催化裂化装置防止结焦导则

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1、催化裂化装置防止结焦导则1.引言催化裂化是我国重油二次加工的主要装置之一，也是我国炼油企业提高经济效益的重要装置。近年来由于原油性质劣质化、重质化趋势加剧，催化裂化原料性质不断变差，尤其是重油催化裂化，其密度、残炭、硫和重金属含量越来越高，设备结焦问题已成为限制催化裂化装置长周期运行的主要原因之一。同时随着我国经济发展和社会进步，市场对油品需求与日俱增，目前我国催化裂化装置的开工率已达90％以上，装置能否长周期运行直接影响炼油企业的经济效益，因此根据对催化裂化装置各部位结焦原因和机理进行深入透彻地分析，采取稳妥可靠的

2、防焦措施，把结焦对催化裂化装置安全生产的危害降低到最小程度，满足长周期生产的要求，具有现实意义。催化裂化装置结焦问题与原料油、催化剂、操作条件以及设备设计结构等因素有关，涉及到石油化学、催化化学以及催化裂化工艺、工程等诸多方面，因此在实施防止结焦的措施时，一方面采用合理的工程设计，另一方面科学管理，调配合适的催化裂化原料，使用活性适宜的催化剂，优化操作条件，同时加强生产管理，保证装置平稳操作，标本兼治，可以从根本上彻底解决催化裂化装置结焦问题，实现催化裂化装置长周期运行。2.催化裂化装置结焦现状自从催化裂化装置掺炼渣

3、油以来，设备结焦问题越来越成为制约装置长周期运行的瓶颈。多年来，催化裂化专家对催化裂化结焦问题经过深入细致的研究分析，发现催化裂化装置结焦主要集中在提升管原料油喷嘴上方、粗级旋风分离器外壁、沉降器内壁及“死区”、沉降器旋风分离器升气管外壁和料腿翼阀护罩、料腿拐弯处、二级料腿以及汽提段和待生斜管、沉降器集气室和大油气管线、分馏塔底和油浆循环系统等部位，当结焦严重时会直接影响装置的安全生产，造成装置非计划停工。近年来催化专家们针对催化裂化设备结焦问题进行了各种形式的技术攻关，取得了卓有成效的成果，目前有些部位的结焦问题已

4、经得到基本解决和有效控制，如大油气管线和分馏塔底及油浆循环系统；但对装置长周期运行威胁较大的一些部位还未能得到有效控制，如沉降器顶部和旋分器升气管外壁，据不完全统计，仅旋风分离器结焦导致非计划停工占催化裂化装置非计划停工总的次数的50％以上，有的装置发生相同部位的严重结焦，连续导致装置非计划停工。可见，结焦问题已经严重影响到催化裂化装置“安、稳、长”运行。-９-3.结焦原因分析一般来说，反应油气中二烯烃、稠环芳烃以及反应“未汽化油”是结焦的前身物，这些重组分在温度低于提升管出口油气温度的设备表面冷凝后形成油膜，稀相中

5、的催化剂颗粒更容易粘附在形成的油膜上，重质烃类在催化剂的作用下伴随着一系列复杂的化学反应过程后最终形成固体焦炭，这是设备结焦的机理。产生结焦的条件：一是有重组分油气分压；二是设备表面的温度低于重组分的露点温度。重油催化裂化反应是在特定温度和压力条件下的一种气固非均相反应，在快速裂化反应中，由于渣油的存在，原料油与高温催化剂接触能否完全汽化是渣油能否完全转化的关键。在一般催化裂化条件下，总有一部分高沸点组分不能完全汽化，以液相的存在，通常称之为“未汽化油”。含有“未汽化油”的催化剂颗粒进入汽提段，因为其在汽提段停留时间

6、较长，温度较高，“未汽化油”会在这部位进行热裂化，一部分转化为较轻的气相产品，一部分转化为一个较重的烃类，产物随着汽提蒸汽带到温度较低的沉降器顶部，重组分在沉降器和旋风分离器的“死区”空间内形成“液焦”，在催化剂的作用下发生一系列的化学反应后，在设备的内壁形成固体焦炭，这是结焦前身物“未汽化油”结焦机理。同时原料油在催化剂的作用下，发生催化裂化反应，产生一些很容易进一步缩合为焦炭的生焦母体或者称之为生焦前身，这种生焦前身大多是胶质、沥青质等容易更进一步脱掉侧链后有缩合倾向的物质，还有一部分反应产生的吸附能力较强、活性

7、较高的二烯烃和稠环芳烃，这些物质在一定条件、停留时间较长时，会再进一步缩合成焦，如果形成的焦炭附着在器壁上，就会造成设备结焦。如果有缩合倾向的重质烃类以气相的形式，经旋风分离器后离开沉降器，进入大油气管线和分馏等后部系统，重组分经冷凝成为塔底油浆组成的一部分，当达到一定条件时，在分馏塔底和油浆循环系统中的生焦前身物也会缩合结焦，堵塞塔底抽出和换热设备，影响装置长周期运行。根据催化裂化装置设备结焦的机理，采取有针对性的防止措施，可以减缓设备结焦。首先优化提升管的反应条件，减少反应油气中结焦前身物的含量；其次采用合理的设

8、备结构和工艺条件，减少油气停留时间，降低设备温降，能够降低设备结焦；采用合理的油浆外排量，控制油浆系统合适的工艺条件可以消除油浆系统的结焦。-９-4.催化裂化防止结焦的技术措施4.1反应系统防止结焦的技术措施4.1.1加强原料油的雾化效果对加工较重原料的装置来说，原料油的雾化效果直接影响设备的结焦。原料的雾化效果与喷嘴的型式、数目、安装角度以及