沉降器直連快分技術在催化裂化裝置上的應用

毛文茂

關鍵詞：催化裂化;沉降器;直連快分技術

1 催化裂化裝置油漿固含量的影響因素

1.1 催化劑篩分組成的影響

催化劑跑損是影響油漿固含量的重要因素，在裝置正常生產運行時，催化劑跑損主要是細粉催化劑的跑損。由于自身性質、組成原因，細粉催化劑不容易被旋風分離器回收，有可能被反應油氣帶入油漿系統，從而造成固含量上升。細粉的主要來源，一是新鮮催化劑中自身攜帶較高的細粉組成，二是催化劑在反應、再生過程中發生破碎產生細粉。

1.2 油漿性質的影響

油漿性質的好壞，決定了油漿系統管線、閥門、設備的使用周期與運行情況，是長周期生產中比較關鍵的因素。檢驗固含量的方法主要有離心法和灼燒法，本裝置對油漿固含量的檢測主要采用的是離心法，后期采樣中通過灼燒法對比分析。通過化驗，發現油漿中膠質、瀝青質含量確實較高。通過分析，最終決定一是通過加大分餾內回流量，使用回煉油稀釋油漿，改善油漿的組成，從而達到降低膠質與瀝青質的目的。

2 沉降器結焦原因分析

重油催化裂化的油氣中含有大量的重質芳烴、膠質、瀝青質等重組分，是生成焦炭的前身物，要減少沉降器的結焦就必須縮短油氣在沉降器內的停留時間，為此裝置原設計沉降器粗旋與頂旋之間采用軟連接形式，粗旋出口和頂旋入口反應油氣經粗旋升氣管直接進入頂旋，大大縮短了停留時間，從而有利于降低干氣產率。軟連接結構因操作波動等原因并不能完全使粗旋出口的反應油氣全部進入頂旋，并在軟連接接口處形成“呼吸效應”，少量反應油氣溢出進入沉降器空間，另外經粗旋、頂旋分離出的催化劑攜帶少量油氣和汽提油氣也進入沉降器稀相空間。采用軟連接后，沉降器內油氣溫度比提升管出口溫度低近30℃，為480～490℃，而較低的溫度又為油氣凝結成液焦提供了條件，未汽化油組分與濕催化劑在沉降器內長時間停留，極易黏附在設備器壁上發生縮合生焦，主要結焦部位有沉降器器壁、旋分外壁、料腿等。

為了解決沉降器結焦問題，裝置采取了多種措施，包括優化原料性質，并保持原料性質穩定;優化催化劑，使其具有較好的重油裂解能力，減少未汽化油;提高催化原料預熱溫度，從而改善原料霧化效果;增大防焦蒸汽用量，等等。采取這些措施后，沉降器結焦有所緩解，但未從根本上解決問題，每次裝置檢修時，仍能清理出大量焦炭，且每次裝置停工，清焦時間都在10d以上，嚴重制約裝置的檢修進度，甚至發生過焦炭自燃現象，對檢修施工帶來較大的安全隱患。為解決以上難題，決定對三催化裝置進行旋分直連改造，從而保障裝置長周期運行，減少檢修過程中的清焦時間，提高裝置運行水平，消除檢修安全隱患。

3 改造方案

直連技術是將沉降器粗旋出口與頂旋入口管道直接連接，升溫后粗旋往上膨脹，頂旋往下膨脹，因此在粗旋管道設置膨脹節消除膨脹量，每組粗旋設置導氣管，導氣管上端與粗旋升氣管連接，下端延伸至粗旋料腿出口附近，經粗旋、頂旋分離出的催化劑攜帶少量油氣和汽提油氣可及時經導氣管進入頂旋，避免擴散到沉降器稀相。從導氣管出口往上的空間內幾乎沒有油氣，因此也就消除了結焦的可能性，同時進一步縮短了油氣停留時間，有利于降低干氣產率。該直連技術已在長慶石化、錦西石化等多套催化裂化裝置上應用，技術成熟可靠。直連技術實施后，原料油在提升管發生反應生成的油氣進入兩組粗旋后，再經升氣管進入四組單級旋風分離器，從頂旋分離出來的油氣經內集氣室進入分餾塔，不再進入沉降器，從而避免了油氣在沉降器內的結焦[1]。沉降器內的汽提蒸汽及油氣通過導氣管進入直連系統，設計時嚴格計算導氣管流通面積，保證油氣/蒸汽流經平衡管過程中有合理的壓降，三催化裝置共設計四根導氣管，直徑200mm，避免油氣溢出進入沉降器。

4 直連改造開工及注意事項

4.1 開工過程

①拆除油氣大管線盲板，反應分餾系統聯通;②啟用催化劑大型加料線，向一再裝平衡催化劑，并噴入燃燒油，用燃燒油量控制一再床層溫度，為向二再轉劑創造條件;③打開半再生滑閥向二再轉劑，通過半再生滑閥開度控制轉劑速度，二再二密相藏量加至15t時，停止向二再轉劑，按照向沉降器轉劑操作條件調整操作[2];④打開再生滑閥向沉降器轉劑，通過再生滑閥開度控制轉劑速度;轉劑速度控制提升管溫升在5～15℃/min內，控制提升管出口溫度≤550℃。當汽提段藏量達15t時，稍開待生塞閥（5%～10%），使催化劑少量循環升溫，促進待生立管流化。嚴格控制汽提段藏量≤40t，對應沉降器藏量≤43t。開大待生塞閥開度，建立三器流化;⑤投用終止劑，氣壓機升速，提升管噴油，穩定各部分操作條件，提高加工量。

4.2 開工注意事項

開工過程中，加工量調整要緩慢、均勻，避免內集氣室壓力大幅度波動引起跑劑情況發生。正常生產中維持生產平穩，開停工過程中減少波動，避免沉降器藏量大幅度波動導致催化劑跑劑。修訂工藝卡片指標，將沉降器藏量由原來的35～55t修改為30～50t。沉降器藏量正常控制在40t，并設定合理的報警值，確保出現異常情況能夠及時發現。檢修過程中，對沉降器藏量引壓點進行反復測試，確保引壓點暢通，儀表測量準確。正常生產中，做好儀表的維護工作，避免儀表失靈引起的跑劑，操作過程中可以根據沉降器藏量、汽提段藏量儀表讀數相互參照進行判斷。

5 直連改造效果

裝置開工后，裝置加工的原料性質、處理量和改造前基本相同，操作條件也基本不變，油漿固含維持在0.4%以下，未發生催化劑跑損情況，說明技術改造方案合理，開工控制措施完善。裝置生產半年來，期間兩次氣壓機停機，采取應急處理后很快恢復正常，對油漿固含的監測，也沒有發生催化劑跑損情況，說明進行直連改造后，沉降器藏量有一定的抗波動能力，操作彈性滿足生產需要。沉降器內結焦情況需要等裝置下次檢修時進行驗證，目前運行良好。直連改造后，由于反應油氣不再進入沉降器，因此，取消了沉降器中部四層防焦蒸汽，汽提蒸汽用量減少，共節約蒸汽3.1t/h，每年經濟效益增加約380萬元。

6 結語

催化裝置沉降器直連快分改造后，油氣不進入沉降器，沉降器內結焦情況有很大改善。改造開工以來，未發生待生塞閥卡澀情況，在防結焦的同時降低了干氣收率和裝置運行成本，提高了裝置運行水平。本次改造應用的直連快分技術成熟可靠，達到了預期效果，值得推廣借鑒。

參考文獻：

[1]王一鳴.催化裂化裝置沉降器跑劑情況分析[J].化工設計通訊，2020，46（01）：68-69.

[2]于慧鵬.乏汽回收設施在催化裂化裝置定排擴容器上的應用[J].節能，2019，38（01）：36-38.