催化裂化油浆系统结焦原因及对策
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重油催化装置反应系统结焦原因与防治1前言(略)2结焦情况分析随着催化原料的变重,反应系统的结焦问题逐渐暴露出来。
因结焦堵塞催化汽提段已经造成停工抢修:1)装置连续运行2年后,因系统电网影响造成装置停电,恢复进料后,装置掺渣能力大幅下降至百分十几,于是装置停工抢修。
检查发现沉降器顶部至旋分器软直联之间结满焦,旋分器外壁挂50mm厚的焦层,顶部油焦由于大面积自燃,沉降器无法进人施工,后实施打消防水降温清焦、逐层搭架子清焦将沉降器内焦块清除干净。
汽提段人孔打开后,可以看到在格栅和汽提蒸汽盘管见堆满了大大小小的焦块,蒸汽盘管的喷嘴多数被堵。
大油气线结焦硬度比较大,水平段平均焦层厚150mm。
分馏塔脱过热段结焦严重,工字挡板被焦子填平,基本没有再分配作用。
回炼油抽出层焦块厚度达100mm左右。
汽提段、沉降器、内集气室、大油气线焦刺、分馏塔塔底、工字挡板清理硬焦约100吨。
2)因三机组现场控制盘失电(UPS断电)机组停运。
恢复进料时发现待生线路催化剂输送困难,无法建立正常流化,装置停工抢修。
检查发现沉降器内部挂焦严重,焦块质地疏松,易脱落。
沉降器顶旋分器料腿被焦块堵死。
汽提段隔栅全部被焦块堵死。
原料进料喷嘴上1米左右的提升管内壁发现有一圈厚150mm 左右硬质焦块。
大油气线基本没有发现焦块。
分馏塔塔底、工字挡板部分非常干净。
3 原因分析结焦和装置的原料、设备结构以及装置操作等条件都有密切的关系。
通常认为催化装置结焦的原因主要有以下几种:1、原料中未汽化的高沸点物质挂壁后在催化剂作用下炭化生焦。
2、反应油气中重组分在死区冷壁处液化形成“焦核”,逐渐发生缩合生焦。
3.1 原料性质的影响原料中的渣油以VRDS减压渣油为主,原料掺渣比例变化如下表1,渣油性质见表2所示。
VRDS减压渣油中高沸点物质含量在80%以上,随着装置掺渣的增加,原料中高沸点物的比例不断上升,反应产物中高沸点组分相应增加,结焦的趋势增加。
表1 催化原料掺渣变化(略)表2 VRDS渣油性质列表(略)催化装置原料性质变化情况,见下表(略)3.2 设备结构的影响3.2.1 提升管内结焦情况分析从提升管内结焦的位置分析其原因应该是原料油滴穿透现象的结果。
156科技展望TECHNOLOGY OUTLOOK中国航班CHINA FLIGHTS 防止催化裂化装置结焦的技术措施张建峰|中海石油中捷石化有限公司摘要:现阶段正处于社会发展建设的关键时期,对于石油化工产品的需求量在不断提升,这就对石油化工生产行业的生产效率和生产安全提出了更高的要求和标准。
催化裂化装置作为石化生产中极其重要的一部分,为了确保催化裂化装置的正常运行,就需要做好防结焦技术的研究分析,有效掌握催化裂化装置在运行中产生结焦的原因,制定并采取切实有效的防结焦技术措施,为催化裂化装置的高效稳定运行提供有效保障,提高对催化裂化焦化问题的处理水平。
关键词:催化裂化;装置结焦;技术措施催化裂化装置在生产运行中的结焦问题,会对整个装置的运行带来极大不良影响,不仅会影响生产效率,并且还会引发安全隐患。
尤其在现阶段对于石化产品质量及需求量要求在不断提升,更需要从抗结焦方便入手,积极研究和创新相关防结焦技术,这对于石油化工行业的发展有着非常重要的意义和作用。
1催化裂化装置结焦的原因分析1.1结焦部位在现阶段原油重质化情况比较突出,所以在当下催化裂化中多数都会采用常减压渣油来充当相关原材料,但是该材料在性质这两方面相对有限,所以在催化裂化生产中,会容易导致相关设备产生结焦,进而对整个催化裂化装置的安全稳定运行带来不良影响,严重影响了整个产品的质量以及生产的安全和效率。
提升管原油喷嘴顶部、旋风分离外壁、沉降器穹顶、分馏油浆系统等重要部件,在原油质量较差的环境下,催化裂化装置极易结焦。
1.2造成结焦的因素一般而言,催化裂化装置的结焦是由于重质原油在反应过程中发生的不良反应、原料的雾化和汽化、二烯烃、芳烃等的聚合缩合所导致的。
并且在催化裂化生产中温度条件以及环境条件的影响,所以必然会导致装置结焦,同时由于部分催化裂化装置需要一直在沉积和高温条件下进行运行,所以更容易产生结焦问题。
因为在现阶段原油原料方面的质量较差已经成为非常普遍的一种情况,所以有部分原油在催化裂化的过程中,有相当一部分残渣中的某些重组分在高温下不能汽化。
工业生产化 工 设 计 通 讯Industrial ProductionChemical Engineering Design Communications·203·第46卷第1期2020年1月随着我国经济社会的快速发展和科技水平的进一步提升,人们对工业生产和生活品质的要求不断提高,对石油资源的消费需求也稳步增强。
另一方面,随着全球原油重质化、劣质化趋势的不断加强,催化裂化技术已成为炼油企业获取重要化工原材料的核心加工手段,拥有较为广阔的发展前景。
但是,催化裂化装置的不同部位却很容易在使用过程中出现结焦现象,进而影响到整个催化裂化装置的安全性、稳定性和可靠性。
在现阶段石油资源需求量较大和各种不利因素不断增加的情况下,如何提高催化裂化装置的防结焦水平成为相关技术人员和管理人员考虑的重要内容。
在此背景下,对防止催化裂化装置结焦的技术措施进行一定探讨和研究便有着不容忽视的重要理论意义和现实价值。
1 催化裂化装置结焦的原因分析1.1 结焦部位近年来随着原油劣质化、重质化趋势的进一步增强,常压、减压渣油直接成为石油炼化企业催化裂化的原材料,其较差的化学物理性质使得催化裂化装置相关部位的结焦问题进一步加重,已然成为影响催化裂化装置安全稳定运行和可靠优质生产的重要原因之一。
通常情况下,催化裂化装置在原油劣质化环境下非常容易出现结焦的部位主要有提升管原料油喷嘴上方、旋风分离器外壁、沉降器穹顶、分馏油浆系统等重要部位。
1.2 造成结焦的因素一般而言,原油催化裂化装置结焦的根本原因在于原油重质,原料雾化和汽化的不良反应,还有原料在反应过程中产生的双烯、大分子芳烃缩合及双烯烃聚合物反应等。
同时,催化裂化面临较高的温度环境和外在劣质油气环境,因此催化裂化装置结焦的可能性是客观存在且不可避免的,催化裂化装置的某些特殊部位在冷凝沉积和长时间高温环境下停留缩合,进而出现关键部位结焦的情形。
就原料性质而言,现阶段原油重质化和劣质化趋势不断明显,重质原料导致催化裂化装置的沉降器结焦,更在一定程度上使其后续雾化效果大打折扣。
要措施。
在实际的生产中,我们将油浆流速控制在1.3m/s 以上,就可有效降低油浆停留时间低于5min ,进而有效的地提高生产中的油浆循环量。
同时在生产中我们发现,分馏设备中的液位也是影响油浆流速的主要原因。
因此在生产中我们将分馏设备中的液位控制在50%以下。
经过以上的技术工艺优化措施,目前我企业催化裂化生产中油浆循环量被控制在290~350t/h 之间,有效降低了油浆停留的时间。
2.2 有效控制分馏设备底部温度在生产试验中技术人员发现,油浆中的烃类物质热反应随着生产温度降低,也在同步减少。
因此更加合理的控制生产温度,也是减少结焦堵塞问题的主要措施。
经过生产试验分析,技术人员将分馏设备底部温度降低至350~360℃之间,即可有效地降低因油浆热反应造成的结焦堵塞问题。
2.3 生产操作优化措施为了确保催化裂化生产中操作合理,进而避免因操作不当造成的结焦堵塞问题,技术人员根据生产实践结果对现有的操作进行了优化。
其优化重点在于如何根据油浆反应深度变化,有效控制油浆组成,即如何根据日常油浆密度以及其中固含量变化利用操作措施对油浆进行调整。
其具体的操作措施为:当系统中的油浆密度参数大于1.05时,技术操作人员应及时外甩油浆。
同时在油浆固含量高于技术指标情况下,操作人员也应根据技术分析结果对操作进行调整,并根据指标结果提高外甩量。
根据我企业在催化裂化生产中的实际情况,技术人员确定的操作优化包括了以下几点:首先在正常生产情况下,操作人员根据规程进行定期外甩油浆操作。
其次当生产中出现开停工过程或出现操作异常的情况下,油浆中的催化剂会造成产品中固含量增加。
在这种情况下,操作人员应采用边补边甩的操作措施,即利用操作措施提升油浆外甩量,进而避免催化剂在循环系统中的沉积。
虽然我们的操作优化取得了一定效果,但是在生产中由于分馏塔设备抽出口部位相对平坦,进而造成缓冲区角度低于催化剂流动需要的休止角度,因此该位置依然存在催化剂沉积问题。
催化裂化装置结焦原因分析及对策研究摘要:炼油企业是我国的重要产业,如何在炼油过程中减少不必要的消耗,提高原油的使用效率成为炼油企业的发展方向。
催化裂化装置在炼油企业中占据重要地位,减少催化裂化装置在消化重油过程中的结焦现象是提高企业经济效益的重要条件。
基于此,本文就催化裂化装置出现结焦的原因进行分析并提出相应的对策。
关键词:催化裂化装置;结焦原因;应对措施引言:催化裂化装置结焦原因是多种多样的,可能是因为设备结构不合理、炼油原材料够不到标准、工人对设备的操作不合理等。
炼油企业只有从中找出催化裂化装置结焦的原因,才能够更好的进行原油炼化,提高催化裂化装置对重油消化的使用效率。
一、催化裂化装置概述:催化裂化装置是炼油企业中必不可少的装置,催化裂化装置的主要功能是对原材料进行催化裂化,使不同的原材料在催化裂化装置内进行化学反应,从中提炼出稳定的汽油的装置。
二、催化裂化装置结焦几大常见原因(一)、催化裂化设备结构不符合炼油标准炼油企业在进行催化裂化装置的购买时可能会因为资金不足等原因而没有选择高质量的装置,以及在购买了催化裂化装置后没有安排相应的技术部门对装置进行维护,容易造成催化裂化装置出现结焦现象。
(二)、炼油原材料和催化剂使用不当炼油企业在对原油提炼时对原材料使用不当,用劣质原材料代替原本原材料以及没有根据催化裂化装置选择适宜的催化剂导致残渣多也会造成催化裂化装置出现结焦现象。
(三)、装置操作环境不当和不合理操作催化裂化装置进行炼油时对操作环境要求高,没有适合炼油的操作环境以及装置操作者对装置的不熟练,没有掌握炼油的步骤都会出现催化裂化装置结焦现象。
三、对催化裂化装置结焦原因的对策研究(一)、购买高规格、高质量的催化裂化装置炼油企业在对催化裂化装置进行购买时要尽量选择购买高规格,高规格的催化裂化装置,如果炼油企业因为想要节省炼油成本而购买落后的催化裂化装置,反而会对炼油企业造成更大的损失,落后的催化裂化装置出现的问题往往会被先进高质量的装置多,炼油企业花在维修上的资金反而会更多,而且一旦对催化裂化装置进行维修就意味着企业只能停止生产,生产线一旦停止可能会出现顾客订单不能及时完成的状况,这会对企业造成更大的损失。
催化裂化装置油浆系统结焦的分析与对策张爱芳【摘要】介绍了延炼催化4×10^5 t催化裂化装置、历年油浆换热系统结垢情况及2007年8月份抢修中油浆换热器结垢及处理情况,结合影响催化裂化装置油浆系统长周期运行的因素,详细分析了结垢的原因,提出了在原料日趋变重条件下通过优化操作条件、加阻垢剂等措施,确保油浆系统的长周期运行,防止结垢。
%It introduced the extension of 400,000 tons refinery catalytic cracking unit,heat exchange system over the years scaling slurry and in August 2007 oil slurry heat exchanger repair and treatment of scaling,combined with the impact of FCCU slurry system running long-period factors,and detailed analysis of the causes of fouling,the change in re-growing raw materials under the conditions by optimizing operating conditions,scale,plus measures to ensure that the slurry system,long-period operation,to prevent scaling.【期刊名称】《延安大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(030)003【总页数】5页(P101-105)【关键词】催化裂化;油浆;结焦;温度;操作条件;阻垢剂【作者】张爱芳【作者单位】延安炼油厂,陕西洛川727406【正文语种】中文【中图分类】TE624.41催化裂化装置油浆系统结垢,与分馏塔底温度高;塔底液位高,停留时间长;在换热器的线速度低;油浆中的固含量、芳烃含量高,有密切关系,使催化裂化油浆系统易结焦、堵塞,导致油浆循环量小和换热效率差,影响到催化裂化油浆系统的安全、平稳运行。
炼油化工催化裂化装置反再系统结焦问题分析摘要:在炼油化工企业生产过程中催化裂化装置的运行至关重要,而催化裂化装置反再系统的结焦问题深深困扰着炼油化工装置的生产控制,对炼油化工企业的生产安全与生产效率产生了不良影响。
文章主要对催化裂化装置反再系统结焦问题及其相关进行了分析、探讨,以供参考。
关键词:催化裂化;反再系统;结焦问题;沉降器前言在科技水平不断提升的推动下,我国许多炼油化工企业的催化裂化装置得到了较好的优化改造,炼油化工企业的产品也在朝着多元化方向发展。
但是随着生产压力的不断增加,原油处理量的不断增大,催化裂化生产过程中原料重质化、劣质化等问题使得催化裂化装置出现了结焦问题,严重影响了装置的长期、安全运行。
如何避免或者是减缓催化裂化装置的结焦问题成为了当前各个炼油化工企业安全生产高度重视的问题。
一、催化裂化装置反再系统结焦位置及其影响催化裂化装置的反再系统出现结焦问题主要表现为油浆的换热系统出现压降升高、油浆循环量降低、油浆泵冲蚀严重、油浆取热降低、分馏塔操作困难等现象。
对催化裂化装置的长期稳定运行产生严重影响的结焦位置主要集中在以下几个方面:一是提升管进料喷嘴内壁结焦。
通常会在喷嘴正上方出现结焦,呈环状附在管内壁。
焦块的内部为硬质焦,外部为油焦,结焦的催化剂含量较大,呈黑褐色。
这一位置的结焦会使得提升管内径越来越小,不利于催化剂循环量的保持。
二是大油气管线和分馏塔油气入口位置结焦,会导致系统的压降大幅上升。
三是沉降器顶部结焦,这一位置的结焦质地通常较硬,清除难度较大。
在内部温差变化的影响下焦块会出现脱落、断裂,进而对待生斜管入口造成堵塞,使得待生催化剂循环量下降,甚至中断。
若是沉降器内的焦块出现剥离进入旋分器,将会导致催化剂的大量损失,使得油浆固体含量增加,导致换热器发送堵塞。
若是焦块掉入待生斜管内在滑阀位置卡主,还会导致装置被迫停工。
四是旋风分离器料腿结焦。
焦层主要集中附在内筒与料腿内壁,使得内径不断变小,甚至会导致料腿出现完全堵塞。
催化裂化装置结焦原因及预防措施作者:杜京芳来源:《中国化工贸易·中旬刊》2018年第09期摘要:导致催化裂化装置结焦的原因是多方面的,依据催化裂化装置生产的实际情况,分析导致装置结焦的各种因素,采取必要的应对策略,合理解决催化裂化装置结焦的问题,提高催化裂化装置长周期运行的效率,满足石油化工生产的技术要求。
关键词:催化裂化装置;结焦;防止措施在石油化工生产过程中,催化裂化装置可生产出更多的石油化工产品,满足石油化工市场的需求。
催化裂化装置结焦是导致装置停车的关键因素之一,如果得不到合理的控制,会增加催化裂化装置停工的概率,降低催化裂化工艺的生产效率,增加石油化工生产的成本,给石油化工生产带来巨大的危害。
1 催化裂化装置结焦原理结焦的过程一般来说可以分为两种情况:一种是催化裂化反应过程中结焦。
催化裂化反应过程是由低氢碳比的重质油在催化剂的作用下反应转变为高氢碳比的轻质油,在此过程中必然会生成焦炭,如烯烃、胶质、沥青质、芳烃等易生焦物,在高温下具有较强的结焦趋势,它是通过脱氢缩合反应,依附在催化剂颗粒上并以其为结焦中心而逐步成长,直至生成焦;另外一种结焦情况则是由高沸点的重油组分(未汽化或冷凝)以液滴状态粘附在设备或者催化剂表面,或者是先粘附在催化剂颗粒上,再粘附在沉降器器壁以及内部构件上,在一定的温度和时间的共同作用下逐渐累积结焦,形成焦块。
2 结焦部位及原因分析催化裂化的主要原料是常压渣油,常压渣油的性质较差,会使催化裂化装置结焦的现象加重。
催化裂化装置在长久的运转过程当中,容易出现结焦问题,一般出现在提升管原料油喷嘴上方、油浆循环系统、旋风分离器外壁、沉降器集气室、反应油气管道和沉降器的内壁中,每一个位置的介质不同,所产生的物流流向也不同,进而导致结焦的原因也不一样。
在提升管原料喷嘴出口的管壁上,最容易产生一层薄焦,儀器的周围会被焦块所包围,焦块坚硬呈半环形状。
焦炭在没有形成之前是没有完全汽化的液相组分,黏附性能非常强,甚至能够黏住一些催化剂颗粒。
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。
产业科技创新 Industrial Technology Innovation52Vol.2 No.4产业科技创新 2020,2(4):52~53Industrial Technology Innovation 催化装置油浆系统结焦原因分析及应对措施探讨管建强(中海油惠州石化有限公司,广东 惠州 516086)摘要:催化装置油浆系统运行的好坏,直接关系到催化装置能否长周期安全运行,如何避免油浆系统结焦非常关键,在日常生产操作中必须引起足够的重视。
产生结焦的原因有多个方面,只要认真加以分析并采取相应的预防措施,就可以避免结焦或者减缓结焦的过程,有利于催化装置的安全平稳运行。
关键词:催化裂化;油浆系统;防止结焦;措施中图分类号:TE96 文献标识码:A 文章编号:2096-6164(2020)04-0052-021 装置运行情况分析某催化裂化装置规模为120万吨/年,主要以减三线直馏蜡油和少量加氢尾油为原料。
催化装置运行过程中,要对油浆密度和固体含量等参数加强监控,如控制不好,将增加油浆系统结焦倾向。
由于油浆系统结焦堵塞而造成油浆循环量大幅下降,严重影响正常生产,装置被迫降量操作、甚至停工的事情在各个炼厂时有发生,必须引起重视。
本装置通过落实防止油浆系统结焦的操作措施,严格控制相关参数,确保油浆循环量保持稳定,油浆泵运行正常,取得了很好的效果。
2 油浆系统结焦问题产生的原因催化装置分馏塔进料是带有催化剂颗粒的高温过热油气,因此,催化分馏塔专门设有脱过热和洗涤段。
油浆从塔底抽出后,在经过换热器、蒸汽发生器冷却后,其温度比塔底温度下降了100℃左右,较大部分返回分馏塔脱过热段挡板上方,通过适当的分配装置,使油浆在各层挡板上均匀流下,与反应器过来的过热油气逆流接触,油气被冷却,其中最重的馏分冷凝下来,落入塔底,同时落入塔底的还有被洗涤下来的催化剂颗粒。
另有一部分油浆直接进入塔底,用于控制塔底温度。
分馏塔底需保持一定的液面和适当的操作温度,以保证整个油浆循环正常。
重油催化裂化装置反应器结焦的原因及对策探索摘要:重油催化裂化装置反应器结焦是一个常见且严重的问题,影响着装置的稳定性和经济效益。
其主要原因包括重油中的杂质、不饱和化合物、反应温度和催化剂质量等。
为解决这一问题,相关企业可以采取一系列对策,包括提高重油预处理工艺、优化反应温度、改善催化剂质量等,这些对策的实施能够有效预防或减少反应器结焦现象的发生,提高装置的稳定运行和产能。
为此,本文主要对重油催化裂化装置反应器结焦的原因及对策进行探究,进而为提升重油催化裂化装置反应器的运用效果提供参考借鉴。
关键词:重油催化裂化装置;反应器结焦;原因及对策前言:重油催化裂化装置反应器结焦的根源可以追溯到重油中的杂质、不饱和化合物、反应温度和催化剂质量等多方面因素,这些因素相互作用,导致反应器内部出现积炭和结焦现象。
相关企业应创新应对措施,其能够有效预防或减少反应器结焦现象的发生,从而提高装置的稳定运行。
本文将对重油催化裂化装置反应器结焦的原因及对策进行详细介绍,进而为解决这一问题提供参考和指导。
一、重油催化裂化装置反应器结焦的原因1.重油中的杂质:重油中含有硫、氮、金属等杂质,它们在反应过程中会形成催化剂中毒物质,促使催化剂失活并导致结焦。
2.不饱和化合物:重油中的不饱和化合物在高温下容易发生聚合反应,形成高分子聚合物,这些聚合物会沉积在反应器内壁上,导致结焦。
3.反应温度和压力:反应温度过高或压力过低会导致重油分子裂解过程中的碳链断裂,生成的碳烯烃和芳烃会聚集在反应器内,形成积炭和结焦。
4.催化剂质量和活性:催化剂质量差、活性低或使用时间过长会导致催化剂失活,降低了重油分子的裂解效率,增加了结焦的风险[1]。
二、防止重油催化裂化装置反应器结焦的措施1.优化催化剂选择和管理一是选择高活性和稳定性催化剂:催化剂的选择是防止结焦的关键因素之一。
寻找具有高活性和稳定性的催化剂,可以提高重油的转化效率,并降低结焦的风险。
二是定期检查和更新催化剂:企业应定期检查催化剂的状态和性能,如颗粒大小、活性、金属含量等,并根据需要进行更新,老化或失活的催化剂容易导致结焦问题。
催化装置结焦原因分析及预防措施摘要:催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一,在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有很重要的地位。
通过对FCC装置因结焦造成停工过程的分析,提出在原料变重的情况下装置应进行以下调整:减少原料波动、调整预提升蒸汽、选用适宜的催化剂、优化分馏下部操作和改进设备等方法。
关键词:催化装置结焦原因分析预防措施1 装置概况160万吨/年催化裂化装置主要由反应再生、分馏、吸收稳定、双脱、轴流风机和以背压式蒸汽透平驱动的气压机等六部分组成,以大港原油的减压渣油、减压蜡油和常压渣油为原料,采用超稳分子筛催化剂。
主要产品为液化气、汽油、轻柴油、油浆等。
装置于1996年12月投产。
截至2006年9月对装置进行了五次较大规模的技术改造。
2 催化装置结焦原因分析2.1 沉降器内部沉降器内部结焦的主要原因是,油气在沉降期内停留时间过长,部分位置形成死区,大分子未汽化油或表面有液焦的催化剂粘附在沉降器顶或集气室内部,先形成结焦中心,然后随着时间的延长慢慢长大,最终在大部分油气的流动较慢的部位长满焦炭。
2.2 提升管喷嘴提升管内结焦的主要原因是,喷嘴雾化效果不好,导致油滴大穿透对面提升管内壁,粘附在管壁上的未汽化油经过高温缩合等复杂的化学反应,最终生成焦炭。
其次是提升管内部扩径处存在死区,在此处催化剂返混严重,造成催化剂表面积碳严重,由于停留时间长,粘附油滴的催化剂最终黏在提升管壁上,经过高温缩合,在此处生根结焦。
2.3 旋风分离器内部旋分升气管外壁结焦主要是该区域背对旋分入口的死区,油气线速较低,滞留时间长,大分子未汽化油经过高温缩合在此处结焦;灰斗和料腿内结焦主要是因为催化剂上粘附的液焦反应成为完全的大分子物质,由于催化剂停留时间过长,致使催化剂粘附在料腿或灰斗上缩合结焦。
2.4 分馏塔底和油浆换热系统分馏塔底结焦一般都在阻焦器入口以下,而且焦中催化剂含量较高,交的软硬也不相同;而人字挡板上基本上有硬焦存在,有的装置甚至在下面几层塔盘上也存在结焦现象;油浆换热系统主要在换热器管束内。
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)71-0011-020 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。
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。
催化裂化装置正常运行防结焦措施摘要:催化裂化装置是催化裂化工艺中最为重要的载体,装置正常运作才能确保沉降器避免结焦,维系生产工艺顺畅。
但因各类外在因素影响,沉降器依然会出现不同程度的结焦情况,从而导致催化裂化装置运行受到影响。
本文就此展开分析讨论,了解沉降器出现结焦的主要因素,从原料气化率、原料性质等角度展开讨论,给出防止结焦技术的应用措施,期望能够提升炼厂生产效率和生产质量。
关键词:催化裂化装置;正常运行;防结焦技术;措施引言:催化裂化装置当前已经得到广泛的应用,催化裂化装置的有效运行已经成为影响我国炼油企业经济效益的重要因素。
我国的催化装置在运行周期时长上比国外短,国外装置的周期一般在3-5年,国内大部分在1-2年。
根据相关数据统计可知,装置结焦是重要的影响因素,对催化裂化装置的运行具有较大的影响。
当前对于结焦的合理处理已经成为重要的讨论话题,成为当前讨论的重要话题,根据实际情况,提出减缓或避免沉降器结焦的主要措施。
1催化裂化装置结焦部位及成分催化裂化装置所形成的胶块主要包含了氢元素和碳元素两种元素,且在催化剂的作用下形成焦块状态,此时的焦块碳含量比较高,但是灰成分比较小[1]。
可见,催化裂化装置中所形成的焦块属于在低浓度催化剂情况下油气高度缩合碳化而形成的,该情况与催化谈话装置的内环境比较符合。
而喷嘴位置和沉降器位置本身含有的催化剂浓度就比较高,因此这两个部位所形成的焦块中催化剂的成分也比较多。
2影响催化裂化装置结焦的因素2.1原料气化率因素对结焦的影响进料蒸发汽化比是指供料在进入提升管,和催化剂接触后从液象学变为汽相的能力,蒸发汽化率越高说明供料的汽化效率就越好,如果遗留在催化上液相油减少,则生成的湿催化也减少,因此反应深度就也好。
供料蒸发汽化量主要与反应温度、喷嘴雾化效率等因素相关。
化学反应温度控制是一项重要的技术参数,对于催化裂化反应具有重要的意义,这项参数可以在一定程度上确定化学反应的深度,同时对范围也可以控制在一定的范围内。
催化裂化油浆系统结焦原因及对策
摘要:催化裂化装置随着原料的重质化,结焦现象趋于严重,成为影响装置长周期运行的主要因素之
一。油浆系统结焦严重影响装置后期的平稳运行。文章提出了治理对策,可供同行借鉴。
关键词:催化裂化,结焦原因,治理对策,长周期运行,油浆系统
近年来,随着国内外原油的重质化和劣质化,催化裂化在原油深度加工、提高轻质油收
率与炼油厂经济效益等方面一直发挥着重要作用,发展极为迅速。由于渣油具有较大的结焦
倾向,我国多数炼油厂的催化裂化装置都发生过严重的结焦。“催化裂化协作组”的专题调
研报告显示[1],重油催化裂化提升管、沉降器及分馏系统中结焦非常普遍且严重,特别是沉
降器结焦对催化裂化装置的影响最为严重。因结焦造成工业装置非计划停工次数几乎占总停
工次数的2/3,是重油催化裂化工业装置长周期运转的严重制约因素,直接影响到催化裂化
装置的长周期安全运行和炼油厂的经济效益。国内研究者对重油催化裂化装置的结焦做了大
量研究工作,并取得了一定成果。公司催化裂化装置停工检修发现,结焦严重主要集中在油
浆系统,而并非是沉降器(如下图)。
图 油浆换热器213及油浆备用泵209出口管线结焦情况
1 油浆系统结焦机理
催化裂化装置因其重油、高温的工艺特点,决定了结焦的客观性。油浆系统结焦的机理:
油浆结焦物由有机物和无机物组成。有机物主要由各类重质烃缩聚物组成,无机物主要是催
化剂粉末。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
合物的平均相对分子质量的不断增大,其在介质中的溶解度逐渐减小,析出后黏附在设备表
面,当遇到催化剂时,易聚集成颗粒,已经黏附在表面的聚合物也能起到捕获剂的作用,加
快颗粒的沉积和生焦。
2 油浆系统结焦部位及分析
分馏系统的结焦部位主要发生在分馏塔底部舌形塔盘、人字挡板、塔底、油浆泵入口、
油浆管线及油浆换热器等部位。分馏及油浆系统的结焦最初表现在油浆循环量下降,致使分
馏塔底热量取不出来,分馏塔气液相超温,结焦趋势增加,容易形成恶性循环。一般认为,
催化裂化原料的性质、油浆的性质、分馏塔底温度、油浆停留时间、催化剂含量及流动状态、
油浆流速、操作波动等各种因素相互作用是油浆结焦的主要原因。
从上图可以看出油浆备用泵出口管线结焦堵死,主要原因是备用机泵切换频率过低,预
热线孔板过小,预热不均匀导致油浆备用泵出口结焦。所以增大备用机泵的切换频率和加大
预热线的孔板,可以避免高温油浆在备用机泵管线上的结焦。
2.8Mt/a催化油浆循环量大约维持在600-800t/h。由此可以计算出,油浆在不同循环量
和分馏塔不同液面下的停留时间及在换热设备上的线速度。计算结果见表一和表二。
从表一可以看出,在油浆液面50%,装置在油浆循环量在≤600t/h时,油浆在分馏塔的
停留时间为≥5.85min;油浆循环量在≥800t/h时,油浆在分馏塔的停留时间≤4.39min。
而且油浆液面只要超过80%,在油浆循环量正常的情况下,停留时间都>5min,在分馏塔的
停留时间过长,容易造成分馏塔底结焦。因此,通过调节反应深度,将分馏塔液面控制在
50%以下,油浆循环量控制在600t/h以上,可以降低油浆在分馏塔的停留时间,从而可以避
免油浆在高温下因停留时间过长而发生的结焦。
表一 油浆在分馏塔的停留时间(油浆密度按330℃平均826kg/m-3)
项 目 油浆循环量600t/h 油浆循环量800t/h
体积/m³ 停留时间/min 体积/m³ 停留时间/min
液面
5% 30.83 2.54 30.83 2.59
20% 44.17 3.65 44.17 2.74
50% 70.84 5.85 70.84 4.39
80% 95.50 8.05 95.50 6.04
100% 115.28 9.53 115.28 7.14
从表二可以看出,催化油浆在通过原料换热器时的线速度在0.9至1.2m/s,在正常范
围内。所以开工前四年以来油浆原料油换热器运行正常,只是到了后期由于油浆温度高导致
其结焦。油浆蒸汽发生器在长岭2.8Mt/a催化裂化装置中,采取单台运行、两台并联和三台
并联的运行方式。但主要的运行方式是单台运行或者两台并联运行。从表二可以看出在两台
油浆蒸汽发生器并联运行,油浆循环量在600至800t/h时,油浆蒸汽发生器的线速度都<
1.0m/s,只有在单台运行的情况下油浆蒸汽发生器的线速度才>1.0m/s。较低的线速度导致
油浆容易在换热器及蒸汽发生器上粘结,是导致油浆蒸汽发生器结焦的直接原因。所以在蒸
汽发生器负荷正常的情况下,可以采取单台运行方式,控制油浆在蒸汽发生器的线速度,从
而可以避免油浆在高温下因线速度过小而发生的结焦。
表二 油浆在换热器中的线速度(油浆密度按330℃平均826kg/m-3)
项目 油浆与原料换热器E212A/B 油浆蒸汽发生器E213A/B/C
单台流通面积(油
浆)/m2
0.0827 0.1250
油浆循环量/t.h-1
600 800 600 800
不同换热流程的线速度/m.s-1
单台 1.19 1.59
两台并联 0.60 0.79
三台并联 0.40 0.53
两台串联 0.90 1.20
从近几年结焦的情况来分析,油浆系统结焦原因除了线速之外还有就是外取热的泄漏。
从2013年以来,外取热系统出现过三次大量泄漏、几次小泄漏。外取热泄漏期间,油浆固
含量、灰分明显都超过工艺指标。油浆系统大量的催化剂会加速油浆系统结焦而且会堵塞换
热器,所以必须控制外取热的泄漏避免催化剂的跑损,防止油浆系统在高温下因催化剂的跑
损固含量高而发生的结焦。
2.1 影响分馏塔及油浆系统结焦的因素
分馏塔及油浆系统结焦因素如下:①油浆性质。随着油浆中的多环芳烃含量的增加,油
浆相对密度和黏度增大,流动性变差;油浆中稠环芳烃和不饱和烯烃在高温下很容易发生缩
合反应,生焦能力强。②塔底温度。分馏塔塔底温度是导致油浆系统结焦的关键因素。随着
塔底温度的升高,轻馏分逐渐蒸发,油浆浓缩,黏性增加,生焦性能增强。当温度升高到一
定值时,热裂化和聚合反应速度会变得很快。当油浆在某一高温下停留时间足够长时,油浆
中将有焦炭生成。③停留时间。分馏塔底部是一个平坦的缓流区,当积存一部分催化剂和焦
时,油浆在此区域的停留时间会远超过平均停留时间,油浆中的稠环芳烃、胶质、沥青质等
就会和夹带的催化剂颗粒一起沉积,最终形成包含催化剂粉末的焦块。④油浆流速。由于油
浆中芳烃和胶质含量较高,在高温下极易发生聚合反应,油浆在管道中的流速过低时,停留
时间延长,油浆中夹带的催化剂和重组分就会沉积于管线底部,发生热裂化和结焦反应。⑤
催化剂及油浆固体含量的影响。随着催化裂化进料的重质化和低氢转移活性超稳分子筛催化
剂的使用,一部分原本可能生焦的重芳烃不成焦而以稠环芳烃形式富集于油浆中,从而加重
塔底的结焦问题。油浆中含有催化剂颗粒,当油浆流速低或停留时间较长时,催化剂颗粒发
生沉降成为油滴聚集的中心,促使结焦发生,固含量增大使结焦性能增强,油浆换热器系统
的普通结垢机理为含炭催化剂颗粒的重力沉降。⑥塔的底部存在缓流区和死区。从分馏塔底
的椭圆形来看,其中的油浆抽出口附近是相对平坦的,其角度也远小于催化剂流动休止角,
客观上是一个催化剂积存的条件,一旦有催化剂在塔底沉积就很难再彻底被液体油带走,这
样就造成了分馏塔底的一个高含催化剂颗粒的缓流区或死区,油浆在塔底流动线速不均一,
为垢物团的重力沉积和结焦创造了必要条件。
2.2 相应对策
防止分馏塔及油浆系统结焦的措施如下:
(1)控制好分馏塔塔底温度和塔底油浆停留时间。
采用较低的分馏塔塔底温度可以降低聚合生焦反应的速度。长岭2.8Mt/a催化裂化装置
从2010年开工以来,分馏塔底温度控制在320~340 ℃,油浆系统正常。但是运行到后期
由于油浆蒸汽发生器结焦严重,分馏塔底温度升至350~360 ℃。严重影响装置的平稳生产。
所以必须控制好分馏塔塔底温度,主要措施有降低循环油浆返塔温度,加大油浆返塔下返塔
量等,此外引一股急冷油(油浆或回炼油)对塔底进行急冷,既可加强对塔底的冲涮,防止
催化剂在分馏塔底的缓流区堆积,又可使塔底油浆快速降温,防止油浆重组分高温聚合。分
馏塔塔底宜保持较低的分馏塔液面(30%~45%)和较短的停留时间(小于5 min),液面
高,油浆在塔内的停留时间长;液面太低,油浆泵易抽空,威胁安全生产。
控制好脱过热段挡板上方的气相温度就可以保证油浆中的轻组分基本拔出,满足分馏所
需的热量。实际上分馏塔塔底已处于过冷状态(非平衡液相),较低的塔底温度对油浆中轻
组分含量并没有实质性的影响。
(2)加强平稳操作,减少非正常结焦。
精心操作,尽量减少波动及非计划停工,减少非正常结焦,对于防止结焦有着非常重要