催化裂化裝置結焦原因分析及對策

李德林 翁明玉（中國石油青海油田格爾木煉油廠工藝技術科，青海 格爾木 816000）

李得祿 李德柱（中國石油青海油田格爾木煉油廠生產運行一車間，青海 格爾木 816000）

1 催化裂化裝置內結焦的形成過程

催化裂化裝置內結焦，主要是原料油中多環芳烴通過熱聚合反應的結果。結焦形成的過程見圖1。

圖1 結焦形成的過程

2 反再系統結焦的原因

2.1 提升管進料噴嘴處

裝置提升管內噴嘴上方的內部管壁上經常出現結焦，嚴重時結焦造成提升管內徑變細，影響催化劑循環量。提升管噴嘴上部結焦一般分布在噴嘴正上方，成環狀附著在提升管內壁上。一般焦塊外面為油焦、內部為硬質焦，有時分層。該處焦的催化劑含量較高，一般為灰黑色。提升管噴嘴區域結焦與進料性質、噴嘴形式、霧化效果，進料溫度、劑油接觸效果等因素有關。

2.2 沉降器內壁部位

沉降器內壁和沉降器內部構件上結焦較為常見，一般催化裝置沉降器內部都有結焦，焦塊少時沉降器內壁上薄薄一層焦粉；結焦多時凡是能夠掛焦的的地方均容易結焦。溫度越高焦質越硬。沉降器稀相段上部焦塊一般為黑色發亮、催化劑含量較少，越往下越靠近汽提段催化劑含量越高。沉降器出口到分餾塔入口的油氣管線上結焦基本為黑亮硬焦、層狀分布，當焦層結到一定厚度后，因油氣流速增加，結焦程度一般不再發展。油氣停留時間越長，熱裂化反應越多，結焦也越嚴重。

2.3 油氣線

油氣大管線內結焦主要與保溫、油氣線速等因素有關，油氣中的重組分在保溫不好的情況下易造成溫度降低，形成冷凝結焦，油氣中的重組分易在水平段沉積，因此水平段結焦較厚。大盲板法蘭處保溫不及時或保溫效果不好時，且高速的油氣在進入分餾塔擴容處形成渦流，產生局部返混,增加了油氣停留時間，故在此處結焦嚴重。由于油氣線速很高，油氣大管線內結焦都有明顯的沖刷痕跡。

3 分餾油漿系統結焦的原因

3.1 分餾塔底

一般分餾塔底結焦并不嚴重，主要分布在抽出口過濾網周圍，其主要原因：一是塔底溫度過高，油漿循環量低，停留時間長，易造成富含芳烴及膠質瀝青的塔底油漿發生縮合結焦。二是事故狀態下，油漿固含過高，給塔底結焦創造了條件，起到了催化作用。另外，油漿上返塔分配槽偶爾結焦嚴重，并將分配槽幾乎填滿，主要原因還是由于這一周期油漿固含較高，造成催化劑的沉積，進而促進結焦現象的發生。

3.2 油漿換熱器

在油漿換熱器中發現的結焦并不嚴重，主要是油漿固含過高，易造成粘度很大的稠油沉積。另外，調節不當（如開油漿換熱器付線）會造成油漿系統線速降低，停留時間增長，為結焦創造了有利條件。

4 減少結焦的對策

4.1 改善原料性質

原料性質變重是導致提升管、沉降器結焦的本質原因。原料越重，產生的濕催化劑越多，濕催化劑極易粘附在設備表面結焦，且隨著原料變重，反應產物中油漿的生成量越多，而油漿在沉降器內是以氣液兩相形式存在，容易在沉降器內粘附在設備表面上結焦。所以在生產上盡量為催化提供適合催化裂解的原料，控制原料的性質尤為重要，必要情況可以對催化原料的進行預處理，如渣油溶劑脫瀝青，油漿抽提除去重芳烴都可將劣質原料變為較好原料，減少設備結焦，取得較大的經濟效益。

4.2 采用VQS快分、多段進料等技術

VQS提升管出口快分技術是目前防止沉降器結焦成熟有效的技術。使沉降器油氣停留時間大大縮短，從而降低了沉降器的結焦傾向。催化裂化裝置提升管出口采用VQS系統，提升管中上部采用急冷中止劑技術，底部采用干氣預提升和粗汽油回煉，進料采用多段進料技術，同時注入抗焦活化劑以利于減少二次裂化等技術有效減少了結焦。

4.3 加強設備保溫

加強設備保溫一方面可以節能降耗，對重油催化裂化還有防止結焦的作用。在重油高溫部位選擇絕熱性能優良的保溫材料，并適應加大保溫層厚度，并使保溫材料的接縫處密實無縫，從而減少油氣管線溫降，可以防止油氣中的高沸點組成物遇冷凝結，粘附在器壁上，長時間高溫下縮合生成焦塊。油氣大管特別是入分餾塔前結焦較為嚴重的原因就是因為保溫差，由于這段油氣線在開停工拆裝盲板使保溫被破壞，從而使局部散熱加大，這段管線出現了低溫冷凝面，當油氣通過時其中的重芳烴、膠質和瀝青質組分部分會在此冷凝聚積，長時間在高溫作用下縮合成焦炭，隨開工時間延長而增厚。

4.4 優化裝置操作

維持平穩操作，防止反應溫度及進料量大幅波動；增大催化劑循環量以增大劑油比，使油霧滴與催化劑充分接觸，從而使進料中的高沸點組分如膠質、瀝青質充分吸附在催化劑顆粒上，從而避免設備結焦；操作上合理控制分餾塔底溫度在350℃左右，防止油漿組分因高溫發生聚合結焦；此外，提高原料預熱溫度，降低進噴嘴的原料油粘度，也是提高原料霧化效果有效手段之一。

5 結語

由于催化裂化裝置的工藝特點，結焦問題是不可避免的，但通過采取有效的措施可以減輕或減緩結焦的速度。影響反應和分餾結焦的因素很多，不同的裝置結焦的特點和原因也不盡相同，但是隨著新技術，新設備的應用，結焦程度會得到抑制和改善，但如何更好地防止結焦，仍需人們不斷地探索和創新。