洛陽石化二催化裝置沉降器結焦原因分析

李艷松+杜焜

【摘 要】本文針對洛陽Ⅱ催化裂化沉降器嚴重結焦問題進行分析，對防止類似結焦現象發生提出了可操作性較強的意見。

【關鍵詞】催化裂化；沉降器；汽提段；結焦；催化劑

一、概述

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司二催化裂化裝置，采用兩器同軸、單器單段逆流完全再生技術，于1997年10月建成投產，處理量為1.40Mt/a的常壓渣油。2012年12月28日，二催化裂化裝置因汽提段格柵發生局部堵塞，待生催化劑流通不暢，致使兩器催化劑無法正常循環，2013年1月12日裝置停工搶修處理，1月27日開工正常。從1月12日9時10分切斷反應進料，到1月27日12時58分提升管噴油成功，期間檢修168小時。

二、結焦情況

打開沉降器裝卸孔，發現含有催化劑的軟焦已堵塞大部分裝卸孔，戳開堵塞裝卸孔的焦墻，站在裝卸孔往里看，沉降器器壁結焦較輕，提升管出口至兩個粗旋入口T型平臺上堆積如鐘乳石狀的焦，粗旋筒體外壁結焦較厚，經測量最厚處達500mm，粗旋拉筋上堆積有焦，集氣室頂部結焦很薄，進入沉降器內，透過單旋油氣入口往里看，單旋升氣管外壁結焦嚴重，經過檢查為硬焦，表面呈灰白色，含催化劑。站在汽提段格柵上部向上看，單旋料腿拉筋上方未結焦，粗旋、單旋料腿結焦較薄，從粗旋、單旋料腿至灰斗、筒體，結焦逐漸加重，單旋油氣出口至集氣室外壁結焦較少。汽提段最上層格柵上部清除直徑3.2m、高約1.3m的焦塊堆積空間，檢查汽提段五層格柵完好無損，均未結焦，只是局部孔道被小焦塊堵塞。檢查提升管內壁、粗旋入口內壁、大油氣線內壁均結焦很少。

從結焦情況看，沉降器內粗旋及單旋筒體外壁、提升管出口至兩個粗旋入口的T型平臺結焦較為嚴重，底層為硬焦、表層為軟焦，經化驗分析軟焦中的催化劑含量為50%，本次沉降器內清焦量約120噸。

三、沉降器結焦原因分析

（一）原料劣質化，裝置結焦傾向加劇

一般適合做催化裝置的原料終餾點一般不超530℃，但閃蒸塔底油中大于530℃的含量達41.39%，閃蒸塔底油95%點平均為707℃。終餾點越高，原料就越難汽化，也就越容易形成未汽化油，催化劑吸附未汽化油的液滴形成“濕”催化劑，原料汽化不完全而產生的“濕催化劑”和反應后重組分的冷凝形成沉降器結焦的物理原因；稠環芳烴、膠質、瀝青質的高溫縮合和油氣中烯烴、二烯烴的聚合、環化反應形成沉降器結焦的化學因素。

（二）混合原料性質不穩，波動大，加劇結焦

日常生產中，二催化裝置為了消化掉閃蒸油、加氫熱蠟油兩股進料的波動、保證產品質量合格、確保各項工藝參數控制在指標范圍內，必須頻繁調整操作，生產管理難度增大，同時也承擔了一定的風險性。

（三）工藝條件對結焦的影響

進料汽化率與反應溫度、噴嘴的霧化效果、原料預熱溫度、再生劑溫度和劑油比等因素有關。

1. 反應溫度對結焦的影響

對于重油催化相對而言，反應溫度低、提升管出口濕催化劑多；反應溫度高、會減少濕催化劑的含量，催化裂化裝置防結焦導則中要求對摻渣比例高的催化裝置，提升管出口溫度應控制在500-530℃。日常生產中，二催化裝置的反應溫度控制范圍基本都控制在500℃以上。

2. 噴嘴霧化效果的影響

噴嘴的主要作用是將液相進料霧化成與催化劑粒徑較為接近的油滴，以便與催化劑顆粒接觸后能夠迅速汽化并在催化劑內外表面上發生反應，因此噴嘴霧化效果好壞直接影響到進料的汽化效果。Ⅱ套催化裂化使用的原料油噴嘴為CS-II型，廠家提供正常霧化蒸汽與進料的比例為3-5%。日常生產中，二催化裝置的進料霧化蒸汽與進料的比值基本控制3-4%，滿足噴嘴廠家要求3-5%的指標要求，但未達到防結焦導則上5-8%的要求。

3.原料預熱溫度的影響

提高原料預熱溫度，有利于增強原料霧化效果，防結焦導則要求重油催化裂化原料預熱溫度應控制在210℃以上。

4.再生劑溫度和劑油比的影響

再生劑溫度和劑油比越高，再生劑帶給進料油的熱量越多，汽化和反應越完全，但兩者互為矛盾，降低再生劑溫度，可以加大劑油比，提高進料油的汽化表面積，相應提高了汽化率，所以需要保持合適的再生溫度及劑油比。

防結焦導則要求再生器密相溫度應在640℃以上，劑油比控制在6-10之間。二催化裝置劑油比、再生密相溫度基本控制在此范圍內。

（四）可能導致沉降器局部結焦加劇的設計問題

2011年9月大檢修期間，粗旋按新圖紙設計安裝，安裝過程中，由于設計的導流管過長，無法安裝，經設計變更后，粗旋升氣管孔道上四個導流管被取消。為了保證提升管油氣進入粗旋為筒體圓周切線方向，在利舊四個單旋、且其在沉降器空間內位置不變的情況下，必須對新粗旋升氣管孔道軸線進行轉角，否則軟連接處將發生錯位，但新粗旋升氣管孔道軸線轉角后，又會帶來新的問題，新粗旋升氣管孔道軸線與單旋的切線方向形成11.82°、12.01°的夾角，非理想狀態的切線方向，可能導致單旋的作用效果變差。在加工負荷高時，油氣出現返混至沉降器空間，促成結焦。

通過現場觀察，四個單旋升氣管外壁均結有硬焦，結焦程度基本相當，不存在熱電偶筋板阻擋一側的粗旋筒體外壁結焦也較嚴重，因此，熱電偶筋板部分阻擋油氣應是加劇結焦的原因之一。

（五）平衡劑性質差，結焦惡化

2011年10月21日開工以來，2012年3月上旬，平衡劑篩分組成（0-40μm）含量高于20%，最高達26%，平衡劑中重金屬總量由開工初期10000μg/g上升至15000μg/g，平衡劑活性控制65%左右。

一般旋風分離器對于粒徑小于5-10μm的細顆粒分離效率不高，平衡劑篩分組成（0-40μm）含量高于20%，為形成軟焦創造了催化劑的環境；同時平衡劑重金屬污染嚴重，脫氫反應高，加劇結焦。

（六）特護期間加劇結焦

特護期間，二催化裝置采取了負壓差操作，進料摻渣比小于30%，控制進料140-160t/h的較低負荷，反應溫度控制490-495℃，兩器壓差控制-14--10KPa的情況下，通過塞閥存在部分油氣竄至再生器，造成再生密相溫度高至670-680℃，汽提段兩段汽提蒸汽會通過待生立管、塞閥進入再生器內，這樣造成沉降器內油氣滯留現象嚴重。由于反應溫度低，沉降器內溫度更低至460℃，相比正常情況下，沉降器內溫度低約30-40℃，進一步加劇結焦。

兩器負壓差控制后，為了盡量不影響沉降器粗旋、單旋的分離效果，采取了降低再生器壓力至0.160Mpa的控制措施，再生器壓力降低后，稀密相溫差變大，進一步限制了裝置的加工量，為了縮小稀密相溫差，再生器藏量由正常的155t，提高至180t控制，1月7日、8日先后補至再生器20t催化劑，特護期間催化劑大量減少，懷疑該部分催化劑與油氣形成軟焦。

四、緩沉降器的結焦的措施及建議

（一）建議改善閃蒸的進料性質，加強原料管理，增加二催化混合進料性質分析。車間應嚴格控制操作條件要求，控制好反應溫度。

（二）確保進料平穩，裝置進料負荷不超110%，千方百計搞好裝置的平穩操作，主風機組未停的情況下，避免中斷催化劑流化，嚴禁沉降器溫度大幅度波動，防止沉降器內焦塊因熱脹冷縮脫落。

（三）提高防焦蒸汽和汽提蒸汽溫度，建議將1.0MPa蒸汽引入再生器過熱到400℃以上，進入沉降器用于防焦蒸汽和汽提，以減少結焦。endprint