FCC装置结焦问题及措施

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1、FCC装置结焦及措施FCC装置结焦问题及措施李文杰吴雷杨启业（中国石化工程建设公司，北京市，100011）摘要：FCC装置结焦问题由来已久，是造成装置非计划停工的主要原因之一。针对不同部位的结焦原因，采取系统设计和优化设计，辅以适当的操作，尽量减少结焦程度，可以延长操作周期，提高装置的经济效益主题词：结焦催化裂化装置非计划停工设计1前言目前，我国FCC装置已达一百余套，其中中国石化系统五十余套，加工量四千多万吨，是我国原油深度加工最重要的手段，创造了巨大的经济效益[1]。当前，长周期安全运行，降低成本，提高竞争能力，成为各炼厂的主要工作目标。但由于反应分馏系统结焦造成的非计划停工仍然时

2、有发生，严重影响了生产任务和经济效益。FCC装置结焦主要发生在以下部位：（1）提升管在喷嘴旁边或喷嘴对面，都有可能结焦，造成提升管压降增加，影响剂油比的灵活调节，无法调节反应温度，甚至造成反应温度下降，并造成结焦进一步增加。（2）沉降器及旋分器系统沉降器器壁与拱顶，以及汽提段都有可能产生大块致密坚硬的焦块，焦块有时可以通过待生斜管进入再生器烧掉，但有时也会在毫无预兆的情况下，堵塞待生斜管格栅，造成流通面积减小，使得装置循环量降低。或可能卡住待生滑阀，沉降器料位无法调节，在极端情况下，再生烟气甚至有可能反窜到沉降器，引发爆炸等严重后果。旋分内部升气管背面结焦，脱落时堵塞料腿，卡住翼阀，都

3、会造成旋分效率下降甚至失去作用，造成催化剂剂耗上升，在分馏系统造成分馏塔底堵塞，油浆泵抽空，泵、换热器、管线的磨损，容易发生火灾事故。7FCC装置结焦及措施（1）反应油气管线反应油气管线的结焦在部分装置上非常严重，达到150--200毫米，其后果主要是压降增加，反应器压力受主风机能力的限制，无法增加太多，装置被迫降低处理量，而气压机入口压力降低，不但所需功率增加，更增大了气压机喘振的危险性。（2）分馏塔底及油浆系统分馏塔底和油浆系统的结焦结垢，主要会造成管路系统压降增加，换热器取热负荷受到限制，分馏塔无法保持合理的取热分配，影响产品质量。以上问题，都会产生系统压降增加、流化不畅、催化剂

4、跑损等后果，造成事故隐患，装置不得不停工检修。一般认为，重质原料雾化及汽化不良，反应过程产生的双烯、大分子芳烃的缩合及聚合反应，是造成结焦的主要机理。这一点，在1995年中国石化总公司生产经营协调部和催化裂化协作组组织的FCCU反应分馏系统结焦调查报告中，也得到证实，并针对不同部位提出了相应的防焦措施。主要有：在提升管改进预提升段的设计和操作、进料段的优化设计；沉降器采用良好的汽提段结构，在拱顶合理使用防焦蒸汽，缩短反应器出口油气停留时间；大油气管线加强保温；分馏塔底控制好温度和停留时间，使用滤焦器，油浆系统使用阻垢剂并保持适宜的线速，等等。事实上，催化裂化的工艺特点所带来的高温与油气

5、环境，决定了结焦倾向是客观存在的，而重油催化裂化装置表现的则更为严重。所以尽管国内外对结焦问题的探讨相当充分，近几年催化裂化装置因反应分馏系统结焦而造成的非计划停工仍屡见不鲜。但仔细分析不同部位的结焦原因，采取适当的措施，尽量减少结焦程度，可以延长操作周期，提高装置的经济效益[2，3]。2主要措施2．1提升管部分提升管部分的设计与操作对整个装置都至关重要，设计和操作的好坏，不仅影响提升管本身的结焦，也会影响沉降器及后路系统结焦的程度。1）预提升段7FCC装置结焦及措施原料和催化剂在进料段的接触环境，由预提升段决定，油滴和催化剂接触不良，不但会造成焦炭和干气上升，影响产品收率，也会造成提

6、升管器壁的结焦。图-1和图-2是催化剂和原料接触情况的对比，可见催化剂的流化状态以及原料的雾化状态，都会产生巨大的影响[4]。图-1催化剂和原料接触不良图-2催化剂和原料接触良好7FCC装置结焦及措施催化剂在预提升段转向，加速上升，到达进料区之前，流化状态发生剧烈的扰动变化。影响进料区原料的接触、汽化和传质传热效果的因素很多，其中主要的有轴向和径向返混及密度因素。为使进料段催化剂在径向上混合均匀，而轴向上返混程度降低，减少滑落的催化剂与油滴二次接触的机率，近年来，我院采用了新型莲蓬头式的预提升介质分布器，可注入蒸汽、干气及汽油作为预提升介质，同时提高预提升段线速和延长预提升段长度，灵活

7、控制预提升段的密度，从而调整进料段催化剂的流化状态。2）进料喷嘴及提升管使用新型高效雾化喷嘴，是缓解结焦问题的有效手段之一，而且成本低，实施方便。我院开发的BWJ型喷嘴，雾化粒径分布均匀，取得了很好的效果。除了分布均匀，有利于油、剂接触外，利用旋流机理雾化的另一个好处是喷嘴的出口速度适中，不会导致催化剂的破碎，也不会产生喷射到喷嘴对面管壁上而结焦的问题。冷模实验表明，雾化过程中产生的少量的大于80微米的液滴，是最难以迅速气化，容易产生焦炭和结焦