摘 " " "要：催化裂化裝置對(duì)我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)而言非常重要，存在結(jié)焦現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著安全生產(chǎn)活動(dòng)。通過對(duì)于焦塊的整體形態(tài)以及其構(gòu)成因素進(jìn)行分析，催化劑不足、相關(guān)原料油處理不當(dāng)、重組分冷凝等都是導(dǎo)致結(jié)焦的重要因素。因此，為了有效對(duì)催化裂化裝置結(jié)焦原因進(jìn)行認(rèn)知，就需要結(jié)合工程的實(shí)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(jié)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(shí)際使用中，降低催化裂化裝置結(jié)焦所帶來的安全危害。

關(guān) "鍵 "詞：石油化工；催化裂化裝置；結(jié)焦原因；對(duì)策分析；研究分析

中圖分類號(hào)：TE624 " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " 文章編號(hào)： 1004-0935（2023）07-1006-03

催化裂化裝置在煉油過程中，其需要保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。因此，其運(yùn)行周期以及運(yùn)行效率是我國(guó)煉油企業(yè)最關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。在催化裝置運(yùn)行當(dāng)中，一般而言在發(fā)達(dá)國(guó)家，催化裂化裝置在運(yùn)行周期當(dāng)中，通常可以保持3～5年。而我國(guó)國(guó)內(nèi)，因其技術(shù)原因，約有90%以上的催化裂化裝置無法有效達(dá)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(duì)出現(xiàn)損壞催化裂化裝置原因分析中，可以得知其結(jié)焦是影響我國(guó)催化裂化裝置運(yùn)行的重要阻礙。就大部分煉油企業(yè)進(jìn)行分析，結(jié)焦問題是企業(yè)必須解決的重點(diǎn)問題。延長(zhǎng)催化裂化裝置，并根據(jù)其生產(chǎn)周期進(jìn)行設(shè)置，可以保障各煉油企業(yè)解決發(fā)展目標(biāo)，完成催化裂化裝置的有效增長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)際過程，對(duì)出現(xiàn)結(jié)焦的具體部位、形態(tài)、相關(guān)組成等因素考量。歸納結(jié)焦機(jī)理，提出相應(yīng)的減緩措施，以避免在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，沉降器發(fā)生結(jié)焦，影響運(yùn)轉(zhuǎn)效率，干擾相關(guān)的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。

1 "催化裂化概述

想保障對(duì)催化裂化裝置出現(xiàn)結(jié)焦的原因進(jìn)行有效的解決，就必須對(duì)催化裂化形成認(rèn)知。對(duì)于煉油企業(yè)，就煉油過程而言，催化裂化是必備基礎(chǔ)。通過催化劑，可以使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為所需能源。例如，重質(zhì)油通過裂化反應(yīng)后，其自身可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠突虿裼?。同時(shí)，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(huì)發(fā)生一定的裂化反應(yīng)。在裂化中，我國(guó)整體的工藝目前已經(jīng)得到了有效優(yōu)化，其采用兩種方式進(jìn)行加工。對(duì)比以往的工藝技術(shù)，合成酸鋁催化劑可以對(duì)石油進(jìn)行二次加工，起到有效的發(fā)展。此外，我國(guó)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(zhì)油可以形成化學(xué)反應(yīng)，自身出現(xiàn)分解異構(gòu)縮合。與熱裂化相比，其產(chǎn)油效率極高，且安全、穩(wěn)定性較好，在裂化過程中，還可以產(chǎn)液化氣，可以起到一舉多得的作用。

2 "催化裂化裝置結(jié)焦的部位以及原因

2.1 "結(jié)焦的部位

1）提升管進(jìn)料噴嘴。在催化過程中，其通過提升管內(nèi)噴嘴上方的內(nèi)部管壁經(jīng)常出現(xiàn)使用結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)如不經(jīng)過有效處理，將會(huì)造成提升管內(nèi)內(nèi)徑變細(xì)，對(duì)于部分裝置內(nèi)心而言，其原有內(nèi)徑900 mm，結(jié)焦之后，變成300 mm，直接減少600 mm。減少的面積降低了產(chǎn)能，影響了催化劑的循環(huán)量。同時(shí)，如不有效處理，不僅影響裝置內(nèi)徑，還會(huì)使其裂化催化裝置產(chǎn)生停產(chǎn)。提升管噴嘴結(jié)焦，一般分布于噴嘴正上方，附著在提升管內(nèi)壁。焦塊成分包含油膠，內(nèi)部有分層。

2）頂旋內(nèi)筒翼閥。在使用流程中，針對(duì)于頂旋內(nèi)筒、翼閥等，其經(jīng)常在使用中會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。

3）頂旋升氣管外壁。就頂旋升氣管外壁進(jìn)行分析，其作為最容易結(jié)焦的場(chǎng)所，其結(jié)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(jié)焦發(fā)生生產(chǎn)波動(dòng)時(shí)，很容易造成焦塊脫落，堵塞料腿或翼閥，對(duì)裂化催化裝置的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重安全威脅。

4）沉降器內(nèi)壁以及相關(guān)的內(nèi)部構(gòu)件。沉降器內(nèi)壁以及沉降器的內(nèi)部構(gòu)件在使用過程中，極容易發(fā)生結(jié)焦。一般而言，在催化裝置當(dāng)中，沉降器內(nèi)部含有大量焦塊，焦塊沉降時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致沉降器內(nèi)部形成焦粉。當(dāng)結(jié)焦過多時(shí)，其沉降器上的焦粉層最高可達(dá)400 mm厚度。沉降器內(nèi)部所有能懸掛焦粉的部位均出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。焦塊質(zhì)地極硬，且難以清除。沉降期內(nèi)部發(fā)生較大的溫差變化，這些焦塊很容易出現(xiàn)斷裂、脫落，堵住待生斜管入口，使其再生催化劑循環(huán)量不足，出現(xiàn)循環(huán)量下降或中斷的行為。

2.2 "結(jié)焦原因

對(duì)目前催化裂化裝置結(jié)焦的根本原因進(jìn)行分析，可以得知在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其原料物化以及汽化不良。在進(jìn)行催化裂化反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生了大分子芳烴的縮合以及其聚合反應(yīng)。催化裂化在高溫情況下，其與整體的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行了一定程度的連接，導(dǎo)致存在不同程度的融合。就催化裂化裝置運(yùn)行程度而言，結(jié)焦現(xiàn)象是催化裂化裝置的必然存在結(jié)果，對(duì)于某些特殊部位，催化裂化出現(xiàn)冷凝沉積。在高溫下，很容易出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停留，而產(chǎn)生縮合生焦。目前，造成結(jié)焦因素主要有以下三類。

1）原料物質(zhì)的性質(zhì)。原料的重質(zhì)性質(zhì)是導(dǎo)致沉降器結(jié)焦的的根本原因和本質(zhì)因素，如其物料的霧化效果不足，導(dǎo)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(shí)現(xiàn)汽化，導(dǎo)致存在一定的重金屬成分，加劇原料脫氫及縮合反應(yīng)的進(jìn)行，從而導(dǎo)致整體反應(yīng)結(jié)焦傾向的發(fā)生。

2）反應(yīng)器反應(yīng)過程中的溫度和壓力因素。

3）在使用流程中，針對(duì)于頂旋內(nèi)筒、翼閥等，其經(jīng)常在使用中會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。針對(duì)使用過程中所出現(xiàn)的結(jié)焦現(xiàn)象，需要分析其出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象的具體原因。在頂層內(nèi)筒靠近料腿出口內(nèi)部，其部分裝置并沒有設(shè)計(jì)襯底，料腿出口也未能設(shè)置固定開口。在使用中，部分裝置甚至未能夠設(shè)定斜板。斜板可以防止催化劑掉落至沉降器內(nèi)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(shè)置斜板以及相應(yīng)的料腿間距。在使用中，當(dāng)其結(jié)焦到達(dá)一定程度后，其必然會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，使沉降期內(nèi)部明顯下降。且部分焦塊與金屬膨脹系數(shù)將會(huì)產(chǎn)生差異，封堵料腿出口。如不有效處理，當(dāng)相關(guān)的處理裝置恢復(fù)劑量后，其將會(huì)出現(xiàn)沉降器催化劑跑劑現(xiàn)象，切斷整體劑量流程，影響工程效率[3-4]。

3 "對(duì)其反應(yīng)系統(tǒng)的整體防焦措施

3.1 "提升管

對(duì)提升管系統(tǒng)結(jié)焦處理而言，整體的流程較為簡(jiǎn)單，可以在工程開工過程中，對(duì)提升管上部注入一定的急冷劑。在提升品質(zhì)基礎(chǔ)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(duì)于其部分含重油的裝置，以保證原料得到更多熱量，加強(qiáng)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(chǔ)上，可以靈活調(diào)整其劑油比，改善重質(zhì)油品的質(zhì)量以及初始反應(yīng)條件，同時(shí)可以減少大分子芳烴熱縮結(jié)合，同時(shí)可以降低其烯烴、二烯烴的熱化反應(yīng)，全面降低其縮合生焦流程。就其提升管的使用規(guī)則進(jìn)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(nèi)部以及旋風(fēng)分離系統(tǒng)

就沉降器內(nèi)部以及旋風(fēng)分離系統(tǒng)而言，在設(shè)備檢修中，需要根據(jù)其封閉罩外區(qū)域進(jìn)行有效的清焦，以保障其平衡管可以有效設(shè)定。對(duì)其內(nèi)部焦炭清除完畢后，使旋風(fēng)料腿在排料過程中，夾帶的油氣可以通過平衡管重新導(dǎo)入封閉灶內(nèi)，降低外油氣濃度以及停留時(shí)間。對(duì)于沉降器以及旋風(fēng)分離系統(tǒng)而言，采用此種方式，可以減少出現(xiàn)焦塊比例。在檢修過程中，對(duì)翼閥的結(jié)焦情況進(jìn)行分析，并制定分析目錄。以時(shí)間軸的方式，記錄焦塊的整體形成原因以及狀態(tài)，以保證在焦塊合理的情況下，對(duì)其進(jìn)行清焦處理。同時(shí)，也避免在清焦過程中，對(duì)閥板以及閥體出現(xiàn)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(xiàn)自然磨損時(shí)，可考慮進(jìn)行更換。

3.3 "油氣管線

對(duì)于油氣管線而言，其主要取決于整體的保溫機(jī)制以及其油氣管線。經(jīng)過多年摸索，可以得知其油汽管線可有效控制油汽線結(jié)焦。因此，設(shè)計(jì)油汽線速應(yīng)保持在35～50 m/s為宜。在控制流程里，關(guān)于油汽管線的控制，已然得到了有效的實(shí)踐。采用冷壁式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，油漆管線襯里可以擁有較好的保暖效果，結(jié)焦極少。且隨著管壁少量結(jié)焦后，其保溫效果更好，結(jié)焦傾向也更低。

4 "分餾油漿系統(tǒng)的防焦措施

4.1 "分餾塔底

通過多次實(shí)際檢維修經(jīng)驗(yàn)可知，分餾塔塔底的結(jié)焦較為堅(jiān)硬。針對(duì)分餾塔塔底，正對(duì)油汽大管道等部位，其作為最容易結(jié)焦的位置，必須適當(dāng)提升其油漿上返塔量以及回?zé)捰偷姆此?，以保障油氣盡快脫除過熱。針對(duì)油漿蒸汽發(fā)生器結(jié)焦而言，其一般較為松軟，且循環(huán)量較小，油漿流速較緩，導(dǎo)致滯留層較厚。因此，針對(duì)其結(jié)焦部位，可以提升油漿循環(huán)得到解決。在油漿循環(huán)設(shè)置中，可以在分流塔底設(shè)置相關(guān)的循環(huán)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)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(huán)量，可以在設(shè)置過濾器以及換熱器中，縮短汽油漿的整體停留時(shí)間。例如，針對(duì)油漿在分餾塔底部的停留時(shí)間進(jìn)行有效設(shè)定，可以控制分餾塔的整體液位，使油漿在分離塔的停留時(shí)間以及停留流程優(yōu)化。對(duì)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(tǒng)的結(jié)焦性，完成二者的有效增強(qiáng)，全面達(dá)成增長(zhǎng)。

5 "防止結(jié)焦相關(guān)技術(shù)措施

5.1 "設(shè)置相關(guān)的工藝流程，優(yōu)化后續(xù)的操作條件

在整體工藝流程當(dāng)中，可以在針對(duì)結(jié)焦裝置生產(chǎn)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(diǎn)。在清焦工作執(zhí)行當(dāng)中，加大整體的清焦力度，根據(jù)相關(guān)設(shè)備的使用情況，完成質(zhì)量的有效把關(guān)。以保障對(duì)結(jié)焦部位認(rèn)真清除，杜絕其松動(dòng)焦塊產(chǎn)生。在開工過程中，控制其反應(yīng)壓力，減少有效波動(dòng)。在相關(guān)系統(tǒng)當(dāng)中，以保證其平穩(wěn)增大，在處理相關(guān)事故以及切斷進(jìn)料時(shí)，關(guān)閉所有進(jìn)料噴嘴，防止催化劑出現(xiàn)帶油情況。在事故狀態(tài)下，及時(shí)減少其油料回?zé)捔浚钥刂七m宜的反應(yīng)溫度[7-9]。

5.2 "減輕油焦塊的產(chǎn)生，保證工程工期

在工程工期中，減少油焦塊產(chǎn)生，可以保障在后續(xù)工程開展過程當(dāng)中，有效的設(shè)置其防焦塊格柵。通過防焦塊隔柵，在生產(chǎn)時(shí)，便可以防止油焦塊突然脫落，導(dǎo)致催化劑循環(huán)受阻[10-12]。在減輕焦塊脫落控制機(jī)制當(dāng)中，可以控制較高的沉降器催化劑，使其整體的產(chǎn)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(xiàn)冷凝現(xiàn)象，使旋分器料腿在催化劑的綜合融合下產(chǎn)生不良反應(yīng)。在易發(fā)生油塊凝結(jié)的部位，避免結(jié)焦所帶來的開啟不靈活現(xiàn)象。通過處理機(jī)制，保證旋風(fēng)器效率增強(qiáng)或不變，減輕結(jié)焦現(xiàn)象對(duì)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