催化裂化装置结焦原因分析及对策研究

催化裂化装置油浆固含量高问题分析及对策研究

摘要：2.0Mt/a催化裂化装置自2017年检修以来，烟气粉尘浓度＜180mg/m3，再生系统运行正常，油浆固含量一直较高，平均数值为8.8g/L。长期运行会使油浆系统换热设备、管线、阀门磨损，容易造成设备损坏、油浆泄漏着火等严重后果，造成非计划停工事件，严重影响装置安全平稳高效运行。基于此，对催化裂化装置油浆固含量高问题分析及对策研究进行研究，以供参考。

关键词：催化裂化；VQS；催化剂；固含量；长周期运行

引言

催化油浆中含有大量重芳烃等有价值的化工原料，但因其中含有一定比例的催化剂粉尘，使其成为催化裂化产品中利用价值最低的馏分。催化油浆一般作燃料油出售，价值较低。催化油浆中大量带短侧链稠环(3～5环)的芳烃是生产炭黑、针状焦、碳纤维、橡胶软化剂及填充油、塑料增塑剂、重交通道路沥青及导热油等高附加值产品的优质原料，但对其固体含量有严格要求，催化油浆偏高的固体颗粒含量，限制了油浆的利用。

1技术现状

常规石油固液分离技术包括沉积、离心沉积、静电分离、蒸馏分离、过滤分离等。从技术可靠性和工业应用的角度来看，过滤技术得到了广泛的应用。过滤过滤方法具有设备简单、分离效率稳定、分离效果不受设备运行条件或原料特性变化的影响。但是，在中国引进这项技术后，由于家用催化发芽工艺和原料特性的不同，油页岩中橡胶和沥青含量较高，设备运行不安全，滤管容易堵塞，过滤器经常更换(必须在1 ~ 2小时后切换进行反冲洗)。此外，过滤元件堵塞后很难清洁再生，因此经常需要更换过滤元件，维护成本很高。当前的主要问题是过滤管堵塞得太快，难以完全再生。随着过滤时间的增加，过滤管逐渐失效。 2油浆固含量高原因分析

2.1旋风分离器失效

2.0Mt/a催化裂化装置配置有6组两级串连的内置旋风，分离器设计偏离催化剂规格将导致旋风分离效率降低，进而使得油气中带出催化剂细粉增多，进入分馏塔油浆系统。旋风分离器在设计之初严格按照选用催化剂规格进行核算设计，最有可能的问题则来自催化剂运行过程中的因水热稳定性差、磨损等原因产生大量细粉，而旋风作为静设备只能捕集预设范围内的催化剂颗粒，进而导致了催化剂细粉的丢入和油浆系统固含量的上升。

２ＯＯ２年６月　炼油设计　ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＲＥＦＩＮＥＲＹ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＣ　第３２卷第６期　

催化裂化装置反应系统结焦原因探讨　

季根忠朱红旗　绍兴文理学院（浙江省绍兴市３１２０００）　摘要：总结了目前我国催化裂化装置的结焦情况。通过模型分析，得出从提升管出来的含油催化剂粘附在后　续设备上，在高温下焦化缩合是催化裂化装置结焦的主要原因。指出高露点的轻组分在渣油喷嘴上部进料、并加　注反应终止剂等措施，使催化剂颗粒之间进行多次混合传热是减缓催化裂化装置结焦的有效手段。　主题词：催化裂化装置沉积物形成　反应设备操作条件　反应系统结焦是影响我国催化裂化装置（简　称ＦＣＣＵ）开工周期的主要原因之一。一些装置因　油气管道结焦，引起系统压力降增大和下游设备　结垢，使我国ＦＣＣＵ的开工周期明显低于国外装　置。由于结焦问题实验室难以模拟，根据基础知　识提出模型假设，用工业实践验证就成为一种可　行的方法。原中国石油化工总公司曾专门组织专　家进行调查，获得大量有价值的数据。下面是在　这些数据基础上的归纳总结。　１　结焦分类　装置结焦按时间可分为短开工周期（少于１　个月）、中开工周期和长开工周期。按部位可分为　沉降器结焦、旋风分离器结焦、转油线结焦等。按　原因可分为内因和外因。内因是指结焦潜在物　——不稳定油或油气的存在。不稳定油或油气可　分为反应产物油或油气（以下简称油或油气）和原　料油或油气（以下简称原料油或原料油气）。因此　结焦可能通过以下四种假设模型：　缩合如Ｄｉｅｌｓ—Ａｉｄｅｒ反应等　模型一：油气　模型二：油气　冷凝、裂化、缩合　结焦　结焦　裂化、缩合如Ｄｉｅｌｓ—Ａｉｄｅｒ反应等　模型三：原料油气一结焦　牯附、裂化、缩合　模型四：原料油——一结焦　外因是指产生结焦的外部条件，如设备条件、　工艺技术、催化剂、操作条件等因素。结合各个工　业装置不同工况下的结焦情况，找出可能的结焦　机理，从而将这些因素通过改进设计，采用先进的　设备及工艺技术，选择适宜的催化剂，优化操作条　件使结焦得到控制，保证设备的长周期运转。　２工业化经验　２．１原料　２．１．１　原料馏程　尽管蜡油装置也有结焦情况，但许多装置的　结焦主要是在掺炼渣油之后发生的，且随着掺渣　量的增加，装置的结焦加剧。如燕山石油化工公　司炼油厂Ｉ套ＦＣＣＵ在１９９５年改造前的３８个运　行周期中，装置几乎没有结焦现象发生。１９９５年　引进美国ＵＯＰ公司的专利技术，将装置改造成掺　炼３０％大庆减压渣油的同高并列式提升管装置，　改后结焦问题十分突出。又如齐鲁石油化工公司　炼油厂（齐鲁）的Ｉ套ＦＣＣＵ　２０世纪９０年代装置　改造为提升管装置，１９９２年以前加工的原料密度　较小，油气管道内基本上不结焦；１９９２年以后加工　的原料密度增加，１９９３年停工发现油气管道结焦，　但数量不多，焦块硬度较低；１９９４年加工原料的密　度进一步加大，停工时检查发现油气管道内结焦　严重。　一般而言，对同一族组成的原料变重裂化性　能增加Ｅｌ　Ｊ。石油大学对渣油中各组分热裂化实验　表明，沥青质也在３５７～４７８ｏＣ分解，大庆减压渣油　的分解温度为４４４～４９６ｏＣ。因此以上两装置改造　前后的催化裂化过程没有大的差别。而齐鲁Ｉ套　ＦＣＣＵ的原料除馏程变重外，其它的性质变化不　大。因此结焦过程应和原料高沸点组分有关。　收稿日期；２００２—０１—２４。　作者简介：季根忠，高级工程师，１９８４年毕业于兰州大学化学　系，一直从事炼油助剂和炼油工艺的研究。

・２８・　河南化工　ＨＥＮＡＮ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２ＯＯ６年第２３卷　

催化裂化油浆系统结焦的分析及优化措施　

徐学明　，殷贤　，杨书忠　，阎文霞　，王卫庄　，宋清君　

（１．中原油田石油化工总厂，河南濮阳４５７１６５；２．中原油田输油管理处，河南濮阳４５７１６５）　

摘要：分析了催化裂化装置油浆系统结焦的原因，提出定期对油浆系统进行无限流冲洗、油浆系统过滤网开孔直　

径重新设计优化等措施，并进行技术改造及生产优化，保证催化装置的安全平稳长周期运行，提高经济效益。　

关键词：催化裂化；油浆；结焦；措施　中图分类号：ＴＥ６２４．４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—３４６７（２００６）０５—００２８—０２　

中原油田石油化工总厂催化裂化装置为同轴式　

催化裂化，生产能力５０万ｔ／ａ，油浆系统的结焦较为　

严重，长期困扰着装置生产。本文分析了油浆系统　

结焦的原因，并采取相应技改措施，减少油浆系统的　

结焦，达到优化生产的目的。　

１油浆系统运行状况　

１．１油浆循环系统流程　

油浆从分馏塔Ｔ２０１底抽出后经油浆泵Ｐ２０７加　

压，经过换热后分为三路：一路循环油浆返回分馏塔　

人字挡板洗涤高温反应油气（油浆上返塔），一路循　

环油浆返回分馏塔底做急冷油（油浆下返塔），另一　

部分产品油浆经过油浆冷却器Ｃ２０６出装置（外甩　

油浆）。　

１．２油浆系统结焦状况　

催化裂化装置油浆系统结焦会造成油浆上、下　

返塔管线及分布管堵塞、系统压降增大、油浆循环量　

降低以及取热效率下降，甚至导致油浆系统瘫痪、机　

泵损坏，严重时造成装置被迫停工抢修。催化装置　

在正常停工检修时，也发现分馏塔底的焦块比较多，　

而且焦质比较坚硬，对油浆抽出口滤焦器造成严重　

堵塞。　

２油浆系统结焦原因　

油浆中多环芳烃、胶质、沥青质等各类不饱和烃　

在高温下，由氧和金属引发催化作用，容易脱氢产生　

芳烃自由基，通过自由基链反应而产生高分子聚合　

物。随着聚合物和缩合物的分子量不断增大，在介　质中的溶解度逐渐减小，析出后粘附在设备表面，当　

第３期　盂超鹏：重油催化裂化装置（ＩＩ）油浆蒸汽发生器结垢原因及对策　

重油催化裂化装置（Ⅱ）油浆蒸汽发生器结垢原因及对策　

孟超鹏　

（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳４７１０１２）　

摘要：分析了重油催化裂化装置（１Ｉ）分馏系统油浆蒸汽发生器结垢堵塞、汽包产汽量下降的原因。对油浆系统进　行改造。并提出改善原料性质、避免操作波动、降低回炼比、增大油浆外甩、抑制油浆蒸汽发生器结垢等措施，保证　装置长周期、安全平稳运行。　关键词：催化裂化装置；油浆蒸汽发生器；结垢　中图分类号：ＴＥ６２４．４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—３４６７（２００６）０３—００２９—０２　中国石油化工股份有限公司洛阳分公司原油资　难。因此在实际生产中，一台运行，另一台备用。　源紧张和来源的不确定性，导致催化裂化装置（Ⅱ）　１．３前期优化后状况　

原料性质多元化（有常压渣油、减压蜡油、脱沥青　为解决因油浆蒸汽发生器结垢堵塞、汽包产汽　

油，有时掺炼减压渣油）和处理量经常性变化，造成　量下降、循环油浆系统取热负荷不足等问题，对油浆　

生产操作难度大、操作调整频繁，特别是分馏系统油　取热流程进行改造，即切除二中段循环油蒸汽发生　

浆蒸汽发生器结垢堵塞、汽包产汽量下降、分馏塔底　器，二中走蒸汽发生器的旁路返回分馏塔，从原料　

温度升高，成为重油催化裂化装置面临的一个重要　油一油浆换热器引出跨线，跨到二中段循环油蒸汽　难题，也是限制装置处理量提高的“瓶颈”。　发生器，取走循环油一部分热量后，又返回到油浆循　

１油浆系统运行状况　

１．１油浆系统流程简述　分馏塔底油浆由油浆泵抽出后分为三路：一路　

经原料油一油浆换热器、油浆蒸汽发生器，产生３．５　

ＭＰａ饱和蒸汽后返回“人字型”挡板上方和分馏塔　

底部；另一路经油浆冷却器冷却至９Ｏ℃后送出装　

置；第三路直接送至提升管反应器回炼。分馏塔二　中段抽出（简称二中）与回炼油共用一个系统，回炼　

油从分馏塔第２８层自流入回炼油罐，由回炼油泵抽