重油催化裝置沉降器結(jié)焦原因分析及對(duì)策

1、重油催化裂化裝置沉降器結(jié)焦原因分析及對(duì)策中國(guó)石化股份有限公司茂名分公司120104ｔａ的第三重油催化裂化裝置是由洛陽(yáng)石化工程公司采用其新開發(fā)的ＲＯＣＣⅣ型催化裂化技術(shù)設(shè)計(jì)[1]于1996年10月6日建成投產(chǎn)。裝置反再系統(tǒng)采用兩段再生工藝沉降器與第一再生器(一再)同軸而第二再生器(二再)與之并列的布置形式一再采用貧氧常規(guī)再生而二再采用富氧完全再生一再采用湍流床再生、二再采用快速床(一密)湍流床(二密)主風(fēng)串聯(lián)兩段再生一再設(shè)置新型氣控外取熱

2、器一再煙氣進(jìn)煙機(jī)膨脹做功后與二再煙氣分別進(jìn)入ＣＯ焚燒爐。提升管反應(yīng)系統(tǒng)還設(shè)置干氣予提升設(shè)施和注反應(yīng)終止劑設(shè)施提升管出口采用粗旋粗旋出口加升氣管。裝置原設(shè)計(jì)原料為混合蠟油和石蠟基渣油組成。隨著我國(guó)第一套國(guó)產(chǎn)化的茂名渣油加氫裝置于1999年12月31日建成投產(chǎn)第三重油催化裂化裝置于2000年1月9日開始摻煉加氫常壓渣油從2000年2月2日起全煉加氫常壓渣油[2]。2001年裝置經(jīng)改造處理能力擴(kuò)大至140104ｔａ。1裝置歷次結(jié)焦及改造情況3

3、#催化裝置從1996年10月6日投產(chǎn)至今沉降器內(nèi)稀相器壁及旋分器外壁結(jié)焦嚴(yán)重一旦操作波動(dòng)或三器流化中斷脫落焦塊將堵塞催化劑流化通道因此造成了裝置五次非計(jì)劃停工。沉降器結(jié)焦部位主要在其內(nèi)壁和器內(nèi)內(nèi)構(gòu)件外壁外集氣室和油氣線基本不結(jié)焦分餾塔底不結(jié)焦。裝置經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改造后沉降器內(nèi)結(jié)焦情況有所好轉(zhuǎn)但至今沒(méi)能根治。尤其是2001年底大修改造時(shí)并未對(duì)沉降器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行根治結(jié)焦的改造僅僅采取了兩項(xiàng)緩解結(jié)焦的措施而大修時(shí)對(duì)再生斜管的改造反而帶來(lái)了負(fù)面影

4、響主要問(wèn)題是再生斜管催化劑輸送不暢導(dǎo)致反應(yīng)溫度波動(dòng)大并被迫頻繁地大幅度調(diào)整處理量而反應(yīng)溫度波動(dòng)大更加劇了沉降器結(jié)焦因此沉降器結(jié)焦問(wèn)題仍然困擾著裝置的長(zhǎng)周期生產(chǎn)。到目前為止沉降器共清焦八次每次的清焦量及結(jié)焦速度大致統(tǒng)計(jì)見表1。表1裝置結(jié)焦量及結(jié)焦速度大致統(tǒng)計(jì)(1)1997年5月1日裝置因外系統(tǒng)停電主風(fēng)低低限自保三器中止流化在恢復(fù)流化過(guò)程中沉降器下料不暢沉降器催化劑無(wú)法下到第一再生器裝置被迫停工。打開沉降器裝卸次被迫停工。打開沉降器后檢查由

5、于有較多的催化劑未轉(zhuǎn)入第一再生器沉降器內(nèi)結(jié)焦量增大。本次停工也未進(jìn)行大的改造。(6)2001年3月26日從干氣中空氣含量分析(空氣含量逐步上升)判斷汽提段磨損穿孔一再煙氣漏進(jìn)沉降器裝置按緊急停工處理。就開工周期來(lái)看本次檢查結(jié)焦情況依舊但殘留催化劑較少。本次停工也未對(duì)結(jié)焦問(wèn)題進(jìn)行整改。(7)2001年12月14日裝置按計(jì)劃大修沉降器結(jié)焦情況基本穩(wěn)定。本次大修減緩沉降器結(jié)焦的整改項(xiàng)目主要有:新上了石油大學(xué)ＦＳＣ專利技術(shù)即帶予汽提擋板的粗旋快

6、分結(jié)構(gòu)[3]減少沉降器內(nèi)油氣分壓采用兩段汽提技術(shù)適當(dāng)增加汽提蒸汽量(4ｔｈ左右)以提高再生催化劑上的油氣置換率進(jìn)一步減少沉降器內(nèi)油氣分壓減緩沉降器的結(jié)焦。(8)2002年4月26日裝置因2#主風(fēng)機(jī)跳停主風(fēng)低低限自?；謴?fù)過(guò)程中因沉降器結(jié)焦脫落焦塊堵塞催化劑流化通道導(dǎo)致裝置被迫停工。本次檢查結(jié)焦情況并不嚴(yán)重但軟焦較多。本次停工也未對(duì)結(jié)焦問(wèn)題進(jìn)行整改。2沉降器結(jié)焦的機(jī)理及原因分析2.1沉降器結(jié)焦機(jī)理2.1.1硬焦的生成機(jī)理所謂硬焦即含有少量催

7、化劑細(xì)粉高度炭化的焦其ＣＨ比可達(dá)100∶3這些焦的生成是由于催化裂化反應(yīng)油氣中含有大量的重質(zhì)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分這些物質(zhì)是生焦的潛在物質(zhì)在高溫下會(huì)發(fā)生縮合反應(yīng)而結(jié)焦。一般來(lái)講重芳烴含有三環(huán)以上的結(jié)構(gòu)芳環(huán)難裂開但在高溫下斷側(cè)鏈后易縮合反應(yīng)成稠環(huán)結(jié)構(gòu)生成焦炭的前身物最后生成焦炭膠質(zhì)、瀝青質(zhì)是比重芳烴更重的組分是含有五個(gè)環(huán)以上的稠環(huán)芳烴其熱轉(zhuǎn)化主要是縮合脫氫生成焦炭的前身物最后生成焦炭。熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究表明:芳烴在440～520℃膠質(zhì)在

8、407～487℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生劇烈的熱分解反應(yīng)生成揮發(fā)產(chǎn)物和焦炭。回?zé)捰椭兄刭|(zhì)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)已經(jīng)歷了催化裂化反應(yīng)其組成較輕而芳香度更高失出側(cè)鏈的稠環(huán)更易縮合。重質(zhì)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)在高溫下發(fā)生縮合反應(yīng)后先生成具有極性的焦炭的前身物成為大分子膠狀物的中間相再吸收油氣中類似的稠環(huán)芳烴逐漸長(zhǎng)大揮發(fā)后生成焦炭。因此在具備高溫、長(zhǎng)時(shí)間停留的場(chǎng)所或死角一旦有生焦前身物的出現(xiàn)就會(huì)發(fā)生結(jié)焦。另外由于存在熱裂化反應(yīng)反應(yīng)油氣中含有一定量的烯烴和二烯烴