催化裂化裝置加工常壓渣油的長周期運行要點及對策

趙振華，郭翠翠，徐英志，劉大闊，范大申，王振南

(青島惠城環保科技股份有限公司，山東 青島 266500)

催化裂化是煉油行業十分重要的二次加工工藝，為燃料型煉油廠提供80%的汽油及30%的柴油產品[1]，對于煉化一體化煉廠作為“橋梁裝置”提供了超過40%的丙烯。催化裂化工藝原料來源較寬泛，但隨著原油進口指標的開放及加氫預處理工藝的興起，以常壓渣油為原料的裝置已經很少，河南某煉油廠催化裝置因地域因素及效益情況考量，目前仍以常壓渣油為催化裝置主要原料。

催化裂化裝置作為煉油板塊效益最好的裝置，運行周期的長短直接影響生產計劃及經濟效益。原料油性質對催化裝置長周期運行具有重要影響。本文通過河南某煉油廠催化裝置以常渣為原料投產以來的運行情況，考察催化裂化裝置加工常壓渣油的長周期運行要點及對策。

1 裝置概況

1.1 裝 置

河南某煉油廠的催化裝置是上海河圖設計院設計的兩器同軸雙提升管工藝，設計加工量1 Mt·a-1，2016年3月一次開車成功，后因市場變化將輕油提升管停用。原料來自一套3 Mt·a-1的常壓裝置的常壓渣油。

1.2 原料油性質

常壓裝置塔底渣油即催化原料油，其性質見表1。

表1 原料油性質Table 1 Properties of feedstock oil

由表1可以看出，原料中重油組分含量高，飽和分長期維持50%以下，裂解難度大；殘碳與膠質含量高顯示原料油易結焦；金屬鎳、釩和鐵含量均超過20 mg·kg-1，同時堿性氮高于1 000 mg·kg-1，對催化劑性能造成不可逆的影響，嚴重時造成催化劑中毒；高硫、高鹽會加速設備及管線腐蝕，加重后續產品精制與環保系統的調控壓力[2]。

2 裝置運行

2.1 反應系統

(1) 原料油霧化效果。鑒于原料油性質較重，經過操作摸索在原料預熱溫度220 ℃情況下，提升管原料油霧化蒸氣使原料比例維持6%以上，目的是提高油劑接觸效果，保證反應充分的前提下減少生焦。

(2) 維持較高的油劑接觸溫度。原料油噴嘴前溫度控制在670 ℃以上，高油劑接觸溫度有利于重油氣化及反應效果，可減少生焦。

(3) 沉降器結焦較重，停工清焦任務重，是制約長周期運行的重要節點。一方面焦子會干擾溫度、壓降等儀表工況，另一方面前期運行中出現過焦塊脫落堵塞旋分料腿造成跑劑，焦塊卡塞汽提段致下料不暢等事故。

2.2 再生系統

(1) 再生器燒焦負荷大。常渣作原料，其性質重且生焦量大，目前外取熱產汽量已達高限，再生器床層溫度690 ℃以上，這也是制約加工量進一步提高的因素。

(2) 再生器尾燃重。由于再生器燒焦負荷過大，在加、卸劑或床層流化有所波動時稀相經常發生尾燃超溫，超溫720 ℃以上一定時間易造成再生器旋分等內構件的蠕變及開焊，這也是影響長周期運行的重要隱患[3]。

(3) 煙機入口超溫影響長周期運轉。再生器燒焦溫度高且時常尾燃的情況造成煙機入口溫度維持690 ℃以上，長時間超溫會造成煙機內構件材質疲勞及蠕變，同時超溫也為結垢創造了條件，嚴重影響煙機運行周期。

2.3 油漿系統

原料油中的多環芳烴、金屬及腐蝕性硫化物在油漿中形成聚集，因此油漿較劣質，油漿系統成為較容易出現問題的節點。

(1) 油漿系統易結焦，油漿換熱設備易堵塞[4]。(2) 油漿腐蝕性強，油漿管線及法蘭多處出現滲漏，油漿蒸氣發生器易出現腐蝕內漏情況。(3) 油漿固含量高，分析數據高于10 g·L-1，但油漿灰分較正常，表明油漿中除去催化劑細粉等雜質外還有很大一部分膠質及瀝青質粘附，加重了油漿的結焦與磨損能力[5]。

2.4 對催化劑影響

常壓渣油金屬元素含量高，堿性氮含量高，對催化劑性能破壞明顯，該裝置催化劑中毒時平衡劑性質如表2所示。由表2可見，平衡劑中Ni含量超過7 000 mg·kg-1，V含量超過6 600 mg·kg-1，同時平衡劑活性降至60.3%，對于重油催化裂化而言此平衡劑性質已達到中毒[6]。

表2 催化劑中毒時平衡劑性質Table 2 Properties of equilibrium catalyst when catalyst was poisoned

3 調整及對策

結合裝置投產以來遇到的生產案例以及部分調整、優化措施，提出針對單煉常渣的催化裝置延長運行周期的部分對策。

(1) 優化原油性質嚴控原油進廠質量監管。常壓渣油直接進入催化裝置，所以原油性質的好壞直接關系到催化裝置生產狀況的穩定與否。

(2) 優化常壓裝置電脫鹽工藝[7]。為了降低原油高鹽量對后續裝置運行的影響，該廠常壓裝置建設有兩套電脫鹽，平時一開一備，原油鹽含量超高時兩套串聯使用，提高脫鹽率。

(3) 針對反應系統結焦問題，除提高霧化效果及油劑接觸溫度，還應在開工或進料前著重關注沉降器溫度不低于460 ℃；設置切進料自保原料油比催化劑延遲(3～5)s，減少重油組分凝析，重油凝析是反應系統結焦初始階段的“溫床”[8]。

(4) 優化再生器流化狀況。目前該裝置輕油提升管系統停用，再生器床層流化偏流，燒焦不均勻的情況突出，因此主風分布管需要重新設計以優化床層流化均勻，減輕尾燃的發生。

(5) 定期進行平衡劑置換。針對催化劑中毒的情況，目前最有效且經濟的方法是在系統平衡劑金屬含量超標時，采用性質良好的外購平衡劑進行大量置換，可以迅速緩解催化劑中毒造成的影響，恢復產品分布。

(6) 油漿系統材質升級。油漿系統結焦及腐蝕，除調控反應深度保證一定油漿外甩，且維持油漿密度低于1 100 kg·m-3外，設備及管線材質升級是維持長周期的有效方法。

4 結 論

通過河南某煉油廠催化裝置以常渣為原料投產以來的運行情況，總結常渣作為原料限制裝置長周期運行的要點，提出了防結焦、降尾燃和保油漿系統等積極對策，有利于挖掘催化裝置長周期運行的潛能，提高經濟效益，經過生產驗證，這些方法行之有效，為其他重油催化裝置長周期運行提供參考。