張偉

（中國(guó)石油哈爾濱石化公司）

摘 要：本文主要以某商家生產(chǎn)的重油催化裂化裝置作為主要論述對(duì)象，該設(shè)備的裝置原料主要是以海洋重質(zhì)環(huán)烷基渣油為主。相關(guān)人員在對(duì)重油進(jìn)行加工的過(guò)程中，生焦量大概占據(jù)進(jìn)料量的一小部分，并且會(huì)受到各種因素產(chǎn)生的影響，有時(shí)候所帶帶來(lái)的影響會(huì)給裝置的順利運(yùn)作帶來(lái)不利影響。基于此，從以下幾個(gè)方面對(duì)重油催化裂化結(jié)焦的原因進(jìn)行分析，并且依據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)提出恰當(dāng)?shù)奶幚硎侄?，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。

關(guān)鍵詞：重油催化裂化；沉降器；霧化蒸汽；結(jié)焦；原因

某商家生產(chǎn)的重油催化裂化裝置是在近幾年開(kāi)始使用的，反應(yīng)器的安裝是采取同軸的方式進(jìn)行布置的，系統(tǒng)的總體高度大概為57m，并采取器內(nèi)再生燒焦的形式。對(duì)于旋分器的出口來(lái)說(shuō)，是不具有水平擋板的，沉降器的上面一般都會(huì)安有防焦蒸汽。提升管的整體長(zhǎng)度大概為44m，設(shè)置適量的油噴嘴。在實(shí)際加工的時(shí)候，裝置如果是在順利生產(chǎn)的時(shí)候所生成的焦量通常是接近10%的進(jìn)料量，會(huì)在某種程度上受到不同環(huán)境帶來(lái)的影響，有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)焦塊的情況，從而對(duì)設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的危害。

1 焦塊的外觀特性及產(chǎn)生方式

1.1 焦塊的外觀特性

根據(jù)焦塊的外觀特性，可把焦劃分為軟焦和硬焦兩類(lèi)。軟焦表面為黑灰色，焦塊松散，易粉碎，含有大量催化劑顆粒，焦塊內(nèi)部呈層狀結(jié)構(gòu)，含有空隙部分，焦的主體是催化劑顆粒。軟焦多發(fā)生在沉降器內(nèi)壁、旋風(fēng)分離器外壁等油氣流速較低或相對(duì)靜止的區(qū)域。裝置檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉降器旋分料腿全部被焦包裹，直徑增加了近2倍。結(jié)焦主要為軟焦，軟焦在沒(méi)有空間約束的條件下，可以形成尺寸很大的焦塊。若在結(jié)焦過(guò)程中，油氣液滴的量逐漸增大并沉積，則軟焦會(huì)趨于硬化。軟焦的結(jié)焦量很大，也是危害最大的一種焦。

1.2 焦塊的產(chǎn)生方式

根據(jù)焦的產(chǎn)生方式，可以劃分為以下4類(lèi)：（1）催化焦：烴類(lèi)在催化劑活性中心上反應(yīng)時(shí)生成的焦，其氫/碳質(zhì)量比較低，約為0.4。（2）附加焦：原料中的生焦前身物（主要是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等高沸點(diǎn)、稠環(huán)芳烴化合物）在催化劑表面或其他表面上脫氫縮合反應(yīng)生成的焦。（3）可汽提焦：也稱(chēng)劑/油比焦，在汽提器內(nèi)因汽提不完全而殘留在催化劑上的重組分烴類(lèi)生成的焦，其氫/碳比較高?？善峤沟牧颗c汽提器的汽提效率、催化劑的孔結(jié)構(gòu)狀況等因素有關(guān)。（4）污染焦：重金屬沉積在催化劑的表面上，促進(jìn)油氣脫氫縮合反應(yīng)而產(chǎn)生的焦。

重油催化裂化裝置原料的摻渣比基本保持在70%以上，原料性質(zhì)見(jiàn)表1。從原料性質(zhì)可以看出，原料相對(duì)密度大，殘?zhí)恐蹈哌_(dá)8%以上，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)均較高，芳烴達(dá)到了30%以上，是典型的海洋重質(zhì)環(huán)烷基催化料。而膠質(zhì)中的芳碳約85%～92%轉(zhuǎn)化為焦炭，提升管內(nèi)油劑混合溫度在550℃以下，因此重油噴在催化劑表面時(shí)不能完全汽化，部分以液相形式存在，為結(jié)焦提供了前提條件，膠質(zhì)和瀝青是比重芳烴更重的餾分，含有5個(gè)以上芳環(huán)，屬于稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)，在高溫反應(yīng)過(guò)程中主要是脫氫縮合反應(yīng)生成焦炭，本裝置結(jié)焦應(yīng)以附加焦為主。

2 結(jié)焦產(chǎn)生的原因及改進(jìn)措施

2.1嚴(yán)格控制噴油時(shí)機(jī)

以往催化裂化裝置開(kāi)工時(shí)，提升管?chē)娪蜁r(shí)機(jī)主要是以提升管反應(yīng)溫度為參照，即達(dá)到550℃時(shí)啟動(dòng)進(jìn)油程序。此時(shí)容易出現(xiàn)提升管溫度與沉降器溫度不一致的情況，造成原料噴入后，催化劑熱量被原料及霧化蒸汽吸收進(jìn)入沉降器，致使沉降器溫度降低，反應(yīng)后油氣中的重組分就會(huì)冷凝黏附在沉降器內(nèi)結(jié)焦。經(jīng)嚴(yán)格控制后，開(kāi)工時(shí)催化劑循環(huán)流化，當(dāng)達(dá)到噴油溫度（550℃）時(shí)，盡量將溫度維持一段時(shí)間后再噴油，確保整個(gè)系統(tǒng)溫度恒定。從提升管開(kāi)始噴油一直到正常進(jìn)料量，始終保持出口溫度高于正常生產(chǎn)時(shí)的溫度。

2.2 提高霧化蒸汽品質(zhì)

由于催化裂化是屬于氣固接觸反應(yīng)，這樣就促使催化原料所具有的高沸點(diǎn)組分實(shí)現(xiàn)不了全部氣化的目的，這種情況會(huì)在提升管上面出現(xiàn)“濕催化劑”的情況，逐漸發(fā)生結(jié)焦的情況。產(chǎn)生這種現(xiàn)象除了與噴嘴的種類(lèi)及其安裝方面的因素之外，還和霧化蒸汽質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。相關(guān)人員在對(duì)裝置改造的前期階段，所選擇的霧化蒸汽主要來(lái)源于1.0MPa低壓蒸汽管網(wǎng)，而溫度一般控制在大概215%的范圍。因?yàn)樵谡麄€(gè)場(chǎng)子中所具有的低壓蒸汽管網(wǎng)會(huì)頻繁出現(xiàn)波動(dòng)的情況，這樣就不能確保霧化蒸汽壓力。當(dāng)經(jīng)過(guò)改造完成以后，霧化蒸汽主要采取的是低壓蒸汽，這樣可以確保蒸汽壓力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能，并且霧化蒸汽所產(chǎn)生的溫度應(yīng)當(dāng)要比預(yù)熱溫度要高出10%左右，與此同時(shí)相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)將所得到的增氣量提高到進(jìn)料量相近8.5%的范圍內(nèi)。通過(guò)上面描述的進(jìn)行調(diào)整以后，就可以清楚的看到提升管里面出現(xiàn)結(jié)焦的情況不多，較好的說(shuō)明該方法可以有效的對(duì)發(fā)生結(jié)焦的情況起到遏制的作用。

2.3 縮短沉降器停留時(shí)間

油氣與催化劑都已經(jīng)離開(kāi)提升管以后，再進(jìn)入到相應(yīng)的沉降器以后，油氣倘若無(wú)法在第一時(shí)間引出有關(guān)反應(yīng)終止以后，其在沉降器里面處于停留的狀態(tài)會(huì)不間斷初選熱裂化反應(yīng)，與此同時(shí)油氣停留的時(shí)間較長(zhǎng)的話，那么會(huì)致使重油液滴黏壁出現(xiàn)較大的概率，從而產(chǎn)生結(jié)焦的概率就會(huì)增加。當(dāng)前，在該裝置中，是在操作的時(shí)候加以控制，并依據(jù)氣壓計(jì)所產(chǎn)生負(fù)荷的狀況最大程度避免出現(xiàn)過(guò)大的反應(yīng)壓力，確保反應(yīng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的差壓保持在40～45kPa的范圍內(nèi)即可。下一步主要采取國(guó)內(nèi)外新型技術(shù)從而盡可能減少停留時(shí)間，避免結(jié)焦情況的出現(xiàn)。

2.4 其他改進(jìn)措施

相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將沉降器防焦蒸汽量都是從以往設(shè)計(jì)的800kg/h逐漸轉(zhuǎn)變成1000kg/h，與此同時(shí)將防焦蒸汽溫度加以提升，減少流量過(guò)小而致使蒸汽噴嘴出現(xiàn)堵塞的情況，及其蒸汽和油氣之間所產(chǎn)生的溫差情況，減少出現(xiàn)油氣冷凝的情況。這時(shí)候相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)采取干氣亦或是蒸汽混合預(yù)提升手段，能夠在相關(guān)高活性分子篩上得到反應(yīng)，避免減少焦炭及其干氣產(chǎn)生的效率，提高目的產(chǎn)品質(zhì)量，與此同時(shí)相關(guān)的鎳等金屬還起到了鈍化的作用。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于催化裂化裝置來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生結(jié)焦的因素存在諸多種，利用對(duì)某公司生產(chǎn)出來(lái)的0.8Mt/a重油催化裂化裝置所出現(xiàn)的結(jié)焦情況進(jìn)行了研究，并找出了問(wèn)題所在，從而采取恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行了處理。主要采取了諸多處理手段，例如穩(wěn)定操作、提高防焦蒸汽量質(zhì)量等。當(dāng)采取以上措施以后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)作，沉降器出現(xiàn)結(jié)焦的次數(shù)明顯降低，較好的說(shuō)明了以上這些措施都能夠在某種程度上抑制沉降器出現(xiàn)結(jié)焦的概率。

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