催化裂化装置正常运行防结焦措施

杨明皓

中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津市 300000

摘要：近年来，我国的炼油企业有了很大进展，对炼油企业来说,催化裂化设备是石油炼制二次加工中的关键部分。炼油厂中的催化裂化掺渣比日益增大的环境下,催化裂化装置沉降器的防结焦工作已刻不容缓。为此,本文就催化裂化装置正常运行防结焦措施进行研究，希望能够为催化裂化装置解决类似问题提供一定的帮助。

关键词：催化裂化装置；正常运行；防结焦技术；措施

引言

催化裂化技术，目前是我国炼油技术工艺转变过程中极为复杂和重要的一项技术。该工艺技术不仅能够有效地降低油品加工过程中产生的各种有害物质排放以及环境污染程度，而且还可以极大程度上促进我国炼油化工行业的可持续发展进程。但目前由于受到多种因素的影响，导致其在实际应用当中仍存在一定问题需要及时解决与优化处理，包括余热锅炉吹灰器的性能不足、低温热回收不充分、过热器过热能力不足等一系列问题。针对这些问题必须要从多方面入手来对催化裂化装置余热锅炉的运行效果进行不断提升，同时也应该采取切实有效的措施来加强催化裂化装置余热锅炉管道的使用寿命。

1催化裂化概述

想保障对催化裂化装置出现结焦的原因进行有效的解决，就必须对催化裂化形成认知。对于炼油企业，就炼油过程而言，催化裂化是必备基础。通过催化剂，可以使重质油发生裂化反应，并转化为所需能源。例如，重质油通过裂化反应后，其自身可以转变为汽油或柴油。同时，在催化剂的影响下，其很有可能释出天然气。在催化过程中，其大分子烃类在催化剂热作用下，其自身将会发生一定的裂化反应。在裂化中，我国整体的工艺目前已经得到了有效优化，其采用两种方式进行加工。对比以往的工艺技术，合成酸铝催化剂可以对石油进行二次加工，起到有效的发展。此外，我国目前也广泛采用无定型硅酸铝型，在固化中，使用低活性催化剂，以保障整体炼油流程行之有效。在高温以及催化剂的作用下，重质油可以形成化学反应，自身出现分解异构缩合。与热裂化相比，其产油效率极高，且安全、稳定性较好，在裂化过程中，还可以产液化气，可以起到一举多得的作用。

2催化裂化装置沉降器结焦原因及特点

根据沉降器工作特征和经验，结合以往研究发现，沉降器结焦的主要原因之一在于其原料的性质特点。一般来说，原料质量性能越差，其中的残炭含量就越多，导致其中的胶质、沥青质等物质成分含量较高，在同样运行状态下，沉降器的结焦程度会更严重。除此之外，沉降器内部的油气流动情况也在一定程度上影响着结焦的产生。一般来说，沉降器中大部分结焦部位都在油气流动较慢且温度较低的区域内，比如旋分器、集气室周围。油气在各部位的停留时长也对沉降器结焦有一定影响，一般情况下，油气在常规结构中的停留时间为半分钟左右，但若是油气流速较慢的区域，油气要停留几分钟之久，那么这一区域就很容易发生结焦问题。通过对延安炼油厂100万吨/年催化裂化装置2017年MIP改造后2020年第一次大检修的结焦情况进行综合研究，发现其主要存在以下特点：1.结焦层次分明。沉降器内结焦情况主要呈现为汽提段防焦格栅上部结焦程度最轻，越往上结焦程度越明显，且焦块也随之变厚，直到在顶部的防焦蒸汽范围内,焦块基本扩大以至能够占有大部分空间。2.结焦问题程度差异较大。在沉降装置单旋和粗旋的内部区域焦块基本都达到了能够完全将空间占满,其器壁部分的焦块厚度一般在50厘米以上,而旋分器的外部区域焦块的厚度则处于30毫米左右。3.结焦严重，清焦量达35方左右。

3催化裂化装置沉降器防结焦技术

3.1反应再生系统

反应再生系统是催化裂化装置中的重要组成部分，在催化裂化过程中，会发生连续性的反应和再生现象，而原料油的炼化和催化剂的再生，也会在反应再生系统中完成，各产品在进行催化时，要想实现良好的再生效果，就需要由反应和再生过程所决定，而反应再生系统就包括这两部分，不仅包括内外取热器，还包括助燃剂、反应沉降器等，能够有效地满足产品的反应和再生过程。主要工艺流程为新鲜原料经过高温柴油换热器、油浆换热器与回炼油、油浆混合后进入高速雾化喷嘴雾化成小液滴在提升管底部与再生系统的高温催化剂进行接触，进行催化裂化和热裂化反应，反应后的油气和催化剂通过旋风分离器进行分离，反应油气经过分馏后进入分馏系统进行分馏，切割为富气、粗汽油、柴油、回炼油和油浆等产品。而携带焦炭的待生催化剂进入烧焦罐进行烧焦，经烧焦后的平衡剂进行循环利用。

3.2油浆过滤器以及换热器

为了全面提升其油浆的整体循环量，可以在设置过滤器以及换热器中，缩短汽油浆的整体停留时间。例如，针对油浆在分馏塔底部的停留时间进行有效设定，可以控制分馏塔的整体液位，使油浆在分离塔的停留时间以及停留流程优化。对于分馏塔温度而言，可以大幅度减少分馏塔底以及油浆系统的结焦性，完成二者的有效增强，全面达成增长。

3.3分馏系统结焦防治措施

在分馏塔的塔底部分的结焦问题通常是由于相对较硬的成份，可以借助分馏功能，将经过催化剂裂解工序流程的重油进行精炼后的成份，加以分散处理，从而得到所要求的轻质油品，以满足重油催化裂解工序要求的技术条件。通过合理增加油浆上返塔的数量，或是使回油炼制时的反塔量提高，都会减少塔底结焦问题的严重程度，增加了分馏塔的正常运转效果，使之获得了最佳的分馏效果，延长了催化剂裂解设备的长循环工作时间，减少了由于结焦等故障状况，而造成设备停机的现状发生。增加了油浆的循环容量，可以提高油浆反塔的容量，提高了循环的速率，可以防止因为高温的速度过缓，而产生结焦问题的现象，但是随着催化裂化设备生产运转时间的延长，产生结焦问题的现象更加剧烈，最后造成设备突然停机，而无法正常工作，甚至必须进行停车检测，从而大大降低了催化裂化设备的安全与工作效能。

3.4VQS改造过程及效果

由于旋流式快分系统VQS是重点的防焦技术之一，并且是目前使用最广泛、效果最好的防焦技术之一，结合延安炼油厂200万吨/年催化裂化装置（设计为VQS），因此对其改造过程和改造效果进行重点研究。为了提高其沉降器防结焦能力，降低能源消耗，提高经济效益，对装置进行改造升级，重点对VQS加以改造，并实现了较好的效果。在改造过程中，将沉降器内粗旋调整为VQS形式，并在其中设置封闭罩和高位挡板等装置。在装置当中，高位挡板的作用为分离单旋料腿所携带的油气和汽提油气，在高位挡板的作用下，其上方会形成相应的低压蒸汽，发挥隔离作用，以气相空间的形式将油气相互分离，以此避免油气在装置内停留过长时间产生结焦问题。除此之外，在VQS的封闭罩下方还设置了一个长方形的槽结构，以此促进单旋料腿催化剂能够顺利进入到汽提位置。将装置的沉降端增加2米左右的高度，以此抬高整体结构使VQS快分旋流头更好地开展工作。将系统中的三组旋风分离器更换，以替换之前运行过久的设备，使其满足工作要求。通过对VQS系统加以改造后，装置连续工作两年后加以检查，发现其沉降器内部基本没有结焦现象，其中VQS的封闭罩以及快分旋流头都没有明显结焦现象，在经过长时间的工作后，装置中的油气能够被有效隔绝，并从封闭罩中导出，避免出现结焦问题。

结语

为了促使炼油企业中催化裂化装置的长期高效运行，解决沉降器结焦问题是关键。针对装置的不同特点和使用原材料的不同，产生结焦的原因也各不相同，因此在面对结焦问题时，企业也应该选择针对自身的防结焦技术，达到较好的技术效果，保障装置的长周期稳定运行。

参考文献

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