催化裂化裝置結焦原因分析及對策研究

左杰

摘 要：本文以催化裂化裝置為研究對象，在對其提升管噴嘴上方、沉降器、旋風分離器、分餾塔、油漿系統等部位結焦原因分析的基礎之上，提出有針對性的解決措施。

關鍵詞：催化裂化；結焦；對策

在眾多制約煉油企業安全、穩定生產及經濟收益的重要因素之一便是催化裂化裝置的結焦問題。因此，在對煉油企業催化裂化裝置結焦部位及結焦原因進行深入分析的基礎之上，找出切實可行且有針對性的解決措施，對于提升煉油企業經濟效益具有十分重要的現實意義。

1 催化裂化裝置結焦問題分析

1.1 提升管噴嘴上方

提升管噴嘴上方區域處的結焦物的灰分大部分是催化劑組分。通過對該部位結焦成分分析發現：該部位結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焦。

1.2 沉降器和旋風分離器系統

沉降器與旋風分離器系統在入口以上位置存在一個流動盲區，造成大量油氣在此聚積，由于器壁溫度較低，當高溫油氣接觸到器壁之后，會因為凝結而析出高沸點組分，這些析出物質在器壁表面堆積，逐漸形成結焦。

1.3 分餾塔及油漿系統

分餾塔及油漿系統的結焦原因主要有原料結構及性質：催化裂化原料變重，導致油漿中多環芳烴、膠質、瀝青質含量增加，這些組分非常容易發生聚合產生結焦。較少的外甩油漿加快了油漿濃縮、縮合、生焦。分餾塔底溫度：眾多研究與實踐表面：油漿系統結焦的主要原因便是分餾塔底部位置溫度過高。高溫一方面可以造成油漿中的輕餾成分揮發，造成油漿濃縮，進而導致其結焦的可能性增大；另一方面，油漿中含有多環芳烴、烯烴等組分，這些組分在高溫作用下容易發生縮合反應。油漿的停留時間：當油漿在高溫下停留時間過長，或油漿循環量過小時，油漿中有焦炭生成。

2 改善和防止結焦的措施

2.1 優化操作，減少反應結焦

針對提升管進料口上方結焦問題，若想減少，甚至抑制該位置結焦問題的出現，最關鍵、有效的措施便是提升催化裂化裝置進料口位置的氣化率，同時，改善催化劑的流動狀態。具體而言，通過提升霧化蒸汽量及其過熱程度，進而降低油氣分壓。通過該措施，一方面可以有效地改善原料的霧化效果，提升進料的氣化率；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效果。

2.2 選擇合適的催化劑

催化裂化裝置工作性能的優劣直接取決于催化劑的選擇是否合適。因此，根據生產工藝要求及設備要求，選擇恰當適宜的催化劑是提升設備運行經濟性的首要前提。催化裂化裝置催化劑的性能應是重油裂化能力強，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定性等。

2.3 根據反應深度選擇適宜的操作條件

首先，控制反應溫度，提高再生劑溫度。由于渣油中的瀝青含量較高，該組分在進入催化反應系統之前未能全部汽化，進而造成渣油中的大分子團無法順利進入沸石孔道參與裂化反應。針對此問題，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擊碎，再參與裂化反應。因此，控制反應溫度，適當提高再生劑溫度，在實現熱震擊效果的同時，提升渣油中大分子組分的裂化效果。其次，降低反應回煉比。回煉比減小就等于減少總進料中重芳烴含量。當回煉比降低0.17就可減少總進料中重芳烴量約8.0%。降低反應回煉比的措施有：一是提高反應苛刻度以提高反應單程轉化率；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。原料油性質越重，終止劑量越多，反應注水量越多。最后，確保催化劑對重質烴有足夠的裂化能力。為確保催化劑對重質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超過主催化劑加入量的1/10，否則會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該淘汰，應選用KH-4型、BWJ型等新型噴嘴，回煉油噴嘴也要更換成新型噴嘴；②原料預熱溫度要保持在180℃以上，使再生劑與進料的混合溫度高于進料的假臨界溫度，嚴格控制原料中殘炭和瀝青質含量；③將新鮮原料和回煉油分開進料，減少回煉油難裂解的重組分占據熱再生劑的活性中心，減少催化劑的失活，降低生焦。

2.4.2 沉降器和旋風分離器

①增加防焦蒸汽量。防焦蒸汽采用二級孔噴嘴，使噴嘴指向頂部所有靜空間，避免沉降器頂出現死角；②縮短催化劑與油氣分離時間，以及減少油氣在沉降器內停留時間，減少二次反應，降低沉降器和旋風分離器人口結焦；③加強保溫和平穩操作，減少熱損的波動，減輕沉降器結焦。

2.4.3 分餾塔底及油漿系統

①為減少分餾塔底及油漿系統結焦，應注意控制以下指標。首先，控制分餾塔底溫度不超過350℃，以減少輕餾成分揮發；控制油漿固含量不超標，同時加強生產環節的蒸汽攪動，以促進油漿流動，避免死區位置結焦；②加強平穩操作，避免切斷進料事故的發生，否則對分餾塔底結焦影響較大；③視原料性質，調節反應深度，根據油漿密度決定外甩油漿的多少，降低油漿系統的結焦。

3 結論

本文通過對催化裂化裝置中常見結焦部位結焦原因的分析與總結，給出有針對性的解決措施，對于提升催化裂化裝置運行經濟性具有一定的指導意義。

參考文獻：

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