李戈 梁曉玲 楊振東（呼和浩特石化公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

呼和浩特石化公司280萬噸/年催化裂化裝置反再兩器采用同高并列式布置形式，反應部分采用石油化工科學研究院MIP工藝技術，以滿足催化生產(chǎn)高辛烷值低烯烴汽油組分的要求，再生部分采用LPEC開放的燒焦罐高效再生技術，最大限度的恢復和保護催化劑活性，為進一步優(yōu)化MIP的產(chǎn)品收率和質量創(chuàng)造條件。該裝置2012年10月建成，開工投產(chǎn)以來，經(jīng)歷了多次異常狀態(tài)，導致切進料，放火炬，在2014年7月15日，突然發(fā)現(xiàn)待生線路不暢，待生滑閥壓降突然變小，汽提段藏量上升速度較快，反應溫度下降較快，在經(jīng)歷多次調整后發(fā)現(xiàn)問題不能解決，于是進行停工處理，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)主要是由于反應系統(tǒng)結焦嚴重，造成焦塊脫落，堵塞待生線路，導致催化劑流化異常，致使裝置停工。

1 催化裂化結焦機理

重油催化裂化原料主要為渣油，渣油的組成重，相對分子質量大，經(jīng)噴嘴霧化后，在提升管底部與高溫再生催化劑接觸，部分重組分未氣化溫以小液滴形式存在。未氣化的小液滴直徑比催化劑孔徑大，不能進入催化劑內部進行催化裂化反應，會在500℃以上的高溫下發(fā)生熱裂化反應。熱裂化反應使大分子烴類裂解成小分子烴類，在熱裂化反應產(chǎn)物中含有烯烴和二烯烴。因此催化裂化反應后的油氣中含有重芳烴、膠質、瀝青質、烯烴及二烯烴、飽和烴、輕芳烴等組分。飽和烴和輕芳烴一般經(jīng)過催化裂化反應后生成小分子且不含芳環(huán)結構隨油氣帶出因而生成焦炭的可能性較小。

1.1 重芳烴含有三個以上的芳環(huán)，芳環(huán)在高溫下很難被斷開，側鏈斷裂后，脫氫生成稠環(huán)結構，縮合成焦炭。、

1.2 膠質、瀝青質是比重芳烴更重的餾分，含有五個以上芳環(huán)，在熱轉化過程主要是縮合生成焦炭。

1.3 二烯烴非?；顫?，很容易發(fā)生聚合反應，二烯烴經(jīng)聚合和環(huán)化后，生成稠環(huán)芳烴，生成焦炭。

1.4 對于摻煉油漿和回煉油的催化裂化裝置，其含有的重芳烴、膠質和瀝青質經(jīng)過催化裂化反應后，其性質與渣油中的重芳烴、膠質、瀝青質有所不同，在催化裂化反應時其易裂解的側鏈已經(jīng)斷裂，組分較輕而芳香度更高，失去側鏈后的稠環(huán)芳烴更容易發(fā)生脫氫縮合反應生成焦炭[]。

2 提升管進料噴嘴處結焦

2.1 造成該部位結焦的可能原因

2.1.1 噴嘴選型不合理，霧化效果不良。

2.1.2 提升管進料段劑油接觸效果差。

2.1.3 正常生產(chǎn)時，劑油比偏小，進料性質變重或進料量遠低于設計值

2.1.4 進料溫度過低，部分重油未汽化

2.1.5 在進料段，催化劑密度偏大或偏小。因催化劑滑落，返混嚴重，促使液焦增多，增大結焦傾向。

2.2 重油催化裂化裝置防止進料噴嘴處結焦的方法

2.2.1 應根據(jù)裝置進料性質和進料量選擇適宜的進料噴嘴

影響催化裂化原料霧化效果的主要因素有:①原料的進料性質。在其他相同條件下，原料霧滴的粒徑隨進料的粘度和表面阻力的增大而增大，隨其密度的增大而變小[]。②原料噴嘴的結構。優(yōu)異性能的噴嘴能使進料霧滴平均粒徑接近催化劑的平均粒徑，并且空間分布均勻、運動速度適宜。在保證良好的劑油接觸的同時又會使催化劑大量破碎跑損。③原料霧化蒸汽量。噴嘴汽液比越大，原料霧化效果越好。但汽液比太大，會限制處理量，從而增大了生產(chǎn)成本。

所以，①原料的進料噴嘴應選型合理并且具要有一定的操作彈性，進料量應與進料噴組工況相匹配。進料量太大，汽液比就會受到制約；進料量太小，進料段催化劑存在“邊壁“效應，劑油接觸不好，會造成進料段結焦。②進料噴嘴應采用耐磨材質，尤其是線速高易沖刷的部位，保證噴嘴內部不堵塞，選擇適宜的噴射角度，以確保原料的霧化質量。

2.2.2 各噴嘴油、汽量要相對均勻，不能偏流

目前新建催化多采用多噴嘴進料，使每路進料都設有流量控制閥，每個噴嘴進料及其霧化蒸汽都有流量指示。隨著摻渣率的提高，應增大原料霧化蒸汽流量，可提高原料霧化效果，并可降低沉降器內油氣分壓，控制重質烴類的縮合生焦。

2.2.3 控制適宜的反應操作條件

2.2.3.1 控制適宜的劑油比

提高摻渣率，應相應提高劑油比，以提供重油汽化率，并提高重油的裂化能力。

2.2.3.2 控制適宜的進料溫度

控制原料預熱溫度＞185℃，使原料油在進料溫度下的粘度≤4cm3/s。進料溫度太低使原料粘度增大、霧化效果差，致使液焦增多。

2.2.3.3 控制適宜的摻渣率和油漿回煉量

油漿中含有較多的稠環(huán)芳烴，油漿回煉量過大，會增大反應生焦慮（尤其是液焦的生成）。因此，應根據(jù)油漿密度和固體含量，適當控制油漿回煉量和外甩量。一般摻渣率越高、原料性質越差，應適當增大油漿外甩量而相應降低油漿回煉量。

2.2.3.4 控制適宜的反應溫度

對于常規(guī)重油催化裂化裝置，反應溫度不應低于490℃。隨著摻渣率的提高或原料變重，相應提高反應溫度。

2.2.3.5 進料霧化蒸汽一般按總進料的4%-9%控制，當進料量低于設計值時應適當加大霧化蒸汽流量[]。

2.2.4 優(yōu)化提升管反應器的設計

2.2.4.1 預提升段采用分布均勻的分布器、適宜的提升高度。預提升段一般不低于5m或預提升段長徑比≥4.5。

2.2.4.2 提升管反應器采用抗滑落設計，減少催化劑的返混，使霧化油滴與穩(wěn)定的催化劑密度分布相適應，形成良好的反應環(huán)境，使噴嘴始終處于最佳工況。

3 沉降器結焦

沉降器結焦多集中在旋分器吊架支梁和集氣室內。危害是對于沉降器汽提段采用水平格柵的裝置，由于上部焦塊脫落會堵塞格柵，影響催化劑正常循環(huán)，甚至中斷循環(huán)；而集氣室內結焦可能會因焦塊掉進旋分器內堵塞料腿或卡住翼閥造成催化劑大量跑損。

沉降器結焦無論是硬焦還是軟焦，大部分是催化劑細粉，除去催化劑后，焦中含氫量約3%-5%。說明生焦是由于高沸點大分子稠環(huán)芳烴縮合和熱烈化反應的結果[]。

減輕沉降器結焦狀況，除了改善提升管反應器運行工況減少液焦生成外，還應做到:

3.1 加強沉降器及集氣室的保溫，減少裂化油氣在沉降器內的溫度。

3.2 縮短催化裂化油氣在沉降器內的停留時間。

目前重油催化裂化裝置采用提升管出口為粗旋快分、粗旋升氣管與頂旋入口軟連接等技術來快速分離油氣和催化劑以縮短停留時間。

3.3 改外集氣室，避免集氣室內的焦塊掉進旋分器

4 沉降器頂旋結焦

沉降器頂旋結焦集中在升氣管外壁和料腿翼閥，造成料腿堵塞或者翼閥閥板卡住失靈，導致催化劑大量跑損。

對于采用VQS或VSS的重油催化裂化裝置，由于正常生產(chǎn)時封閉罩內外溫差大，一旦切斷反應進料，催化劑循環(huán)量小，極易使液焦在頂旋料腿翼閥凝結，升氣管外壁的焦塊也容易脫落堵塞料腿、翼閥。所以，催化裂化裝置在切斷進料后，應迅速關閉進料噴嘴前手閥，防止油品串進反應器；盡量維持反再兩器催化劑循環(huán)，必要時可提升沉降器催化劑料位掩蓋住頂旋料腿翼閥，避免該部位結焦[]。

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