1.4Mt/a重油催化裂化裝置油漿系統運行問題分析及對策

武彥勇(長慶石化公司運行二部 陜西咸陽 712000)

前言

隨著催化原料的重質化以及加工深度的提高，分餾塔和油漿系統結垢堵塞日益嚴重，造成油漿多余熱量無法取走，嚴重影響了裝置的正常操作，嚴重時還會制約裝置加工量。這樣不僅縮短了裝置的運行周期，還可能給裝置的安全生產帶來隱患。由此可見,催化裂化裝置油漿系統結焦、結垢已成為影響裝置生產運行的瓶頸問題。為了保證油漿系統平穩運行，避免因結焦堵塞造成裝置非計劃停工搶修，我們通過分析造成油漿蒸發器堵塞的原因及借鑒其他廠的經驗和采用一些新技術、新措施探索出一套減少油漿系統結焦的一系列措施。這些應用于生產實踐后,取得了很好的效果。

一、油漿系統運行狀況

1.油漿系統流程簡介

改造前分餾塔底油漿流程分兩部分：一部分經油漿循環泵、原料油-油漿換熱器、油漿蒸發器，產生中壓飽和蒸汽后將油溫度降至270℃左右，分上、下返塔進入分餾塔；另一部分經外甩油漿泵升壓后，一路經油漿冷卻器降溫至90℃后至油漿儲罐，另一路至二段提升管回煉。改造前裝置設有一臺原料油-油漿換熱器、三臺油漿蒸發器。為提高油漿在蒸發器管束內的流速，實際生產過程中運行一臺油漿蒸發器，另兩臺作為備用。

2.油漿系統運行狀況

我裝置多次發生油漿蒸發器換熱效果變差造成裝置降量處理。特別是2011年4月至2011年9月，隨著裝置周期運行至后期原料-油漿換熱器換熱效率下降以及反應旋風分離效果變差，油漿蒸發器管束的堵塞越來越嚴重，造成換熱效果變差，產汽量下降，同時油漿循環量明顯下降，分餾塔底溫度難以控制，裝置只能降低加工量。在這半年時間內油漿蒸發器因結焦堵塞頻繁進行切換檢修，這種狀況不僅增加了裝置檢修費用還給平穩生產帶來隱患，已成為裝置平穩運行的瓶頸問題。

二、結焦原因分析

1.二段提升管出口旋分設計缺陷

我催化裂化為兩段提升管反應裝置，一段提升管出口為一級粗旋與二級沉旋軟連接，二段提升管出口只設有一級粗旋分離器。二段出口未設沉旋以致有催化劑被攜帶至分餾塔。催化劑顆粒存在，與膠質、瀝青質粘黏形成焦炭，隨著油漿系統的循環及焦炭不斷增大，附著在油漿蒸發器管壁上，造成換熱效果下降。

2.原料-油漿換熱器換熱效果下降

裝置運行至中后期，原料-油漿換熱器換熱效果下降，原料出口溫度由初期280℃逐漸下降至220℃，取熱量大量減小，使分餾塔底溫度升高，導致油漿縮合反應速率變快。

3.操作控制不合理

在裝置周期運行初期，油漿外甩量一直控制在3-5%，2011年6月開始加大外甩量至6-7%。油漿外甩量小時油漿中的催化劑作為焦核導致結焦是可能的，而且從檢修中取出的焦塊外觀看，可以明顯看出焦塊是由較小的碎焦粒聚集在一起形成的。另外，由于較小的油漿外甩量，造成分餾塔底液位處于較高的位置，這也給結交物沉積創造了條件。

三、采取的控制對策

1.停油漿回煉，增大油漿外甩量

一是停反應回煉油漿，2011年7月油漿回煉量由之前3-4t/h改為停用；二是增大油漿外甩量。由3-5%加大至6-7%，嚴格控制油漿密度不大于980kg/m3，一旦油漿密度超標，及時加大外甩量，以減少油漿系統結焦。同時維持較低的分餾塔底液面，減少油漿停留時間。正常情況下，控制分餾塔底液位在30%-40%，。

2.增大油漿蒸發器管束的流速

油漿蒸發器管束的流速一般推薦為1.5-2.4m/s。我裝置油漿蒸發器管束的流速為1.3m/s，原料-油漿換熱器管束的流速為1.5m/s，流速較低。因此我裝置定期啟用兩臺大油漿泵進行油漿強制內循環，對管束進行沖刷，阻止管束中結焦物的沉積。

3.加強油漿蒸發器檢修質量，更換原料-油漿換熱器管束

一是完善油漿蒸發器檢修方法，之前一直用高壓水清洗的方法進行除焦，效果不理想，附著在管壁上的焦層不能完全除凈，改用高壓水清洗后用花紋鋼條人工疏通，再用高壓水清洗。這樣的方法使檢修質量大大提高。

二是更換原料-油漿換熱器管束，更換后原料換熱溫度由220℃提至280℃，分餾塔底溫度由355℃降至335℃，有效控制了分餾塔底的結焦趨勢。另外還在原料-油漿換熱器上加裝超聲波防垢設備，減緩換熱器結垢速度。

4.油漿系統技改措施

2011年9月在裝置計劃停工大檢修期間，公司建設投產與催化裂化配套的原料預處理裝置，催化原料由減渣+減三線油改為脫瀝青油+減三線油+冷減渣+加氫尾油混合。原料經過優化配比得到很大改善，殘炭由6-7降為3.5左右，從源頭上降低油漿系統的結焦趨勢。

同時，2011年9月在裝置大檢修期間對油漿系統進行了技改。一是增加了一臺與原型號相同的原料-油漿換熱器，現一開一備切換使用，穩定油漿取熱量；二是增加一臺排量為300m3/h的小油漿泵，現一大一小油漿泵運行，一臺大油漿泵備用；有效加大了油漿循環量，提高流速，防止聚合物在管壁沉積及進一步聚合反應。三是由回煉油至油漿下返塔增設了一條DN50的管線；一方面能增大油漿下返塔循環量，另一方面較低溫度的回煉油能有效降低分餾塔底溫度。另外，沉降器二段提升管出口增加二級旋風分離器與一級軟連接，有效減少油氣攜帶催化劑。

2013年10月在裝置計劃停工大檢修期間對油漿系統再次進行了技改。在原料-油漿換熱器油漿出口引出一條DN200的流程至油漿上返塔處。此項改造后，可利用新增流程為油漿上返塔引入320℃高溫油漿，此油漿與油漿發汽器出口的270℃低溫油漿混合進入分餾塔，不僅提高了人字擋板溫度，而且保證了上返塔流量的同時有效降低了油漿下返塔溫度，對控制分餾塔底溫度具有明顯效果，同時操作靈活性得到很大程度提高。

結論

通過以上措施的實施，從2013年10月檢修后至今油漿系統一直運行良好。一方面塔底液相溫度受控，對分餾塔運行起到很好的防結焦效果，解決了因分餾塔底超溫而制約加工量的問題。另一方面節省了因檢修油漿蒸發器產生的費用，又避免了因油漿系統堵塞而導致的停工搶修事件，保障了裝置的長周期運行。