100万t-年催化裂化分馏塔底结焦及油浆系统堵塞的探讨
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100万吨/年重油催化裂化的初步设计摘要:本文是100万吨/年重油催化裂化稳定工段的初步设计,稳定工段是生产汽油、液化气的最后工段,汽油和液化气都是生活生产中主要的燃料及能量来源,在工业生产与国民经济中具有极其重要的意义关键词:催化裂化;稳定;初步设计中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:催化裂化是石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。
原料采用原油蒸馏(或其他石油炼制过程)所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或全部用常压渣油或减压渣油。
催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。
催化裂化稳定工段实质上是一个在催化裂化流程中从c5及以上的混合烃中分离出c3、c4和汽油的过程。
稳定塔底有再沸器供热,利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
将脱乙烷汽油中的c4以下轻组分从塔顶蒸出,得到以c3、c4为主的液化气。
稳定工段是催化裂化的后部过程,却是催化裂化的重要组成部分,稳定段的分离效果将直接影响产品汽油和液化气的出厂质量[1]。
本设计规模为年加工100万吨重油的大型炼油厂稳定工段,占地面积约1000㎡,厂房为l型,分四个车间,吸收车间、解吸及再吸收车间和稳定车间,还有辅助设施,有控制室、配电室及生活区间。
在主要生产车间里有4个精馏塔、2个中间罐。
1.1原料规格100万吨/年重油催化裂化稳定工段的初步设计产品规格见如下表1-1[2]。
表1-1 原料规格1.2产品特点(1)汽油无色至淡黄色的易流动液体。
危险特性:极易燃烧。
其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇明火、高热极易燃烧爆炸。
与氧化剂能发生强烈反应。
其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
(2)液化气危险特性:极易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物。
编号:AQ-Lw-01298( 安全论文)单位:_____________________审批:_____________________日期:_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑催化裂化装置结焦分析和防结焦措施Coking analysis and anti coking measures of FCC unit催化裂化装置结焦分析和防结焦措施备注:加强安全教育培训,是确保企业生产安全的重要举措,也是培育安全生产文化之路。
安全事故的发生,除了员工安全意识淡薄是其根源外,还有一个重要的原因是员工的自觉安全行为规范缺失、自我防范能力不强。
摘要:随着原油价格上涨,原油重质化和劣质化是各炼油企业实现效益最大化的有效方法,由此带来了催化裂化装置结焦问题,目前重油催化裂化装置不可避免的存在结焦问题。
催化裂化结焦主要是由于原料性质变重后,原料喷嘴的雾化效果差,原料油在催化剂上不能完全汽化而产生湿催化剂,这些湿催化剂粘附结焦是引起提升管及沉降器内结焦的主要原因,而油气中重组分油气遇冷凝结,粘附在器壁上,长时间高温条件下发生缩合反应生成焦块,则是油气大管结焦的主要原因。
关键词:催化裂化;结焦;分析1前言催化裂化装置是炼油企业的核心装置,也是影响炼油企业效益的重要装置,如何减少催化裂化装置结焦延长装置运行周期,已成为各炼油企业实现效益最大化的重要手段。
湛江东兴1 #催化裂化装置经过数次改造,由蜡油催化裂化改为重油催化裂化,2005年由洛阳设计院对催化装置进行扩能改造后,处理量提高至50万吨/年,设计减渣掺炼比例40%。
随着装置掺渣量的提高,结焦已成为影响装置长周期运行的重要因素,特别是沉降器的结焦长期威胁着装置的安全平稳运行。
1#催化裂化装置于05年3月16日一次性喷油成功后,由于掺渣量大,装置结焦较为严重,见表一。
2007年3月14日按计划进行检修,停工打开沉降器清焦时发现,装置结焦严重,清出的焦炭共约50吨,见图一。
催化裂化装置反应分馏系统结焦问题解决方案张金堂(扬州工业职业技术学院,江苏扬州225000)摘要:在对近年来中国石油地区代表性公司催化装置结焦情况总结分析的基础上,结合国内外学术理论研究成果,提出了对结焦问题“防”与“治”的一系列措施。
并在中石油某地区公司开展应用,效果良好。
关键词:化裂化;流化;剂油比Solving Scheme of Coke Deposition inthe Reaction-fractionation System of RFCC UnitGUO Da-peng,WANXiao-Nan(PetroChina Fushun Petrochemical Company,Liaoning Fushun l 13008,China) Abstract:Based on analysis of coking situations in RFCC units of some refiners,combing with national and international academic research achievements,a series of measures to prevent from and solve eoking problems were put forward.And these measures have been applied in some refiners,and good resulm have been gained.Key words:Catalytic Cracking:Fluidization: Catalyst to oil ratio近年来为了提高效益,将催化裂化装置原料由传统的常压渣油、蜡油催化原料向重质和劣质化方向发展,在保证汽柴比等主要指标的同时尽可能多的获取化工原料是催化装置未来的发展方向。
催化裂化装置发展潜力很大。
但反应分馏系统结焦、衬里开裂脱落、滑阀故障、烟气轮机磨损等问题影响着催化裂化装置的安全、稳定、长周期运行,造成装置非计划停工,给企业带来巨大的经济损失。
某重油催化裂化装置结焦原因分析及其预防应对策略本文以某石化公司1.2Mt/年重油催化装置为例,就其运行过程中出现的装置提升管、沉降器、分馏塔底和油浆循环系统结焦问题进行了原因分析,并提出了针对性的预防应对措施。
标签:重油催化裂化装置;结焦原因;预防应对措施1.装置结焦概况该装置开工运行两个月后由于分馏塔底结焦,油浆泵出现抽空,经反复调节无效后,装置被迫停工。
停工检查发现:(1)分馏塔底严重结焦,塔底几乎全部充满了焦碳,只有油气入口处和靠近分馏塔搅拌蒸汽入口处的塔壁有空隙。
分馏塔板一层焦厚300-400mm,二层200-300mm,多块塔板被压弯变形,还有两块板脱落。
(2)油浆循环下返塔、油浆回炼线、提升管喷嘴预热线及反应集合管处分馏塔底补油线被堵塞,堵塞物为黑色半固状体。
经做苯溶解和苯不溶物灼烧后,Al2O3含量分析结果为苯溶物49%,苯不溶物为51%,Al2O3含量为4.3%(m),推算结果约含催化剂15%左右。
(3)油浆/原料换热器堵塞严重,且油浆系统调节阀磨损严重。
(4)装置停工检修期间检查发现提升管喷嘴上方1m处有大量硬质焦块,该部位人孔全部堵死。
沉降器顶有大量焦块,防焦蒸汽环管大部分被埋死。
沉降器旋分器升气管外壁有大量硬质焦块。
2.结焦原因分析2.1分馏塔底与油浆系统结焦导致分馏塔底与油浆系统结焦的因素较多,其中油浆的化学组成、分馏塔底和油浆系统的操作条件(如:分馏塔底液面、温度、催化剂固体含量、工艺管线和换热器管束流速等)是主要原因,此外,还与事故状态下的应急处理方式、分馏塔底结构形式等有关。
为提高装置负荷将部分性质恶劣的原料油大量供给重催,为提高装置轻质油收率,采取油浆部分回炼,直接导致油浆性质恶化,油浆比重长期在 1.05~1.1g/cm3运行;操作上,分馏塔底温度控制过高,油浆泵单台运行,循环量只有350t/h,油浆循环系统流速只有不足1.0m/s;为降低能耗,大量限制反应系统各部蒸汽,低负荷运行时沉降器旋分器偏离允许运行工况,导致油浆固含长期超标,这都加剧了分馏塔底与油浆系统结焦的速度。
催化裂化装置结焦原因分析及对策研究作者:左杰来源:《中国化工贸易·下旬刊》2019年第05期摘要:本文以催化裂化装置为研究对象,在对其提升管喷嘴上方、沉降器、旋风分离器、分馏塔、油浆系统等部位结焦原因分析的基础之上,提出有针对性的解决措施。
关键词:催化裂化;结焦;对策在众多制约炼油企业安全、稳定生产及经济收益的重要因素之一便是催化裂化装置的结焦问题。
因此,在对炼油企业催化裂化装置结焦部位及结焦原因进行深入分析的基础之上,找出切实可行且有针对性的解决措施,对于提升炼油企业经济效益具有十分重要的现实意义。
1 催化裂化装置结焦问题分析1.1 提升管喷嘴上方提升管喷嘴上方区域处的结焦物的灰分大部分是催化剂组分。
通过对该部位结焦成分分析发现:该部位结焦多是由于部分未能完全汽化的液体粘住催化原料而形成结焦。
1.2 沉降器和旋风分离器系统沉降器与旋风分离器系统在入口以上位置存在一个流动盲区,造成大量油气在此聚积,由于器壁温度较低,当高温油气接触到器壁之后,会因为凝结而析出高沸点组分,这些析出物质在器壁表面堆积,逐渐形成结焦。
1.3 分馏塔及油浆系统分馏塔及油浆系统的结焦原因主要有原料结构及性质:催化裂化原料变重,导致油浆中多环芳烃、胶质、沥青质含量增加,这些组分非常容易发生聚合产生结焦。
较少的外甩油浆加快了油浆浓缩、缩合、生焦。
分馏塔底温度:众多研究与实践表面:油浆系统结焦的主要原因便是分馏塔底部位置温度过高。
高温一方面可以造成油浆中的轻馏成分挥发,造成油浆浓缩,进而导致其结焦的可能性增大;另一方面,油浆中含有多环芳烃、烯烃等组分,这些组分在高温作用下容易发生缩合反应。
油浆的停留时间:当油浆在高温下停留时间过长,或油浆循环量过小时,油浆中有焦炭生成。
2 改善和防止结焦的措施2.1 优化操作,减少反应结焦针对提升管进料口上方结焦问题,若想减少,甚至抑制該位置结焦问题的出现,最关键、有效的措施便是提升催化裂化装置进料口位置的气化率,同时,改善催化剂的流动状态。
渣油催化裂化装置反应系统结焦原因分析及对策摘要:通过对延安炼油厂3套渣油催化裂化装置结焦状况进行分析,认为导致其反应系统结焦的主要原因是进料雾化效果不好、油浆回炼量大、装置开停工频繁和操作波动大以及反应系统设计和设备选型的影响等,导致反应油气中的未汽化重油组分很容易冷凝沉积并进一步发生缩合生焦反应,特别是油气在低线速下。
通过提高雾化蒸汽品质,强化重油一次性转化、减少油浆回炼量并加强生产管理、优化操作等措施,可以有效地预防渣油催化裂化装置反应系统结焦,确保装置长周期运行。
关键词:渣油催化裂化;反应系统;结焦随着原油的重质化、劣质化以及渣油催化裂化技术的发展,催化裂化装置掺渣比越来越高,不仅以蜡油掺炼部分渣油为原料,而且越来越多的装置全部以常压渣油或加氢减压渣油为原料。
渣油含有较多的高沸点沥青质和胶质等,在催化裂化条件下难以汽化,因此渣油催化裂化不仅容易生产焦炭沉积在催化剂上,而且也容易发生装置结焦。
装置结焦,尤其是反应系统结焦,常常影响装置的安全、稳定和长周期运行。
延安炼油厂现有0.4 Mt·a-1、1.0 Mt·a-1和2.0 Mt·a-13套催化裂化装置,均采用陕北常压渣油为原料,原料密度约(890~920)kg·m-3、残炭3%~8%、胶质与沥青质的质量分数为12%~20%。
3套装置均为中国石化工程建设公司设计的反再两器高低并列式、反应器采用提升管与沉降器同轴布置的内置提升管型式。
本文对延安炼油厂3套渣油催化裂化装置反应系统结焦原因进行分析,并针对装置操作现状提出预防装置结焦的措施,在保障该装置安全、稳定地长周期运行的同时,并供其他渣油催化裂化装置借鉴。
一、结焦状况0.4 Mt·a-1催化裂化装置采用常规FCC工艺,结焦严重部位主要是提升管进料喷嘴上方,沉降器顶部有轻微结焦;1.0 Mt·a-1催化裂化装置采用MGD工艺,在3套装置中结焦最轻,结焦主要在旋风分离器的料腿部位;2.0 Mt·a-1催化裂化装置采用MIP工艺,采用油浆全回炼操作,由于开停工频繁在3套装置中结焦最严重,结焦严重部位为提升管原料喷嘴上方、沉降器器壁、沉降器集气室、沉降器旋风分离器料腿,2013年检修发现VQS内壁也有结焦。
催化裂化装置沉降器、分馏塔结焦分析以及应对手段摘要:本文介绍了催化装置容易发生结焦的部位和对装置正常运行的影响。
结合催化装置自身特点,分析了沉降器、分馏塔底等部位的结焦原理、焦块的形态和构成。
论述了包括原料油性质、原料油的汽化率、提升管油气停留时间以及设备内部件等因素造成的结焦并且给出相应的解决方案。
关键词:催化裂化(FCC);催化剂(CAT);结焦原理;旋风分离器;缩合反应;沉降器FCC装置的设备在高苛刻度下进行化学反应,其沉降器、分馏塔等部位结焦问题一直困扰着FCC装置的运行。
如何减少结焦,延长FCC装置生产周期是摆在所有FCC操作人员面前的课题。
本论文从FCC结焦的机理、位置、形态、组成出发,在总结出结焦原理的同时,提出减缓或避免沉降器、分馏塔底结焦的主要应对手段。
1 结焦情况介绍1.1 结焦的位置和危害FCC装置分馏塔和反再系统结焦危害影响较为突出,严重的时候会造成装置停工,不严重的情况下也会影响装置加工量。
根据结焦的位置不一样,危害程度不同,影响FCC 安全运行的结焦位置有下面几个位置:1.1.1 提升管进料喷嘴处管壁处结焦根据参考资料,催化装置在提升管的喷嘴附近管壁处会出现结焦,严重结焦会造成提升管内径变细,严重影响加工量,甚至造成非计划停工。
提升管喷嘴上部结焦分布在原料喷嘴的上方,吸附在提升管的器壁上。
一般焦块外面的形态为油焦、内部一般是硬质焦,焦炭中的CAT含量较高。
1.1.2 旋分器和料腿旋分器内部结焦基本为内筒和料腿处结焦,焦层吸附在料腿内壁位置,导致内径变小,严重情况将会把料腿完全堵塞。
外面是软焦,内部为硬质焦。
料腿结焦会造成旋分器效率下降,油浆采样分析固体含量增高。
严重时期会造成沉降器大量跑催化剂,油浆换热器以及油浆回流系统循环困难,有可能造成切断进料。
1.1.3翼阀处翼阀阀板处结焦,造成阀板开启障碍,开关卡涩不灵敏。
因焦块和金属之间的膨胀系数不同,一旦脱落便会堵塞料腿。
油浆换热器结焦问题的解决摘要:催化装置大检修开工后不久,油浆换热器两次堵塞,严重影响了装置长周期稳定运行,通过对油浆系统结焦因素的分析,查找出油浆系统换热器结焦的真正原因,提出解决的对策和保证油浆系统长周期稳定运行的具体措施,很好的解决了油浆系统的结焦问题。
关键词:FDFCC-Ⅲ工艺,油浆系统,结焦,换热器堵塞,对策1、前言公司重油催化裂化装置于1996~1997年在原来的Ⅳ型蜡油催化裂化装置的基础上改造为两器同轴式重油催化裂化装置,设计规模为120万吨/年,为了实现降低催化汽油烯烃含量和多产丙烯的目标,利用2003年4月增设灵活双效催化裂化(FDFCC)工艺设施,即进行了FDFCC-Ⅰ的工艺改造,2006年4月对催化装置进行FDFCC-Ⅲ工艺技术改造,设置双提升管、双沉降器和双分馏塔,装置设备结构及工艺流程比较复杂。
就装置油浆系统而言,主副两个分馏塔共用一套油浆系统,副分馏塔塔底油浆返回到主分馏塔塔底,与主分馏塔塔底油浆一起进入油浆泵入口,油浆经过泵升压后通过油浆蒸汽发生器和换热器后分别返回到主副分馏塔和外甩。
图-1 油浆系统原则流程2、油浆系统运行及结焦情况2006年5月催化装置进行FDFCC-Ⅲ工艺技术改造,开工后油浆系统运行正常,油浆系统经过常减压与拔头油换热,取走大部分热量,温度降低至270℃左右,蒸汽发生器E210/1.2发生蒸汽量很小,一般在5吨/时,油浆大部分经过三通阀的旁路进入原料油换热器。
2011年10月开工后,由于常减压停运,催化油浆直接进入蒸汽发生器E210/1.2,饱和蒸汽流量增加至15~20吨/时,比以前增加15吨/时左右,油浆大部分经过换热器,只有小部分走油浆三通阀旁路。
从2006年5月到2014年3月,不管油浆系统经过常减压换热或不换热,油浆换热器换热多少,油浆系统都能正常运行,没有出现油浆系统结焦的现象,能够满足生产的要求。
但是催化装置2014年5月经过装置大检修开工后,装置油浆系统运行出现不稳定,油浆系统存在结焦的现象,油浆泵预热困难,特别是自6月26日以来油浆循环量持续降低,主分馏塔循环量300m3/h,副分馏塔40m3/h以下,比正常循环量小了150 m3/h,由于循环量不断降低,无法满足运行要求,塔底温度高,严重影响装置长周期稳定运行。
100万吨/年加氢裂化装置分馏塔塔盘落的原因分析针对加氢裂化裝置分馏塔C-202塔盘翻落的现象分析可能导致塔盘翻落的原因,通过分馏塔进料组成与设计值对比以及日常操作过程对塔运行产生的影响因素,制定后期分馏塔在目前运行工况下的优化措施。
标签:加氢裂化;分馏塔;影响因素;优化措施中国石油乌鲁木齐石化公司100万吨/年加氢裂化装置于2007年9月30日建成,2010年10月开工正常。
由反应、分馏吸收稳定两部分组成。
装置采用“双剂串联尾油全循环”的加氢裂化工艺。
加氢裂化装置主要原料为炼油厂常减压装置的减压蜡油(VGO),主要产品为轻石脑油、重石脑油、柴油,副产品为干气、低分气,设计能力为100万吨/年(尾油全循环方案),年开工时间为8400小时。
加氢裂化装置2016年6月11日停工交装置检修,6月15日车间进入塔内检查时发现,C202底部从第二层至第八层单侧塔盘翻落。
如图所示:2 分馏塔C-202塔盘翻落的原因分析2.1 导致塔盘翻落的可能性①塔板上下负荷波动大,导致塔盘卡扣、螺丝松动,从而翻落;②塔、塔盘质量差,材料不合格;③安装不合格,验收质量不高;④顶回流流量波动大;⑤中段回流流量波动大;⑥正常运行过程中,增加蒸汽时操作不平稳也易引起塔盘卡扣松动、甚至脱落及塔盘变形;⑦分馏塔进料组分波动大。
2.2 C202塔盘翻落原因分析分馏塔打开后发现,塔内只有底部从第二层至第八层单侧塔盘翻落,所以可以排除因为塔、塔盘质量差,材料不合格而导致塔盘翻落的因素;由于顶部和中部塔盘并没有翻落,所以可以排除中段回流和顶回流流量波动导致液相进料处塔盘翻落的可能;综上可以得出造成C202塔盘翻落的主要原因是:①分馏塔进料组分与设计值相比偏轻;②汽提蒸汽量波动大;③塔盘安装过程验收质量不高,安装质量差。
2.3 分馏塔进料组分与设计值相比偏轻装置自开工来为保证重整装置重石脑油供料,提高反应深度多产重石脑油,分馏塔进料组分与设计值相比偏轻,如下表:从上表可以看出,由于加氢裂化装置重石脑油必须满足至芳烃供给量,在反应操作方面,实际单程转化率78.5%高于设计值70%,通过实际收率与设计对比不难发现,在提高重石脑油收率同时,装置产品分布趋于轻质化;C202塔底液相负荷本身低于设计值,而相对气相负荷远高于设计指标;导致塔盘承受气相负荷大于液相负荷;另外2016年5月,受外界气温影响,A101冷后温度的频繁超设计值60℃,为保证循环氢压缩机入口温度≯60℃装置被迫降量,根据外界气温昼夜提降量频繁,在频繁提降量过程中,C202进料温度和汽提蒸汽量没有根据处理量的变化而及时优化调整,则塔的进料温度和塔底汽提蒸汽量相对增加,导致塔板上下负荷波动大,导致塔盘卡扣、螺丝松动,从而翻落。
石化炼化企业催化装置结焦原因及解决措施分析发布时间:2023-02-23T06:09:10.995Z 来源:《中国建设信息化》2022年第10月第19期作者:韩强强1[导读] 催化裂化装置对我国石油产业而言非常重要,在使用过程中,根据其催化裂化的具体工艺以及实际应用场景,可以得知在沉降器位置,经常出现结焦。
韩强强1(1.山东滨化滨阳燃化有限公司山东滨州 251800;)摘要:催化裂化装置对我国石油产业而言非常重要,在使用过程中,根据其催化裂化的具体工艺以及实际应用场景,可以得知在沉降器位置,经常出现结焦。
对于焦块的整体形态以及其构成因素进行分析,沉降器在运转中,经常因其催化剂的使用出现一定的结焦状态。
因此,导致催化剂运用不足。
在重组中,其整体就有可能发生焦化反应。
此外,相关原料油其自身将以液态以及汽态的形式并存。
若处理不当,发生缩合反应,将会导致液态、汽态部分出现结焦物质,影响整体运作基础。
而催化剂在催化过程中,将会出现结焦,导致相关结构无法有效使用。
重组分冷凝也是导致旋分器出现运作失误的重要因素,在沉降器内,出现严重的结焦问题。
关键词:石油化工;催化裂化装置;结焦原因;对策分析;研究分析中图分类号:TQ×× 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2020)0×-0000-0×1 催化裂化概述想保障对催化裂化装置出现结焦的原因进行有效的解决,就必须对催化裂化形成认知。
对于炼油企业,就炼油过程而言,催化裂化是必备基础。
通过催化剂,可以使重质油发生裂化反应,并转化为所需能源。
例如,重质油通过裂化反应后,其自身可以转变为汽油或柴油。
同时,在催化剂的影响下,其很有可能释出天然气。
在催化过程中,其大分子烃类在催化剂热作用下,其自身将会发生一定的裂化反应。
在裂化中,我国整体的工艺目前已经得到了有效优化,其采用两种方式进行加工。
2 催化裂化装置结焦的部位以及原因2.1 结焦的部位(1)提升管进料喷嘴。
第50卷第10期 辽 宁 化 工 Vol.50,No. 10 2021年10月 Liaoning Chemical Industry October,2021收稿日期: 2021-04-13催化分馏塔中段柴油泵入口堵塞物分析及措施王文静,李新,姜海英(山东京博石油化工有限公司,山东 滨州 博兴 256500)摘 要: 山东京博石化65万t ·a -1催化裂化分馏塔压降偶尔出现增大,中段回流波动,柴油抽出流量大幅波动,甚至无法抽出,针对该问题,对柴油抽出泵进行检修,清理出黑色细粉状物质,对黑色细粉物质进行分析后发现,该黑色物质主要组分为氯化铵,车间及时通过在线水洗方式,处理了塔盘结盐,避免了冲塔等严重事故的发生。
关 键 词:催化裂化; 分馏塔;柴油; 水洗; 结盐中图分类号:TE624 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2021)10-1568-04山东京博石化65万t ·a -1催化裂化装置主要以常压渣油、加氢蜡油及外购燃料油为原料,主要产品为干气、液化气、汽油、柴油和油浆。
干气经脱硫后作为乙苯装置原料,液化气经脱硫后去车间进行后续处理分离,汽油送至加氢装置进行脱硫,柴油送至改质装置进行后处理。
催化裂化是石油炼制的核心工艺之一[1-5],是炼厂中最重要的重油轻质化和获取经济效益的手段。
据初步统计,全国共有180余套催化裂化装置在运行。
催化加工能力达到2.16亿t ·a -1,按照目前在建、已批准建设和规划的项目测算,2025年炼油能力将提升至10.2亿t ·a -1,其中催化裂化能力将达到2.56亿t ·a -1。
在催化裂化工艺中,分馏塔的稳定运行是装置能否长期生产的重要因素[6-9]。
影响分馏塔稳定运行的主要问题一方面由于催化剂流化时发生碰撞产生细粉,旋风分离器分离效率低,导致催化剂进入分馏塔[10-16],分馏塔中下部温度较高,稠环芳烃、胶质、沥青质含量较高,发生热裂解反应,产生结焦;另一方面,电脱盐脱除效果不彻底,原油中携带的N、Cl、S 等在提升管反应器中生成NH 3、HCl、H 2S,气态的NH 3、HCl 等随分馏塔油气上升,分馏塔顶循温度过低且带水,分馏塔塔顶塔盘混合液的局部温度低于经过该环境下上升的水蒸气露点温度时,水蒸气就会凝结成液态水,这时上升的NH 3和HCl 遇水溶解,形成NH 4Cl 溶液,遇上升的高温油气液态水又被汽化,导致NH 4Cl 在塔盘或顶循集液槽中析出,HCl、H 2S 遇水后对塔盘腐蚀性亦增强,氯化铵、铁锈在重油包裹下形成具有黏性的盐垢,黏附在塔盘上,会严重影响塔盘液相流动,导致分馏塔全塔压降逐渐增大,破坏分馏塔的正常操作[17-19],当分馏塔出问题时,最易表现出来的现象为油浆泵或柴油泵堵塞,需切换检修清理。
100万t/年催化裂化分馏塔底结焦及油浆系统堵塞的探讨摘要防止油浆系统结焦,堵塞是催裂化长周期运行的关键之一,一般与分馏塔底油浆的组成、温度、催化剂含量及塔底停留时间等因素有关。
延安炼油厂100万吨/年催化裂化采取了加阻垢剂、优化操作、改进工艺流程等新措施。
解决油浆系统堵塞问题,同时减缓了分馏塔结焦。
关键词催化裂化;分馏塔底;油浆系统;结焦;阻塞
中图分类号te966 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2012)71-0011-02
0 引言
催化裂化油浆系统堵塞,结焦直接影响装置的长周期运行,催化原料重质化是造成分馏塔结焦的根本原因,油浆流速低和高的固含量是造成油浆系统堵塞的主要原因,提高塔底温度,增加油浆回炼,都会造成油浆变重,稠环芳烃增加,随着超稳沸石催化剂的使用,使一部分原本可生焦的中、重芳烃不形成焦而以稠环芳烃成焦碳前身的形式积聚在油浆中,使分馏塔结焦日趋严重。
油浆系统的低流速和高固含量会造成催剂在换热器沉积,降低换热面积,最后造成换热器堵死。
延安炼油厂100万吨侔催裂化在检修时发现分馏塔底结焦严重,尤其在2006年检修中发现分馏塔软焦(前身物)和硬焦多达十几吨(见图1)。
塔底结焦的水平高度已与防涡齐平,使油浆抽出口流
动区域仅形成一个圆状环隙,油浆蒸汽发生器3、4两台因油浆流速低,在运行一年后即被堵死。
图1
在开工后,我们采取了防焦措施优化了操作,改进了工艺流程,加注了阻垢剂,装运得置了650天后,在2008年检修中发现油浆系统结焦较以前大为减轻,但分馏塔底结焦情况仍较为严重。
1 结焦问题分析
1.1 塔底结焦与油浆性质的关系
油浆中所含胶质、沥青质和多环芳烃最易结焦,因此,塔底油浆系统结焦倾向与自身组成有十分重要的关系,油浆的多环芳烃含量、密度、粘度的增大都会引起结焦趋势的增加,油浆中催化剂形成了结焦的核心,所以固含量的增大也是结焦趋势增加的一个原因。
延安炼油厂油浆性质(见表1)较好,故塔底结焦中软焦层较厚。
表1 油浆的性质
1.2 塔底结焦与塔底温度、停留时问的关系
延安炼油厂习惯于塔底温度控制在370℃~380℃之间,以提高收率但根据反应工程中的液相烃类热反应原理,在反应过程随着温度的升高,溶剂组分溶解能力下降,溶质组分容易从溶液中分离出来,另外,由于体系温度较高,被活化的组分增加,使缩合反应加剧,油浆中芳烃缩合是导致系统结焦的主要原因。
油浆在塔底停留时间一般要求平均为5分钟左右,但在分馏塔
底四周平坦区域有一个缓流区,油浆在这一区域停留时间就会远大于5分钟,最后造成缓流区沉积结焦,缓冲区变为死区,缓冲区向前推进,最终导致塔底抽出口只有一个环形口空间走油,而整个塔底其它部分区域结焦(见图1)。
1.3 油浆换热器堵塞原因分析
延安炼油厂100万吨/年催化油浆流程先与原料换热再进人蒸汽发生器产生蒸汽,目前的换热流程为:与原料四个串联,再与蒸汽发生器四个并联,油浆经过原料换热器和油浆蒸汽发生器的线速分别为1.2m/s和0.62m/s,(循环量300吨/小时),较低的线速导致了油浆在蒸汽发生器上粘结和催化剂的沉积,最后导致部分管子结死。
相比较下,原料换热器因线速较高从未堵过。
2 防止结焦和堵塞的措施
2.1 减少塔底停留时间和降低塔底温度
催化装置油浆系统防堵塞和结焦,必须保持较高的流速,一般大于1.3m/s,分馏塔底保持较短的停留时间,不大于5分钟,即保持大的油浆循环量,对于本套装置而言,我们采取保持分馏塔液位≯50%(液位与停留时间对应关系见表2)、油浆循环量控制在290t/h~350t/h之间、同时降低塔底温度至350℃~360℃之间,缓解油浆系统的结焦问题。
注:油浆循环量:300t/h
表2 油浆分馏塔底停留时间
2.2 优化操作
反应深度的变化直接影响油浆的组成,操作要根据日常油浆密度及固含量的变化及时调整,当油浆密度大于1.05时,要及时外甩油浆,当固含量升高时,要及时分析原因并调整操作,同时加大外甩量。
根据我装置的运行特点及原料性质较好的情况,在正常生产情况下采用定期外甩油浆,来降低油浆密度,在开停工过程及操作异常的情况下,部分催化剂会造成油浆固含量的增加,这时就采取边补边甩的措施,加大油浆外甩量,阻止催化剂沉积的油浆系统,但由于分馏塔底抽出口位置相对平坦,其角度远小于催化剂流动的休止角,缓流区依然会沉积催化剂,所以这个措施对油浆系统防堵作用明显,但对分馏塔底结焦只能缓解。
2.3 使用良好的阻垢剂
阻垢剂由于具有分散性能,能阻止悬浮在油浆中的催化剂粉末、结焦物的聚集;具有的抗氧性,能与被氧化的烃自由基形成惰性分子,阻止氧引发聚合。
我们在2001年9月开始使用zg-fcc-02型油浆阻垢剂,效果较好,油浆蒸汽发生器在使用1年8月后发汽量才逐渐减少,较原来提高了半年左右,这说明阻垢剂对油浆系统防堵塞是有一定效果的。
2.4 采用改变工艺流程和采用新型油浆泵
由于3、4号蒸汽发生器(图2)处于流程末端,如果四台全部投用,3、4号由于线速低容易被堵死,经过核算,使用一组可满足
取热和压降要求,同时可提高流速至1.1m/s ~1.4m/s。
我们采用开3、4备l、2的方案,当3、4有问题时投用1、2,及时抢修3、4,抢修完毕后继续投用3、4。
这样既保证了流速,又保证3、4号不会被堵死,对油浆系统的长周期运行非常有利,这也是经过这次650天运行证明了的。
图2
开工过程中或事故恢复的过程中,转剂过程中催化剂会大量进入分馏塔底,需要尽快外甩塔底油,但塔底升温过程中油浆泵容易抽空不上量。
这是造催化剂在塔底沉积的另一个重要原因,因此我们选用气蚀余量较原来机泵富裕的嘉利特的新型油泵,缩短抽空时问,对防止分馏塔底结焦是有利的。
3 结论
对于我装置,采用了加注阻垢剂、改变工艺流程、优化操作等措施解决了油浆系统的堵塞问题,但这些措施对分馏塔底结焦只是起了延缓作用,塔底结焦将是装置长周期运行的瓶颈问题。
4 问题及建议
分馏塔结焦由温度、停留时间、油浆组成和催化剂含量四个因素决定,温度、油浆组成、催化剂含量可通过调节工艺操作的方法改变,停留时间理论上可通过增加循环量及降低塔底液位来实现降低,但存在这样两个问题,一是分馏塔底平坦构造及抽出形式,抽出角度小于催化剂流动休止角,这样就会造成沉积结焦;二是停留
时间只是平均化概念,缓流区的停留时间较长,加之分馏塔液位是波动的,这也是分馏塔结焦无法消除的一个重要原因,所以只要消除缓流区,分馏塔就不会严重结焦,根据兄弟单位的经验,在缓流区引入循环油浆和回炼油产生搅动,(图3)能充分阻止催化剂颗粒及结焦物在此沉积。
注:粗实线为新增回炼油环管
图3
根据延安炼油厂实际情况,建议在分馏塔抽出口阻焦器沿外沿一圈带分布孔的盘管,向下斜吹,介质通入二中返塔油,一是由二中返塔油温度较低可降低塔底温度,防止初始焦碳生成;二则可降低油浆的密度;又起了搅拌作用,从三方面防止塔底结焦,延安炼油厂的分馏塔底结焦问题相信可通过这个办法解决。
参考文献
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