化劑中毒時平衡劑性質(zhì)Table 2 Properties of equilibrium catalyst when catalyst was poisoned

3 調(diào)整及對策

結(jié)合裝置投產(chǎn)以來遇到的生產(chǎn)案例以及部分調(diào)整、優(yōu)化措施，提出針對單煉常渣的催化裝置延長運(yùn)行周期的部分對策。

(1) 優(yōu)化原油性質(zhì)嚴(yán)控原油進(jìn)廠質(zhì)量監(jiān)管。常壓渣油直接進(jìn)入催化裝置，所以原油性質(zhì)的好壞直接關(guān)系到催化裝置生產(chǎn)狀況的穩(wěn)定與否。

(2) 優(yōu)化常壓裝置電脫鹽工藝[7]。為了降低原油高鹽量對后續(xù)裝置運(yùn)行的影響，該廠常壓裝置建設(shè)有兩套電脫鹽，平時一開一備，原油鹽含量超高時兩套串聯(lián)使用，提高脫鹽率。

(3) 針對反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦問題，除提高霧化效果及油劑接觸溫度，還應(yīng)在開工或進(jìn)料前著重關(guān)注沉降器溫度不低于460 ℃；設(shè)置切進(jìn)料自保原料油比催化劑延遲(3～5)s，減少重油組分凝析，重油凝析是反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦初始階段的“溫床”[8]。

(4) 優(yōu)化再生器流化狀況。目前該裝置輕油提升管系統(tǒng)停用，再生器床層流化偏流，燒焦不均勻的情況突出，因此主風(fēng)分布管需要重新設(shè)計(jì)以優(yōu)化床層流化均勻，減輕尾燃的發(fā)生。

(5) 定期進(jìn)行平衡劑置換。針對催化劑中毒的情況，目前最有效且經(jīng)濟(jì)的方法是在系統(tǒng)平衡劑金屬含量超標(biāo)時，采用性質(zhì)良好的外購平衡劑進(jìn)行大量置換，可以迅速緩解催化劑中毒造成的影響，恢復(fù)產(chǎn)品分布。

(6) 油漿系統(tǒng)材質(zhì)升級。油漿系統(tǒng)結(jié)焦及腐蝕，除調(diào)控反應(yīng)深度保證一定油漿外甩，且維持油漿密度低于1 100 kg·m-3外，設(shè)備及管線材質(zhì)升級是維持長周期的有效方法。

4 結(jié) 論

通過河南某煉油廠催化裝置以常渣為原料投產(chǎn)以來的運(yùn)行情況，總結(jié)常渣作為原料限制裝置長周期運(yùn)行的要點(diǎn)，提出了防結(jié)焦、降尾燃和保油漿系統(tǒng)等積極對策，有利于挖掘催化裝置長周期運(yùn)行的潛能，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，這些方法行之有效，為其他重油催化裝置長周期運(yùn)行提供參考。