重油催化裂化裝置煙機(jī)常見(jiàn)故障原因分析

竇德剛

摘 要：重油催化裂化裝置是惡劣環(huán)境下故障率最高的機(jī)械設(shè)備之一。因此，催化裂化重油處理裝置的能耗和故障率是提高和降低原油產(chǎn)量的關(guān)鍵。本文對(duì)重油催化裂化裝置的常見(jiàn)問(wèn)題及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)措施加以預(yù)防和消除，對(duì)重油催化裂化裝置的現(xiàn)實(shí)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：重油催化裂化;故障;原因

一、催化裂化裝置結(jié)焦問(wèn)題分析

（1）提升管?chē)娮焐戏?/p>

提升管?chē)娮焐戏絽^(qū)域的大部分灰是催化劑組分。通過(guò)對(duì)該部分結(jié)焦成分的分析，發(fā)現(xiàn)該部分結(jié)焦的主要原因是部分未完全汽化的液體粘在催化原料上。

（2）沉降器和旋風(fēng)分離器系統(tǒng)

沉降器和旋風(fēng)分離器系統(tǒng)入口上方有一個(gè)流動(dòng)盲區(qū)，導(dǎo)致大量油氣在此聚集。由于壁面溫度較低，當(dāng)高溫油氣接觸壁面時(shí)，高沸點(diǎn)組分會(huì)因冷凝而分離出來(lái)。這些分離出來(lái)的物質(zhì)會(huì)堆積在墻體表面，并逐漸形成結(jié)焦。

（3）分餾塔及油漿系統(tǒng)

分餾塔和油漿系統(tǒng)結(jié)焦的主要原因是原料的結(jié)構(gòu)和性能：催化裂化原料的重量增加了油漿中樹(shù)脂和瀝青質(zhì)的含量，極易聚合和結(jié)焦。少排將會(huì)加速漿液濃縮、冷凝和結(jié)焦。分餾塔底溫度：大量研究和實(shí)踐表明，造成漿體系統(tǒng)結(jié)焦的主要原因是分餾塔底溫度過(guò)高。一方面，高溫會(huì)使油漿中的輕餾分揮發(fā)，導(dǎo)致油漿濃度升高，從而增加結(jié)焦的可能性;另一方面，油漿中含有多環(huán)芳烴、烯烴等組分，在高溫下易發(fā)生縮合反應(yīng)。油漿停留時(shí)間：當(dāng)油漿在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或油漿循環(huán)量過(guò)長(zhǎng)，油漿中產(chǎn)生焦炭。

二、煙機(jī)產(chǎn)生結(jié)焦的原因分析

（1）催化劑細(xì)粉導(dǎo)致結(jié)垢

高濃度的催化劑是影響煙機(jī)調(diào)整的重要因素之一。提高催化裂化催化劑粒徑的反應(yīng)區(qū)很小。在正常的生產(chǎn)過(guò)程中，原料氣的流動(dòng)會(huì)迫使催化劑顆粒產(chǎn)生固體。催化劑顆粒之間的強(qiáng)烈摩擦和摩擦將產(chǎn)生高濃度的氣體和電荷。在煉油化工重油催化劑生產(chǎn)過(guò)程中，為了促進(jìn)設(shè)備的催化劑反應(yīng)，促使催化劑顆粒普遍增大反應(yīng)面積。在正常的生產(chǎn)過(guò)程中，原料氣在催化劑粉塵之間的流動(dòng)會(huì)促進(jìn)催化劑的性能，兩者之間存在摩擦和摩擦，煙氣中會(huì)產(chǎn)生高濃度的細(xì)粉。在摩擦過(guò)程中，存在一定的靜電電荷和靜電吸附，接觸劑粘附在管壁或煙面上，導(dǎo)致結(jié)焦現(xiàn)象。

（2）催化劑磨損引起的結(jié)垢

在重油催化裂化裝置中，長(zhǎng)時(shí)間使用觸發(fā)器后，由于物理推進(jìn)的作用，會(huì)產(chǎn)生催化表面磨損，促使大量的細(xì)顆粒相互觸發(fā)，而且噴嘴也很小這會(huì)導(dǎo)致磨損過(guò)程，導(dǎo)致濃度變化觸發(fā)煙氣中形成了高濃度的催化劑細(xì)粉。

（3）重組分粘附引起的結(jié)垢

在煉油化工生產(chǎn)裝置中，重油催化劑在生產(chǎn)過(guò)程中含有一些重組分，即水蒸氣和粉塵，根據(jù)靜電等外界因素吸附在管壁或扇葉上，隨著時(shí)間的積累，會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成損壞。

三、改善和防止結(jié)焦的措施

（1）優(yōu)化操作，減少反應(yīng)結(jié)焦

為了減少甚至抑制提升管進(jìn)料口上方結(jié)焦，提高催化裂化裝置進(jìn)料口氣化速率和改善催化劑流動(dòng)狀態(tài)是關(guān)鍵和有效的措施。具體地說(shuō)，可以通過(guò)增加霧化蒸汽的量及其過(guò)熱程度來(lái)降低油氣分壓。通過(guò)這一措施，一方面可以有效地提高原料的霧化效果，提高原料的氣化率;另一方面，對(duì)于重質(zhì)催化裂化原料，可以提高改性物料的流動(dòng)效果。

（2）選擇合適的催化劑

催化裂化裝置的性能直接取決于催化劑的選擇。因此，根據(jù)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的要求，選擇合適的催化劑是提高設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的首要前提。催化裂化催化劑的性能要求重油裂化能力強(qiáng)，焦炭選擇性好，抗鎳、釩、鈉、氮等污染，并具有良好的汽提性能和水熱穩(wěn)定性。

（3）根據(jù)反應(yīng)深度選擇適宜的操作條件

首先，控制反應(yīng)溫度，提高再生劑溫度。由于渣油中瀝青含量較高，在進(jìn)入催化反應(yīng)體系之前，該組分不能完全汽化，這使得渣油中的大分子無(wú)法順利進(jìn)入沸石通道參與裂化反應(yīng)。為了解決這一問(wèn)題，催化裂化裝置采用再生器粉碎這些大分子，參與裂化反應(yīng)。因此，通過(guò)控制反應(yīng)溫度，適當(dāng)提高再生劑溫度，可以在達(dá)到熱震效應(yīng)的同時(shí)，提高渣油中大分子組分的裂化效果。其次，降低反應(yīng)與精煉的比例。循環(huán)比的降低等于總進(jìn)料中重芳烴含量的降低。當(dāng)循環(huán)比降低到0.17時(shí)，總進(jìn)料中重芳烴的含量可降低約8.0%。降低反應(yīng)與精制比的措施包括：一是提高反應(yīng)強(qiáng)度，提高單程轉(zhuǎn)化率;二是控制油漿密度，提高重油油漿的廢品率。第三，在隔水管內(nèi)注入終止劑。原油越重，終止劑量越大，注入的反應(yīng)水越多。最后，確保催化劑對(duì)重?zé)N具有足夠的裂化能力。為了保證催化劑對(duì)重?zé)N有足夠的裂化能力，需要控制平衡劑的比表面積大于95m2/g，最小不小于90m2/g，固體催化劑促進(jìn)劑的用量不應(yīng)超過(guò)主催化劑用量的1/10，否則催化劑的裂化能力將大大降低重油一次裂化能力。

（4）不同部位的防焦措施

1.提升管

①取消喉式噴嘴和靶式噴嘴，選用kh-4型、BWJ型等新噴嘴，并用新噴嘴更換再精煉噴嘴;②原材料預(yù)熱溫度保持在180℃以上，因此，再生劑和進(jìn)料的混合溫度高于原料的假臨界溫度，應(yīng)嚴(yán)格控制原料中殘留碳和瀝青質(zhì)的含量;③新鮮原料與再精制分開(kāi)投料，減少重質(zhì)組分難以裂化占據(jù)再生器活性中心，減少催化劑失活和焦炭產(chǎn)量。

2.沉降器和旋風(fēng)分離器

①增加防結(jié)焦蒸汽量。防結(jié)焦蒸汽采用二級(jí)孔板噴嘴，使噴嘴指向頂部所有靜止空間，避免沉降器頂部死角;②縮短催化劑與油氣的分離時(shí)間，減少油氣在沉降器中的停留時(shí)間，減少二次反應(yīng)，減少沉降器和旋風(fēng)分離器結(jié)焦;③加強(qiáng)保溫穩(wěn)定運(yùn)行，減少熱損失波動(dòng)，減少沉降器結(jié)焦。

3.分餾塔底及油漿系統(tǒng)

①為減少分餾塔和漿液系統(tǒng)底部結(jié)焦，應(yīng)控制以下指標(biāo)。首先，控制分餾塔底溫度不超過(guò)350℃，減少輕組分揮發(fā);控制漿液固含量不超標(biāo)，加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)蒸汽攪拌，促進(jìn)漿液流動(dòng)，避免死區(qū)結(jié)焦;②加強(qiáng)穩(wěn)定操作，避免進(jìn)料事故的發(fā)生，否則會(huì)對(duì)分餾塔底部結(jié)焦造成很大影響;③根據(jù)原料性質(zhì)，根據(jù)料漿密度調(diào)整反應(yīng)深度，確定出漿量，以減少油漿系統(tǒng)結(jié)焦。

四、結(jié)束語(yǔ)

在分析總結(jié)催化裂化裝置常見(jiàn)結(jié)焦部位結(jié)焦原因的基礎(chǔ)上，提出了有針對(duì)性的解決方案，對(duì)提高催化裂化裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有一定的指導(dǎo)意義。煙氣輪機(jī)是重油催化裂化裝置能量回收系統(tǒng)的核心設(shè)備，也是煉油化工生產(chǎn)裝置中節(jié)能效果最明顯的大型裝置。

參考文獻(xiàn)

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