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        催化裂化裝置結(jié)焦問題與對策

        2013-04-02 12:05:38郭向營江紅偉中國石油化工股份有限公司洛陽分公司中國河南洛陽471012
        化工管理 2013年10期
        關(guān)鍵詞:催化裂化催化劑

        郭向營 江紅偉 (中國石油化工股份有限公司洛陽分公司(中國 河南 洛陽,471012)

        一、前言

        中石化洛陽分公司催化裂化(I)裝置原設(shè)計為年處理量200萬噸的蠟油裝置,經(jīng)過歷年改造形成年處理量140萬噸的重油催化裂化裝置,蠟油處理量不足45%。

        二、結(jié)焦問題

        2000-2001年催化裂化(I)裝置引進(jìn)UOP技術(shù)進(jìn)行反應(yīng)系統(tǒng)改造,2008年對再生器旋分器更新,由原來的14組GE型更新為12組PV改進(jìn)型,經(jīng)過系列改造后,實現(xiàn)裝置開工最長運行周期1081天,極大創(chuàng)造了效益。

        2.1、UOP技術(shù)改造及再生器旋分器更新

        2000年~2001年,引進(jìn)UOP技術(shù)將提升管由斜改直,出口由T型快分改為VSS快分、油氣分離改為Emtrol單級旋分器、催化劑汽提改為高效汽提、進(jìn)料噴嘴改為Optimix噴嘴;2008年再生器旋分器更新為12組PV改進(jìn)型高效旋分器,一級旋分器采用吊掛式以及其他相配套改造措施。

        2.2、結(jié)焦部位改變

        2.2.1 原料噴嘴

        裝置原來使用洛陽工程公司設(shè)計LPC-1鴨嘴單孔型噴嘴。一般噴嘴出口不易結(jié)焦。2001年使用Optimix噴嘴。其特點是原料油從內(nèi)管進(jìn),霧化蒸汽從側(cè)口進(jìn)環(huán)形通道。結(jié)構(gòu)采用三級霧化,目的是防止二級霧化產(chǎn)生的油滴并進(jìn)一步霧化。

        Optimix噴嘴使用第一個周期檢修發(fā)現(xiàn),4個噴嘴中有一個噴嘴出口12個小孔大部分結(jié)焦堵塞,另外一個噴嘴有3個小孔結(jié)焦堵塞;第二個周期檢修發(fā)現(xiàn)油漿回?zé)拠娮旖Y(jié)焦已經(jīng)完全堵塞,根據(jù)Optimix噴嘴特點決定停止油漿回?zé)挕?/p>

        2.2.2 噴嘴出口

        原噴嘴上部斜提升管結(jié)焦多,應(yīng)用新噴嘴后結(jié)焦較少,但形式改變成為柱狀焦。2009年檢修過程中,該處結(jié)焦較少。

        2.2.3 提升管出口快分

        UOP技術(shù)改造后,VSS快分效率高,提升管出口快分幾乎不結(jié)焦。

        2.2.4 沉降器

        改造前,沉降器結(jié)焦主要部位集中在沉降器稀相拱頂以及旋分器外壁,焦塊主要是硬塊焦,沉降器內(nèi)壁有一層2-5mm的硬焦。改造后,沉降器稀相拱頂以及旋分器外壁硬焦塊減少,沉降器催化劑料位以上的壁上有一層20mm厚的軟焦。2008年檢修過程中,沉降器旋分器升氣管外壁的結(jié)焦不多,2009年搶修檢查,發(fā)現(xiàn)4組Emtrol旋分器升氣管外壁均結(jié)有約0.4m2焦塊,最厚處100mm左右。

        2.2.5 分餾塔

        改造前后,分餾塔入口油氣管線結(jié)焦形狀是一層薄焦,由于入口大法蘭處沒有保溫,散熱量大,焦炭前身物稠環(huán)芳烴冷凝結(jié)焦,造成大法蘭處結(jié)焦較為嚴(yán)重,油氣管線入口焦約占了入口面積的一半。

        三、對應(yīng)措施

        3.1、改善原料性質(zhì)

        改善Optimix噴嘴原料性質(zhì)及霧化效果是防止噴嘴堵塞、結(jié)焦的有效手段:

        優(yōu)化原料油及油漿系統(tǒng)的過濾器,改善過濾效果,根據(jù)過濾器差壓及時切換,防止大塊雜質(zhì)進(jìn)入噴嘴。

        裝置原料常壓渣油性質(zhì)逐年變重,粘度大,為保證霧化效果,原料油預(yù)熱溫度由195-200℃提高到220-225℃,經(jīng)常保持在205℃以上。

        3.2、預(yù)提升氣優(yōu)化

        UOP公司的預(yù)提升技術(shù)是在提升管底部用稀釋劑對再生催化劑進(jìn)行預(yù)加速、使催化劑的密度降低,這樣從進(jìn)料噴嘴噴出的油滴就能穿透催化劑覆蓋整個提升管截面,達(dá)到良好的劑油混合效果,使油滴得到良好的汽化,從而獲得較好的產(chǎn)品分布。操作過程中,通過優(yōu)化預(yù)提升氣,蒸汽對原料油比例基本控制在2w%,注入一定提升干氣量,預(yù)提升段線速保持4.5-6m/s。干氣中H2將催化劑的NiO或NiO2還原成金屬鎳后,容易聚集在一起,起到了鈍化作用;V2O5被還原成V2O3或偏釩酸后,也會失去破壞作用1。催化劑的重金屬污染減輕,焦炭前身物稠環(huán)芳烴量減少,從而起到了改善反應(yīng)選擇性的作用。

        3.3、熱裂化反應(yīng)

        提升管出口溫度測量點由快分出口移至沉降器集氣室出口(見圖1)。為了獲的高輕油收率,提高了反應(yīng)深度,同時回?zé)挶容^大,再生器密相床層溫度高,相應(yīng)熱裂化反應(yīng)趨勢加重。

        由于反應(yīng)溫度測量位置在改造中進(jìn)行移位,與改造前相比,相同的反應(yīng)溫度,熱裂化程度加深,導(dǎo)致干氣產(chǎn)量增加(見圖1)。

        3.4、優(yōu)化進(jìn)料

        優(yōu)化催化裂化裝置原料油性質(zhì),2006年,一套催化裂化最高蠟油比例達(dá)到47.53%,在平衡催化劑總金屬含量23000g/g以上時,仍保持焦炭產(chǎn)率9.63%,干氣產(chǎn)率2.19%,油漿產(chǎn)率1.63%的良好產(chǎn)品分布。

        3.5、沉降器結(jié)構(gòu)

        通過設(shè)計改造優(yōu)化沉降器防焦蒸汽空板,增大蒸汽量,減少油氣進(jìn)入旋分器以上拱頂盲區(qū)積聚結(jié)焦。

        3.6、科學(xué)合理加劑

        這里的劑料不僅包括催化劑還包括鈍化劑等其他輔助劑。平穩(wěn)均勻添加催化劑有利于催化劑平穩(wěn)置換,提高催化劑利用效率;而鈍化劑的科學(xué)合理使用,對于減少結(jié)焦更有重要意義。經(jīng)過一系列調(diào)整,催化劑污染有了較大改善。

        四、應(yīng)用效果

        4.1、噴嘴

        原料油預(yù)熱溫度提高,有助于改善霧化效果;原料油及油漿過濾系統(tǒng)優(yōu)化運行后,原料油中大顆粒雜質(zhì)減少,能夠避免噴嘴的孔堵塞、結(jié)焦。UOP設(shè)計原料油霧化蒸汽量由對原料1.5-2W%,實際操作中提高到3.5W%,生焦量由原來的6.7%(計算值)降低至4.8%。對于催化裂化(I)典型的原料性質(zhì)(常壓渣油、減壓蠟油和溶劑脫瀝青油等混合原料),霧化蒸汽量提高到3-3.5 w%,霧化效果良好,生焦量降低,而且噴嘴出口線速提高(不大于90m/s),可以防止噴嘴小孔堵塞。

        4.2、預(yù)提升氣

        配合同量鈍化劑使用,干氣中氫含量保持在28-30%,較以前降低平均2-4%。生焦率降低了0.2個百分單位。

        4.3、熱裂化反應(yīng)

        降低反應(yīng)溫度,注終止劑,降低熱裂化程度。

        五、結(jié)論

        5.1 改造后催化裂化(I)裝置能適應(yīng)處理復(fù)雜進(jìn)料成分,具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,但原料性質(zhì)頻繁波動,易造成生焦率升高,干氣產(chǎn)量高等不良后果,應(yīng)采取平穩(wěn)進(jìn)料性質(zhì),穩(wěn)定原料比重和適當(dāng)?shù)南炗捅壤M(jìn)行操作;

        5.2 均衡加劑對于良好的產(chǎn)品分布具有重要作用,保持加料的平穩(wěn)對保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低催化劑耗具有重要意義;

        5.3 嚴(yán)格操作調(diào)整,減少人為操作波動;

        5.4 干氣預(yù)提升氣和鈍化劑的合理配置,能夠較好抑制裝置生焦,但裝置受到氣壓機(jī)工況限制,隨著蠟油比例的增加,氣壓機(jī)已經(jīng)成為裝置運行的潛在瓶頸;

        5.5 合理的蒸汽用量。目前,裝置防焦蒸汽、預(yù)提升蒸汽及其他蒸汽量仍然較大,不利于降低能耗。

        1 陳俊武,曹漢昌,催化裂化工藝與工程,1995,270-275

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