石化企業催化裂化裝置結焦原因及解決對策研究

摘 " " "要：催化裂化裝置對我國石油產業而言非常重要，存在結焦現象，嚴重影響著安全生產活動。通過對于焦塊的整體形態以及其構成因素進行分析，催化劑不足、相關原料油處理不當、重組分冷凝等都是導致結焦的重要因素。因此，為了有效對催化裂化裝置結焦原因進行認知，就需要結合工程的實際情況，開展有效的討論，闡述催化裂化裝置的基本概述，分析結焦的危害以及形成原因，研究如何通過合理有效的方式，在實際使用中，降低催化裂化裝置結焦所帶來的安全危害。

關 "鍵 "詞：石油化工；催化裂化裝置；結焦原因；對策分析；研究分析

中圖分類號：TE624 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）07-1006-03

催化裂化裝置在煉油過程中，其需要保持長時間運行。因此，其運行周期以及運行效率是我國煉油企業最關注的重點問題之一。在催化裝置運行當中，一般而言在發達國家，催化裂化裝置在運行周期當中，通常可以保持3～5年。而我國國內，因其技術原因，約有90%以上的催化裂化裝置無法有效達成使用壽命，甚至部分催化裂化裝置僅能維持1～2年左右。在對出現損壞催化裂化裝置原因分析中，可以得知其結焦是影響我國催化裂化裝置運行的重要阻礙。就大部分煉油企業進行分析，結焦問題是企業必須解決的重點問題。延長催化裂化裝置，并根據其生產周期進行設置，可以保障各煉油企業解決發展目標，完成催化裂化裝置的有效增長。根據實際過程，對出現結焦的具體部位、形態、相關組成等因素考量。歸納結焦機理，提出相應的減緩措施，以避免在運轉過程中，沉降器發生結焦，影響運轉效率，干擾相關的運轉效果。

1 "催化裂化概述

想保障對催化裂化裝置出現結焦的原因進行有效的解決，就必須對催化裂化形成認知。對于煉油企業，就煉油過程而言，催化裂化是必備基礎。通過催化劑，可以使重質油發生裂化反應，并轉化為所需能源。例如，重質油通過裂化反應后，其自身可以轉變為汽油或柴油。同時，在催化劑的影響下，其很有可能釋出天然氣。在催化過程中，其大分子烴類在催化劑熱作用下，其自身將會發生一定的裂化反應。在裂化中，我國整體的工藝目前已經得到了有效優化，其采用兩種方式進行加工。對比以往的工藝技術，合成酸鋁催化劑可以對石油進行二次加工，起到有效的發展。此外，我國目前也廣泛采用無定型硅酸鋁型，在固化中，使用低活性催化劑，以保障整體煉油流程行之有效。在高溫以及催化劑的作用下，重質油可以形成化學反應，自身出現分解異構縮合。與熱裂化相比，其產油效率極高，且安全、穩定性較好，在裂化過程中，還可以產液化氣，可以起到一舉多得的作用。

2 "催化裂化裝置結焦的部位以及原因

2.1 "結焦的部位

1）提升管進料噴嘴。在催化過程中，其通過提升管內噴嘴上方的內部管壁經常出現使用結焦，嚴重時如不經過有效處理，將會造成提升管內內徑變細，對于部分裝置內心而言，其原有內徑900 mm，結焦之后，變成300 mm，直接減少600 mm。減少的面積降低了產能，影響了催化劑的循環量。同時，如不有效處理，不僅影響裝置內徑，還會使其裂化催化裝置產生停產。提升管噴嘴結焦，一般分布于噴嘴正上方，附著在提升管內壁。焦塊成分包含油膠，內部有分層。

2）頂旋內筒翼閥。在使用流程中，針對于頂旋內筒、翼閥等，其經常在使用中會出現結焦現象。

3）頂旋升氣管外壁。就頂旋升氣管外壁進行分析，其作為最容易結焦的場所，其結焦量雖然不大，但整體危害極重。頂旋升氣管外壁的焦塊呈月牙狀，牢固的附著在升氣管外壁，均為硬焦，且催化劑含量較低。在頂旋升氣管外壁結焦發生生產波動時，很容易造成焦塊脫落，堵塞料腿或翼閥，對裂化催化裝置的運行產生嚴重安全威脅。

4）沉降器內壁以及相關的內部構件。沉降器內壁以及沉降器的內部構件在使用過程中，極容易發生結焦。一般而言，在催化裝置當中，沉降器內部含有大量焦塊，焦塊沉降時，將會導致沉降器內部形成焦粉。當結焦過多時，其沉降器上的焦粉層最高可達400 mm厚度。沉降器內部所有能懸掛焦粉的部位均出現結焦現象。焦塊質地極硬，且難以清除。沉降期內部發生較大的溫差變化，這些焦塊很容易出現斷裂、脫落，堵住待生斜管入口，使其再生催化劑循環量不足，出現循環量下降或中斷的行為。

2.2 "結焦原因

對目前催化裂化裝置結焦的根本原因進行分析，可以得知在運轉過程中，其原料物化以及汽化不良。在進行催化裂化反應時，產生了大分子芳烴的縮合以及其聚合反應。催化裂化在高溫情況下，其與整體的現場環境進行了一定程度的連接，導致存在不同程度的融合。就催化裂化裝置運行程度而言，結焦現象是催化裂化裝置的必然存在結果，對于某些特殊部位，催化裂化出現冷凝沉積。在高溫下，很容易出現長時間停留，而產生縮合生焦。目前，造成結焦因素主要有以下三類。

1）原料物質的性質。原料的重質性質是導致沉降器結焦的的根本原因和本質因素，如其物料的霧化效果不足，導致焦油中含有一定成分的重組分。在高溫的條件下無法有效的實現汽化，導致存在一定的重金屬成分，加劇原料脫氫及縮合反應的進行，從而導致整體反應結焦傾向的發生。

2）反應器反應過程中的溫度和壓力因素。

3）在使用流程中，針對于頂旋內筒、翼閥等，其經常在使用中會出現結焦現象。針對使用過程中所出現的結焦現象，需要分析其出現結焦現象的具體原因。在頂層內筒靠近料腿出口內部，其部分裝置并沒有設計襯底，料腿出口也未能設置固定開口。在使用中，部分裝置甚至未能夠設定斜板。斜板可以防止催化劑掉落至沉降器內部，降低整體的使用效率。由此可見，在使用過程中，如此類裝置未能夠設置斜板以及相應的料腿間距。在使用中，當其結焦到達一定程度后，其必然會產生斷裂現象，使沉降期內部明顯下降。且部分焦塊與金屬膨脹系數將會產生差異，封堵料腿出口。如不有效處理，當相關的處理裝置恢復劑量后，其將會出現沉降器催化劑跑劑現象，切斷整體劑量流程，影響工程效率[3-4]。

3 "對其反應系統的整體防焦措施

3.1 "提升管

對提升管系統結焦處理而言，整體的流程較為簡單，可以在工程開工過程中，對提升管上部注入一定的急冷劑。在提升品質基礎上，保障提升管出口溫度不變，以提升原料噴嘴處的溫度，使劑油比升高。對于其部分含重油的裝置，以保證原料得到更多熱量，加強其原料的霧化效果，以減少油料中其余成分的含量。在使用終止劑的基礎上，可以靈活調整其劑油比，改善重質油品的質量以及初始反應條件，同時可以減少大分子芳烴熱縮結合，同時可以降低其烯烴、二烯烴的熱化反應，全面降低其縮合生焦流程。就其提升管的使用規則進行全面制定，以保障提升管可以有效的完成防焦處理[5-6]。

3.2 "沉降器內部以及旋風分離系統

就沉降器內部以及旋風分離系統而言，在設備檢修中，需要根據其封閉罩外區域進行有效的清焦，以保障其平衡管可以有效設定。對其內部焦炭清除完畢后，使旋風料腿在排料過程中，夾帶的油氣可以通過平衡管重新導入封閉灶內，降低外油氣濃度以及停留時間。對于沉降器以及旋風分離系統而言，采用此種方式，可以減少出現焦塊比例。在檢修過程中，對翼閥的結焦情況進行分析，并制定分析目錄。以時間軸的方式，記錄焦塊的整體形成原因以及狀態，以保證在焦塊合理的情況下，對其進行清焦處理。同時，也避免在清焦過程中，對閥板以及閥體出現磨損。在一定情況下，如清焦過程中，不慎損壞或清焦過程過多，使閥板出現自然磨損時，可考慮進行更換。

3.3 "油氣管線

對于油氣管線而言，其主要取決于整體的保溫機制以及其油氣管線。經過多年摸索，可以得知其油汽管線可有效控制油汽線結焦。因此，設計油汽線速應保持在35～50 m/s為宜。在控制流程里，關于油汽管線的控制，已然得到了有效的實踐。采用冷壁式設計結構，油漆管線襯里可以擁有較好的保暖效果，結焦極少。且隨著管壁少量結焦后，其保溫效果更好，結焦傾向也更低。

4 "分餾油漿系統的防焦措施

4.1 "分餾塔底

通過多次實際檢維修經驗可知，分餾塔塔底的結焦較為堅硬。針對分餾塔塔底，正對油汽大管道等部位，其作為最容易結焦的位置，必須適當提升其油漿上返塔量以及回煉油的反塔量，以保障油氣盡快脫除過熱。針對油漿蒸汽發生器結焦而言，其一般較為松軟，且循環量較小，油漿流速較緩，導致滯留層較厚。因此，針對其結焦部位，可以提升油漿循環得到解決。在油漿循環設置中，可以在分流塔底設置相關的循環機制，以實現二者的有效連接，分析整體流程。

4.2 "油漿過濾器以及換熱器

為了全面提升其油漿的整體循環量，可以在設置過濾器以及換熱器中，縮短汽油漿的整體停留時間。例如，針對油漿在分餾塔底部的停留時間進行有效設定，可以控制分餾塔的整體液位，使油漿在分離塔的停留時間以及停留流程優化。對于分餾塔溫度而言，可以大幅度減少分餾塔底以及油漿系統的結焦性，完成二者的有效增強，全面達成增長。

5 "防止結焦相關技術措施

5.1 "設置相關的工藝流程，優化后續的操作條件

在整體工藝流程當中，可以在針對結焦裝置生產以及停工檢修期間，將清焦工作作為裝置檢維修和安全巡檢管理工作的重點。在清焦工作執行當中，加大整體的清焦力度，根據相關設備的使用情況，完成質量的有效把關。以保障對結焦部位認真清除，杜絕其松動焦塊產生。在開工過程中，控制其反應壓力，減少有效波動。在相關系統當中，以保證其平穩增大，在處理相關事故以及切斷進料時，關閉所有進料噴嘴，防止催化劑出現帶油情況。在事故狀態下，及時減少其油料回煉量，以控制適宜的反應溫度[7-9]。

5.2 "減輕油焦塊的產生，保證工程工期

在工程工期中，減少油焦塊產生，可以保障在后續工程開展過程當中，有效的設置其防焦塊格柵。通過防焦塊隔柵，在生產時，便可以防止油焦塊突然脫落，導致催化劑循環受阻[10-12]。在減輕焦塊脫落控制機制當中，可以控制較高的沉降器催化劑，使其整體的產量減輕。在沉降器操作過程中，焦塊脫離幾率將有效降低。此外，為防止油氣出現冷凝現象，使旋分器料腿在催化劑的綜合融合下產生不良反應。在易發生油塊凝結的部位，避免結焦所帶來的開啟不靈活現象。通過處理機制，保證旋風器效率增強或不變，減輕結焦現象對裝置的不良危害。

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Study on Coking Causes and Countermeasures of Catalytic

Cracking Unit in Petrochemical Enterprises

LI Fa-Jun

（Shandong Jingyang Technology Co.， Ltd.， Binzhou Shandong 251800， China）

Abstract： Catalytic cracking unit is very important for our petroleum industry. In the process of use， according to the specific process of catalytic cracking and the actual application scenario， it can be known that coking often occurs at the location of the settler. Based on the analysis of the overall shape of coke block and its constituent factors， it is found that certain coking state often appears due to the use of catalyst in the operation of the settler. And coking occurs in related recombination condensation coking and condensation reaction coking. At present， the catalyst cannot completely vaporize the raw oil during its operation. Therefore， the catalyst is not used enough. In the reorganization， it is possible for the whole coking reaction. In addition， the related feedstock oil itself will coexist in liquid and vapor form. If not handled properly， condensation reaction will lead to the coking substance in liquid and vapor parts， affecting the overall basis of operation. In the process of catalysis， coking will occur， resulting in the relevant structure cannot be used effectively. Recombination separation and condensation is also an important factor that leads to the operation error of spinners， and serious coking problems occur in the settler. Therefore， in order to effectively understand the coking causes of catalytic cracking unit， it is necessary to carry out effective discussion combined with the actual situation of the project， and elaborate the basic overview of catalytic cracking unit. In this paper， the harm of coking and its causes were analyzed， and how to reduce the harm caused by coking in catalytic cracking unit in a reasonable and effective way in practical use was studied.

Key words： Chemical plant; Diesel oil hydrogenation; Cause of coking; Countermeasure analysis; research analysis