分餾塔油漿系統結焦問題分析及處理

張利廣

(中海石油中捷石化有限公司，河北 滄州 061101)

分餾塔油漿系統結焦問題分析及處理

張利廣

(中海石油中捷石化有限公司，河北 滄州 061101)

在重油催化裂化的加工過程中，由于原料日趨重質化，劣質化，同時加工深度不斷增加，使重油催化的操作難度增加，特別是分餾塔底油漿循環系統的操作，因油漿組成的變化使重油催化油漿系統結焦問題越來越嚴重。中海石油中捷石化有限公司通過對兩套重油催化裂化裝置油漿系統操作參數的優化，解決了油漿系統結焦問題，實現了長周期運行。

重油催化裂化；分餾塔油漿系統；結焦

1 重油催化油漿的特性。

(1)隨催化原料品種及摻入渣油比例不同，油漿性質改變，原料的密度，殘炭，芳烴，粘度升高，則油漿的密度、芳烴，黏度也隨之升高。

(2)因反應溫度高，苛刻度大，劑油比大，油漿組成中的膠質，瀝青質含量大幅度增加，給分餾塔底的操作帶來了更大的難度。

(3)油漿中芳烴含量較高，而且多為多環芳烴和稠環芳烴。

(4)油漿粘度上升，結焦的可能性更大。

(5)受固體含量的影響，油漿系統面臨磨蝕加劇,另一方面由于油漿組成變重與催化劑的存在,使油漿系統結焦的可能性增大。

2 油漿系統出現的問題及分析

2.1 分餾塔底及油漿系統結焦

催化裂化反應器出來的油氣是過熱狀態進入分餾塔的，帶有少量的催化劑顆粒，過熱的帶有催化劑顆粒的油氣是不能直接進行精餾操作的，所以催化分餾塔在其進料段必須設一級脫過熱段與洗滌段，使反應油氣達到一定的飽和狀態并洗去攜帶的催化劑顆粒，油漿脫過熱段的運行好壞直接影響裝置的運行。

由于油漿的密度大、粘度高，芳烴含量高，分餾塔底溫度高，分餾塔底油漿的停留時間長，可達6～10min，由此可見催化分餾塔底最有結焦可能。近年來出現此類問題的裝置因部分或全部管線、換熱器、蒸汽發生器結焦，而被迫停工；或使油漿系統結焦，油漿循環量下降，造成油漿返塔量不足，加重塔盤的結焦或不完全脫過熱，破壞熱平衡使裝置波動，加工量下降；油漿和原料換熱器換熱效果差，造成原料換后溫度低，降低霧化效果，增加生焦率。

影響塔底及油漿系統結焦的因素，包括油漿性質、分餾塔底溫度、催化劑含量、油漿在高溫區的停留時間和管線線速以及油漿的黏度。關于油漿粘度日常生產中不作為控制指標，但油漿黏度卻直接影響系統的結焦，造成油漿黏度增加的原因，是其組成的變化，高黏度物質加速了結焦過程。另外高黏度的油漿可以夾帶更多的顆粒物質，形成結焦的核心加速結焦的過程；高黏的油漿可加大邊界的滯流層，導致邊壁結焦。

2.2 油漿系統循環量不足

本裝置油漿設計循環量270t/h。實際循環量如表1。

表1 油漿系統實際循環量

由表可以看出油漿循環量偏低,發汽入口線速低,造成管束器壁形成一定厚度的滯流層,傳熱效率降低,油漿返塔溫度升高,造成塔底溫度升高,形成結焦的主要因素,油漿中的催化劑沉積在管束中,形成結焦顆粒中心,造成油漿發汽換熱器的頻繁切換。

3 重油催化油漿系統的優化管理及措施

重油催化裂化油漿的特性決定了分餾塔底及油漿系統必須采取與蠟油催化裂化不同的操作措施，為避免油漿系統結焦，選擇合適的操作條件至關重要。

3.1 分餾塔底溫度的優化控制

分餾塔底溫度一般控制低于350℃。由于油漿中富含芳烴，在高溫下極易發生聚合反應而生成焦碳，控制較低的塔底溫度可以減緩分餾塔底及油漿系統的結焦速度。

3.1.1 通過調節反應深度，選擇控制分餾塔底溫度

分餾塔底溫度的高低取決于油漿組分的變化，在相對密度相同時，油漿沸程降低所以分餾塔底溫度隨之降低，而油漿沸程的降低又取決于油漿組分的變化，在其他條件相同時，反應深度對油漿的組成影響最大，因此通過提高反應深度可以降低分餾塔底溫度。

在分餾塔的實際操作中，提高反應深度，可以降低分餾塔底溫度，使用油漿下返塔，也可降低塔底溫度，目前主要以油漿下返塔量調節塔底溫度，但是由于下返塔流量計已滿量程(最高60t/h)，一般只作微調；塔底溫度也可根據實際情況隨反應深度來調節，一般由反應溫度、再生溫度、催化劑活性等調節。

3.1.2 根據油漿密度的變化調節塔底溫度

油漿密度可趨勢性地反映其組成的變化，當油漿密度較低時，說明油漿中稠環芳烴含量下降，可適當提高塔底溫度，當油漿相對密度>1.0時，其稠環芳烴含量較高，溫度相對較高時，易導致稠環芳烴縮合結焦，應嚴格控制塔底溫度不大于345℃。

油漿近期密度數據見表2。

表2 油漿近期密度數據

有以上數據可以看出，本裝置油漿性質已經很差，必須保證一定的油漿外甩量，盡可能油漿不回煉。

3.2 調節油漿循環量

如果塔底溫度是油漿結焦的必要條件，那么油漿在塔底停留時間則是結焦的充分條件。近期油漿循環量表(計算值)及油漿發汽油漿出口線速見表3。

表3 近期油漿循環量表(計算值)及油漿發汽油漿出口線速

本裝置油漿下返塔管線設計太細，壓降太大，下返塔管線需加粗；泵出口可采用垂直布置兩道閥門，第一道閥門控制流量，第二道閥門全開以備修泵時切斷專用。

3.2.1 縮短油漿在分餾塔底的停留時間

在分餾塔底高溫條件下，油漿的停留時間越長 ，芳烴熱聚合及反應生成焦碳的轉化率越高，而且膠質瀝青質等高沸點大分子量物質在塔底生焦量也會增加，因此加大油漿循環量，減少油漿在分餾塔底的停留時間。一般重油催化裂化油漿在塔底停留時間為5-6min。從上表可以看出，本裝置的停留時間基本滿足。

3.2.2 保證油漿蒸氣發生器，換熱器管線內油漿的線速

3.2.2.1 防止換熱器堵塞、泵入口加過濾器

油漿在換熱器管束中流速過低，催化劑顆粒及其細碎狀的焦狀物質會在管壁上沉積，加快管束的結交與堵塞。因此換熱器的管束內油漿的流速一定要達到設計值1.2～1.4m/s，同時也可在泵入口管線上裝過濾網，防止細碎狀的焦狀物顆粒進入換熱器管束內。

3.2.2.2 油漿的蒸氣發生器的溫控冷流開度不宜過小

由于我車間重油催化分餾塔底的液位，30#板溫度、分餾塔底溫度均由油漿發汽的溫控來調節，而發汽的溫控系統包括冷流控制閥與熱旁路控制閥，這種調節手段雖較為方便有效，但在實際操作中，如果為提高人字擋板氣相溫度，便將冷流閥關死，即使表面上油漿循環量沒有多大變化，但進入換熱器的油漿流量卻下降，而旁路流量增大，使油漿在發汽管束中的流速下降，導致發汽管束堵塞。前段時間，我車間的一臺發汽堵塞便是由冷流控閥調節過度造成，現熱旁路業已停用。因此采用油漿循環量取代發汽溫控系統流速調節一號板溫度，這樣可以保證油漿蒸汽發生器管束中的流速。

3.2.2.3 控制油漿中的固體含量

從重油催化分餾塔底油漿結焦組成看，40%～60%的組成為催化劑，從沉降器帶入分餾塔的催化劑除外甩油漿帶走一部分后，還有回煉。由于催化劑顆粒的吸附作用，給油漿液滴聚結提供了核心，也為多環芳烴的聚合反應提供了結焦核心，但是任何最好的設備也不能完全阻止催化劑從反應器帶入分餾塔，而影響催化劑帶入分餾塔的因素包括催化劑的種類，旋分分離器的操作及加工量，因此控制油漿中的固體含量可采取以下方法：

(1) 保證一定的油漿外甩量適當的將油漿中濃縮的多環芳烴與催化劑排出系統，對保持裝置熱平衡穩定和防止結焦，減少生焦均有好處。

(2) 搞好反應的平穩操作，保證旋分分離器的分離效果。

3.2.2.4 增加臨時油漿返塔線

為了提高油漿循環量，從油漿發汽出口引出一臨時線至事故旁通返塔線,進入分餾塔底。油漿循環量明顯提高，塔底溫度明顯下降，油漿發汽量明顯上升。統計見表4。

表4 增加臨時油漿返塔線后油漿循環量及塔底溫度

3.3 油漿系統加阻垢劑

加阻垢劑是行之有效的措施。在油漿系統中加阻垢劑，防止與清除油漿系統的結垢堵塞，從總公司各廠及我車間的使用情況看均獲得良好的效果。

3.4 塔底進攪拌油漿

分餾塔底使用攪拌器，避免催化劑焦塊沉積我車間使用攪拌油漿將塔底物料攪拌起來，充分破壞塔底的緩慢區、死區，阻止催化劑顆粒或其他小焦粒在相對平坦的區域內沉積，防止產生流動死區。另外循環返塔的油漿溫度低，攪拌油漿也在這一緩慢區造成了局部較低溫度，也有利于防止該區域焦碳的生成。

4 結束語

重油催化裂化油漿系統的優化運行，關系到產品分布，裝置經濟效益的增加，以及能耗的降低，是提高裝置技術水平的組成部分。油漿系統結焦威脅裝置的長周期運行，必須認真對待。

2017-09-27

張利廣(1978—)，河北滄州人，工程師，主要從石油化工規劃研究。

TE624.41

A

1008-021X(2017)22-0087-02

(本文文獻格式：張利廣.分餾塔油漿系統結焦問題分析及處理[J].山東化工，2017，46(22)：87-88.)