催化裂化裝置沉降器結焦問題分析與對策應用

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焦問題分析與對策應用

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焦問題，嚴重威脅了裝置安全平穩長周期運行；分析其原因是催化原料重、油氣在沉降器內長時間滯留造成的；同時研究了減少沉降器結焦的措施，通過增加反應蒸汽用量和提高蒸汽溫度，采用調整Z-18抗焦活化劑加注量等措施，有效地減少了沉降器結焦工況，保證了裝置長周期安全平穩運行。

催化裂化；沉降器；結焦；長周期運行

1 催化沉降器結焦原因分析

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

統計了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年裝置進料量維持在125-126t/h，處于較低的負荷運行。

（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年裝置的回煉油量和回煉油漿量加起來在32-37t/h，回煉比為25.6-29.60%，遠超設計值的15%。這主要是由于催化裝置原料不足，當裝置加工負荷受到原料影響較大時，降低裝置加工負荷低于83%時，不得不采用大回煉比，因回煉油及油漿中膠質含量和芳烴組分較多，霧化效果變差，導致未汽化油增加，使的結焦傾向更加嚴重。

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

2 減少沉降器結焦措施的應用

針對120萬噸/年催化裂化裝置VQS系統結構，通過調研大多數國內同類裝置都有結焦的現狀，同時根據催化裝置實際情況，先從優化反再系統操作條件著手，采取措施減緩結焦。由于催化劑攜帶的未汽化油和重質組分在離開提升管后，只要有足夠的停留時間就會粘附在器壁上而形成結焦，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料，飽和烴含量較低，芳烴及膠質含量較高，所以較難霧化，提高霧化蒸汽用量可以提高噴嘴內蒸汽對原料的破碎程度，使進料霧化成粒徑更小的微細顆粒，在與催化劑接觸時快速汽化、反應，減少未汽化油量，提高反應深度。同時可降低油氣分壓，降低生焦傾向。

2.2 增加防焦蒸汽

在現有的條件下適當提高沉降器防焦蒸汽，防焦蒸汽調節閥全開，直至最大量；利用2014年大檢修將防焦蒸汽管的孔眼改變為長方形槽狀，面積增大，使其能對沉降器穹頂的油氣滯留區最大限度吹掃，防止未汽化油粘附結焦。

2.3 其他操作參數優化

（1）汽提蒸汽流量加大，適當開控制閥副線，降低油氣分壓，同時減少油氣在沉降器內停留時間，減少結焦量。

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

（3）在不影響油漿循環系統正常操作的前提下，原料油的預熱溫度適當調高，由200℃調整為230℃，提高原料霧化效果。

（4）減少油漿及回煉油量，降低回煉比，可以有效減少未汽化油的產生。

（5）在不影響操作的前提下，再生器密相的床層溫度適當降低，按下限670℃控制。增大劑油比后，提高反應溫度，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，減少未汽化油的產生，降低結焦傾向。

（6）在非正常生產時，盡量保持操作平穩，維持反應系統壓力平衡，控制兩器差壓在20-30kPa，反應溫度大于490℃，避免出現大幅波動而使未汽化油大量產生或油氣通過軟連接竄入沉降器冷凝結焦。

（7）提升管終止劑注入量控制在總進料5-10%，使終止劑噴嘴后溫度控制在490℃以上，加速重質油汽化，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，利用大檢修機會延長汽提蒸汽和防焦蒸汽線總線進入再生器內的長度，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節渣油中膠質、瀝青質等膠體結構的雙電層電荷分布，減少了膠體的聚集，有利于膠質、瀝青質的分散，提高了原料的預裂化率，降低了結焦傾向。另外，活化劑中還含有可抑制自由基聚合反應的組分，有效降低了縮合反應的反應速率，從而減少結焦。120萬噸/年催化裝置Z-18抗焦活化劑前期也在加注，由于原料性質的變化，操作進行相應調整，將抗焦活化劑加注量調整為0.15KG/t原料。

3 結語

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

（1）催化裝置反再系統通過提高各路蒸汽量、提高防焦蒸汽和汽提蒸汽的溫度、降低回煉比、降低終止劑注入量、增大劑油比和停止預提升干氣、采用Z-18抗焦活化劑等措施來減少沉降器結焦，實施后取得了明顯的效果。

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

（3）隨著煉廠原油性質變差、原油逐漸變重和殘碳含量的上升，減少沉降器結焦措施將是確保催化裝置長周期安全平穩運行的法寶之一。