催化裂化裝置沉降器結(jié)焦問題分析與對(duì)策應(yīng)用

李海濤 楊金平（蘭州石化公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060）

催化裂化裝置沉降器結(jié)焦問題分析與對(duì)策應(yīng)用

李海濤 楊金平（蘭州石化公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060）

介紹了影響120萬噸/年催化裝置沉降器結(jié)焦問題，嚴(yán)重威脅了裝置安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行；分析其原因是催化原料重、油氣在沉降器內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間滯留造成的；同時(shí)研究了減少沉降器結(jié)焦的措施，通過增加反應(yīng)蒸汽用量和提高蒸汽溫度，采用調(diào)整Z-18抗焦活化劑加注量等措施，有效地減少了沉降器結(jié)焦工況，保證了裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

催化裂化；沉降器；結(jié)焦；長(zhǎng)周期運(yùn)行

1 催化沉降器結(jié)焦原因分析

120萬噸/年催化裂化裝置沉降器采用旋流式快分系統(tǒng)（VQS），沉降器空間內(nèi)相對(duì)旋風(fēng)內(nèi)部溫度低，油氣在接觸到較低溫度的內(nèi)壁時(shí)，油氣在此積累，油氣中的未汽化和重質(zhì)組分冷凝粘附，逐步增大、結(jié)焦；二是裝置在非正常操作情況下，如裝置遇到機(jī)組停車、停電、停風(fēng)等情況下，緊急停工切斷進(jìn)料，催化劑循環(huán)量減小，極易使原料中未汽化組分凝結(jié)導(dǎo)致結(jié)焦加劇。結(jié)焦部位主要集中在封閉罩外翼閥上部和集氣室等較嚴(yán)重。

統(tǒng)計(jì)了120萬噸/年催化裝置2012年和2013年的主要操作條件分析如下：

（1）2012年和2013年裝置進(jìn)料量維持在125-126t/h，處于較低的負(fù)荷運(yùn)行。

（2）2012年和2013年裝置再生劑的含碳量和再生煙氣的CO含量都很低，說明生焦量較低，且燒焦效果較好。

（3）2012年和2013年裝置用預(yù)提升干氣、與提升蒸汽量、原料霧化汽量基本一樣。

（4）2012年和2013年裝置的回?zé)捰土亢突責(zé)捰蜐{量加起來在32-37t/h，回?zé)挶葹?5.6-29.60%，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值的15%。這主要是由于催化裝置原料不足，當(dāng)裝置加工負(fù)荷受到原料影響較大時(shí)，降低裝置加工負(fù)荷低于83%時(shí)，不得不采用大回?zé)挶龋蚧責(zé)捰图坝蜐{中膠質(zhì)含量和芳烴組分較多，霧化效果變差，導(dǎo)致未汽化油增加，使的結(jié)焦傾向更加嚴(yán)重。

（5）2012年和2013年裝置的終止劑量（粗汽油、酸性水）為10-12t/h，這樣加劇了反應(yīng)油氣中未汽化油、重組分快速降溫，進(jìn)入沉降器內(nèi)凝結(jié)粘附，也加劇了沉降器結(jié)焦。

2 減少沉降器結(jié)焦措施的應(yīng)用

針對(duì)120萬噸/年催化裂化裝置VQS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)研大多數(shù)國(guó)內(nèi)同類裝置都有結(jié)焦的現(xiàn)狀，同時(shí)根據(jù)催化裝置實(shí)際情況，先從優(yōu)化反再系統(tǒng)操作條件著手，采取措施減緩結(jié)焦。由于催化劑攜帶的未汽化油和重質(zhì)組分在離開提升管后，只要有足夠的停留時(shí)間就會(huì)粘附在器壁上而形成結(jié)焦，所以采取如下措施。

2.1 提高霧化蒸汽用量

由于裝置原料采用常渣作為進(jìn)料，飽和烴含量較低，芳烴及膠質(zhì)含量較高，所以較難霧化，提高霧化蒸汽用量可以提高噴嘴內(nèi)蒸汽對(duì)原料的破碎程度，使進(jìn)料霧化成粒徑更小的微細(xì)顆粒，在與催化劑接觸時(shí)快速汽化、反應(yīng)，減少未汽化油量，提高反應(yīng)深度。同時(shí)可降低油氣分壓，降低生焦傾向。

2.2 增加防焦蒸汽

在現(xiàn)有的條件下適當(dāng)提高沉降器防焦蒸汽，防焦蒸汽調(diào)節(jié)閥全開，直至最大量；利用2014年大檢修將防焦蒸汽管的孔眼改變?yōu)殚L(zhǎng)方形槽狀，面積增大，使其能對(duì)沉降器穹頂?shù)挠蜌鉁魠^(qū)最大限度吹掃，防止未汽化油粘附結(jié)焦。

2.3 其他操作參數(shù)優(yōu)化

（1）汽提蒸汽流量加大，適當(dāng)開控制閥副線，降低油氣分壓，同時(shí)減少油氣在沉降器內(nèi)停留時(shí)間，減少結(jié)焦量。

（2）由于干氣純度達(dá)不到95%，采用干氣預(yù)提升，降低了提升管內(nèi)底部催化劑初始溫度，只會(huì)加重油氣中未汽化油。生產(chǎn)上停用預(yù)提升干氣，用預(yù)提升蒸汽代替；同時(shí)重整拔頭油從提升管底部進(jìn)料改進(jìn)終止劑噴嘴，有效提高了原料與催化劑混合溫度，減少未汽化油產(chǎn)生。

（3）在不影響油漿循環(huán)系統(tǒng)正常操作的前提下，原料油的預(yù)熱溫度適當(dāng)調(diào)高，由200℃調(diào)整為230℃，提高原料霧化效果。

（4）減少油漿及回?zé)捰土浚档突責(zé)挶龋梢杂行p少未汽化油的產(chǎn)生。

（5）在不影響操作的前提下，再生器密相的床層溫度適當(dāng)降低，按下限670℃控制。增大劑油比后，提高反應(yīng)溫度，使油氣分子盡可能多的接觸到催化劑顆粒，使油氣的汽化率提高，減少未汽化油的產(chǎn)生，降低結(jié)焦傾向。

（6）在非正常生產(chǎn)時(shí)，盡量保持操作平穩(wěn)，維持反應(yīng)系統(tǒng)壓力平衡，控制兩器差壓在20-30kPa，反應(yīng)溫度大于490℃，避免出現(xiàn)大幅波動(dòng)而使未汽化油大量產(chǎn)生或油氣通過軟連接竄入沉降器冷凝結(jié)焦。

（7）提升管終止劑注入量控制在總進(jìn)料5-10%，使終止劑噴嘴后溫度控制在490℃以上，加速重質(zhì)油汽化，減少催化劑帶油。

2.4 提高汽提蒸汽和防焦蒸汽的溫度

由于沉降器汽提蒸汽和防焦蒸汽用的是低壓過熱蒸汽，利用大檢修機(jī)會(huì)延長(zhǎng)汽提蒸汽和防焦蒸汽線總線進(jìn)入再生器內(nèi)的長(zhǎng)度，提高汽提蒸汽和防焦蒸汽溫度，提升汽提和防焦效果。

2.5 調(diào)整Z-18抗焦活化劑加注量

Z-18抗焦活化劑中的活性組分可以有效調(diào)節(jié)渣油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等膠體結(jié)構(gòu)的雙電層電荷分布，減少了膠體的聚集，有利于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的分散，提高了原料的預(yù)裂化率，降低了結(jié)焦傾向。另外，活化劑中還含有可抑制自由基聚合反應(yīng)的組分，有效降低了縮合反應(yīng)的反應(yīng)速率，從而減少結(jié)焦。120萬噸/年催化裝置Z-18抗焦活化劑前期也在加注，由于原料性質(zhì)的變化，操作進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，將抗焦活化劑加注量調(diào)整為0.15KG/t原料。

3 結(jié)語(yǔ)

減少沉降器結(jié)焦的措施在120萬噸/年重油催化裝置上應(yīng)用后，取得了明顯的效果，可得出以下主要結(jié)論：

（1）催化裝置反再系統(tǒng)通過提高各路蒸汽量、提高防焦蒸汽和汽提蒸汽的溫度、降低回?zé)挶取⒔档徒K止劑注入量、增大劑油比和停止預(yù)提升干氣、采用Z-18抗焦活化劑等措施來減少沉降器結(jié)焦，實(shí)施后取得了明顯的效果。

（2）催化裝置在實(shí)施減少結(jié)焦措施以前，裝置每次操作大幅波動(dòng)或短時(shí)間非計(jì)劃停工，都會(huì)造成裝置無法正常運(yùn)行，主要是由于沉降器焦塊脫落，造成催化劑循環(huán)中斷，被迫停工清焦，給煉廠帶來巨大損失。

（3）隨著煉廠原油性質(zhì)變差、原油逐漸變重和殘?zhí)己康纳仙瑴p少沉降器結(jié)焦措施將是確保催化裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行的法寶之一。