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(tǒng)結(jié)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(zhì)化，劣質(zhì)化，同時(shí)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(huán)系統(tǒng)的操作，因油漿組成的變化使重油催化油漿系統(tǒng)結(jié)焦問題越來越嚴(yán)重。中海石油中捷石化有限公司通過對(duì)兩套重油催化裂化裝置油漿系統(tǒng)操作參數(shù)的優(yōu)化，解決了油漿系統(tǒng)結(jié)焦問題，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期運(yùn)行。

重油催化裂化；分餾塔油漿系統(tǒng)；結(jié)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(zhì)改變，原料的密度，殘?zhí)?，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(yīng)溫度高，苛刻度大，劑油比大，油漿組成中的膠質(zhì)，瀝青質(zhì)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(huán)芳烴和稠環(huán)芳烴。

(4)油漿粘度上升，結(jié)焦的可能性更大。

(5)受固體含量的影響，油漿系統(tǒng)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(tǒng)結(jié)焦的可能性增大。

2 油漿系統(tǒng)出現(xiàn)的問題及分析

2.1 分餾塔底及油漿系統(tǒng)結(jié)焦

催化裂化反應(yīng)器出來的油氣是過熱狀態(tài)進(jìn)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(jìn)行精餾操作的，所以催化分餾塔在其進(jìn)料段必須設(shè)一級(jí)脫過熱段與洗滌段，使反應(yīng)油氣達(dá)到一定的飽和狀態(tài)并洗去攜帶的催化劑顆粒，油漿脫過熱段的運(yùn)行好壞直接影響裝置的運(yùn)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(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)6～10min，由此可見催化分餾塔底最有結(jié)焦可能。近年來出現(xiàn)此類問題的裝置因部分或全部管線、換熱器、蒸汽發(fā)生器結(jié)焦，而被迫停工；或使油漿系統(tǒng)結(jié)焦，油漿循環(huán)量下降，造成油漿返塔量不足，加重塔盤的結(jié)焦或不完全脫過熱，破壞熱平衡使裝置波動(dòng)，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(tǒng)結(jié)焦的因素，包括油漿性質(zhì)、分餾塔底溫度、催化劑含量、油漿在高溫區(qū)的停留時(shí)間和管線線速以及油漿的黏度。關(guān)于油漿粘度日常生產(chǎn)中不作為控制指標(biāo)，但油漿黏度卻直接影響系統(tǒng)的結(jié)焦，造成油漿黏度增加的原因，是其組成的變化，高黏度物質(zhì)加速了結(jié)焦過程。另外高黏度的油漿可以?shī)A帶更多的顆粒物質(zhì)，形成結(jié)焦的核心加速結(jié)焦的過程；高黏的油漿可加大邊界的滯流層，導(dǎo)致邊壁結(jié)焦。

2.2 油漿系統(tǒng)循環(huán)量不足

本裝置油漿設(shè)計(jì)循環(huán)量270t/h。實(shí)際循環(huán)量如表1。

表1 油漿系統(tǒng)實(shí)際循環(huán)量

由表可以看出油漿循環(huán)量偏低,發(fā)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(jié)焦的主要因素,油漿中的催化劑沉積在管束中,形成結(jié)焦顆粒中心,造成油漿發(fā)汽換熱器的頻繁切換。

3 重油催化油漿系統(tǒng)的優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)結(jié)焦，選擇合適的操作條件至關(guān)重要。

3.1 分餾塔底溫度的優(yōu)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(fā)生聚合反應(yīng)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(tǒng)的結(jié)焦速度。

3.1.1 通過調(diào)節(jié)反應(yīng)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(duì)密度相同時(shí)，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(shí)，反應(yīng)深度對(duì)油漿的組成影響最大，因此通過提高反應(yīng)深度可以降低分餾塔底溫度。

在分餾塔的實(shí)際操作中，提高反應(yīng)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(diào)節(jié)塔底溫度，但是由于下返塔流量計(jì)已滿量程(最高60t/h)，一般只作微調(diào)；塔底溫度也可根據(jù)實(shí)際情況隨反應(yīng)深度來調(diào)節(jié)，一般由反應(yīng)溫度、再生溫度、催化劑活性等調(diào)節(jié)。

3.1.2 根據(jù)油漿密度的變化調(diào)節(jié)塔底溫度

油漿密度可趨勢(shì)性地反映其組成的變化，當(dāng)油漿密度較低時(shí)，說明油漿中稠環(huán)芳烴含量下降，可適當(dāng)提高塔底溫度，當(dāng)油漿相對(duì)密度>1.0時(shí)，其稠環(huán)芳烴含量較高，溫度相對(duì)較高時(shí)，易導(dǎo)致稠環(huán)芳烴縮合結(jié)焦，應(yīng)嚴(yán)格控制塔底溫度不大于345℃。

油漿近期密度數(shù)據(jù)見表2。

表2 油漿近期密度數(shù)據(jù)

有以上數(shù)據(jù)可以看出，本裝置油漿性質(zhì)已經(jīng)很差，必須保證一定的油漿外甩量，盡可能油漿不回?zé)挕?/p>

3.2 調(diào)節(jié)油漿循環(huán)量

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

表3 近期油漿循環(huán)量表(計(jì)算值)及油漿發(fā)汽油漿出口線速

本裝置油漿下返塔管線設(shè)計(jì)太細(xì)，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(shí)切斷專用。

3.2.1 縮短油漿在分餾塔底的停留時(shí)間

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

3.2.2 保證油漿蒸氣發(fā)生器，換熱器管線內(nèi)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(xì)碎狀的焦?fàn)钗镔|(zhì)會(huì)在管壁上沉積，加快管束的結(jié)交與堵塞。因此換熱器的管束內(nèi)油漿的流速一定要達(dá)到設(shè)計(jì)值1.2～1.4m/s，同時(shí)也可在泵入口管線上裝過濾網(wǎng)，防止細(xì)碎狀的焦?fàn)钗镱w粒進(jìn)入換熱器管束內(nèi)。

3.2.2.2 油漿的蒸氣發(fā)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(fā)汽的溫控來調(diào)節(jié)，而發(fā)汽的溫控系統(tǒng)包括冷流控制閥與熱旁路控制閥，這種調(diào)節(jié)手段雖較為方便有效，但在實(shí)際操作中，如果為提高人字擋板氣相溫度，便將冷流閥關(guān)死，即使表面上油漿循環(huán)量沒有多大變化，但進(jìn)入換熱器的油漿流量卻下降，而旁路流量增大，使油漿在發(fā)汽管束中的流速下降，導(dǎo)致發(fā)汽管束堵塞。前段時(shí)間，我車間的一臺(tái)發(fā)汽堵塞便是由冷流控閥調(diào)節(jié)過度造成，現(xiàn)熱旁路業(yè)已停用。因此采用油漿循環(huán)量取代發(fā)汽溫控系統(tǒng)流速調(diào)節(jié)一號(hào)板溫度，這樣可以保證油漿蒸汽發(fā)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(jié)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?zé)挕Ｓ捎诖呋瘎╊w粒的吸附作用，給油漿液滴聚結(jié)提供了核心，也為多環(huán)芳烴的聚合反應(yīng)提供了結(jié)焦核心，但是任何最好的設(shè)備也不能完全阻止催化劑從反應(yīng)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(dāng)?shù)膶⒂蜐{中濃縮的多環(huán)芳烴與催化劑排出系統(tǒng)，對(duì)保持裝置熱平衡穩(wěn)定和防止結(jié)焦，減少生焦均有好處。

(2) 搞好反應(yīng)的平穩(wěn)操作，保證旋分分離器的分離效果。

3.2.2.4 增加臨時(shí)油漿返塔線

為了提高油漿循環(huán)量，從油漿發(fā)汽出口引出一臨時(shí)線至事故旁通返塔線,進(jìn)入分餾塔底。油漿循環(huán)量明顯提高，塔底溫度明顯下降，油漿發(fā)汽量明顯上升。統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 增加臨時(shí)油漿返塔線后油漿循環(huán)量及塔底溫度

3.3 油漿系統(tǒng)加阻垢劑

加阻垢劑是行之有效的措施。在油漿系統(tǒng)中加阻垢劑，防止與清除油漿系統(tǒng)的結(jié)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(jìn)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(qū)、死區(qū)，阻止催化劑顆?；蚱渌〗沽Ｔ谙鄬?duì)平坦的區(qū)域內(nèi)沉積，防止產(chǎn)生流動(dòng)死區(qū)。另外循環(huán)返塔的油漿溫度低，攪拌油漿也在這一緩慢區(qū)造成了局部較低溫度，也有利于防止該區(qū)域焦碳的生成。

4 結(jié)束語(yǔ)

重油催化裂化油漿系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，關(guān)系到產(chǎn)品分布，裝置經(jīng)濟(jì)效益的增加，以及能耗的降低，是提高裝置技術(shù)水平的組成部分。油漿系統(tǒng)結(jié)焦威脅裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，必須認(rèn)真對(duì)待。

2017-09-27

張利廣(1978—)，河北滄州人，工程師，主要從石油化工規(guī)劃研究。

TE624.41

A

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

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