简析炼化生产过程中如何减少沉降器结焦

张海龙 王伟(青岛安邦炼化有限公司 266111)

引言

在炼化生产的过程中，沉降器表面黏附的少量结焦物在正常的情况下，是不会对生产设备及其装置形成危害的。但是，一旦发生事故，比如像，由于沉降器的温度发生较大幅度的变化时，那么则会导致黏附在其表面的结焦物发生脱落；其极有可能卡住待生滑阀、或者是堵塞待生斜管，最终便会导致整个生产设备以及装置的瘫痪，造成非计划的停工现象。因此，采取哪些可以减少沉降器的结焦，通过哪些技术手段可以减缓或者是抑制沉降器的结焦，仍是一项技术难题，需要我们大家通过深入而又长期的研究工作，去寻求答案。

一、沉降器结焦的主要原因

其中，在沉降器中的结焦物，其大多数都是由含氮元素、硫元素的重油组分以及催化剂细粉等高度缩合而成的碳氢化合物。其结焦的原因主要是，在反应的油气中，某些重油组分由于冷凝而产生的许多液滴，在催化剂颗粒的表面进行黏附，在内构件上以及沉降器的器壁上发生沉积，同时仍然发生着高温缩合反应。

1.脱氢、缩合反应

在炼化生产的过程中，油浆是一种十分难裂化的重油组分，在较高的反应温度下，不仅会造成油浆的过度裂化，而且还会导致缩合生焦严重；在较低的反应温度下，油浆的转化率也就会普遍偏低。但是，一般情况下，催化裂化反应的温度大概是490～510℃，在此温度下，沉降器内的油浆主要是气液两相的存在形式，此时，若发生油浆回炼，则会极大的增强沉降器结焦的趋势。同时，油浆与回炼油在催化裂化反应的条件下，是比较难继续进行裂化的，在大多数情况下，发生脱氢、缩合反应，生成焦炭；所以说，脱氢、缩合反应是沉降器发生结焦的重要原因。

2.重油组分

有关研究表明，在管喷嘴进料混合段中，不同的截面油剂存在不同浓度的油相时，其分布情况也是不均匀的。在油相的浓度较低的区域里，其催化剂的浓度则较高；油相的浓度较高的区域里，其催化剂的浓度则较低。同时，在不同的截面上，原料油的汽化速度也是不均匀的。在喷嘴出口边缘处，其雾化的效果不是那么的理想；而在喷嘴上方的局部区域里，则存在着“液雾生成区”这一大范围的区域，但是，在提升管内某些区域的剂油时，又会产生许多的副反应产物，如焦炭等。

所以说，事实上在提升管的反应器内，裂化反应仍在继续进行，并没有完全的结束，其中重质原料油也没有完全的气化，许多未转化的重油组分以及未气化的重油组分仍然存在于反应油气中。反应生成的重油组分以及高沸点的未气化重油组分，经过冷凝作用，产生的小液滴，黏附在相关设备或者是催化剂的表面，这便成为了结焦的前身物，伴随着时间的增长，其也在不断地增大。因此，重油组分也是其结焦的前身物之一[1]。

二、减少沉降器结焦的措施

在减少沉降器结焦的措施中，可以通过控制反应或者是改进设备的方式进行，也可以将两者进行适当地融合。控制反应的措施是多种多样的，像是加入阻垢剂、选择更为适宜的反应温度等；而改进设备则是为了减少油气流动的死角、降低油气的停留时间，因此，前者应用的更为广泛一些。

1.控制反应减少沉降器结焦的措施

其中，在控制反应中，一种快速而又便捷的防结焦措施，就是在其设备中加入适当的性能优良的阻垢剂。作为活性剂的阻垢剂，不仅可以阻止结垢的产生，而且还可以防止芳烃化合物与烯烃聚合，形成高分子的化合物，进而产生沉积结焦；此外，阻垢剂还可以与金属离子螯合，形成相对稳定的配合物。但是，与催化剂一样，阻垢剂面对不同的原料，仍然具有一定的选择性。现阶段，在我国炼化生产的过程中，其主要采用的阻垢剂有：硫类阻垢剂、磷类阻垢剂、聚烷基硅氧烷阻垢剂、聚链烯基琥珀酰亚胺及其衍生物阻垢剂[2]等。

2.设备改进减少沉降器结焦的措施

大量的科学研究表明，大多数装置在二级料腿处，旋风分离器升气孔管的内壁以及沉降器的顶部、盲区、内外集气室的外壁等处，有着极其严重的结焦现象。机器设备在平时的稳定生产中，倘若沉降器产生了大量的结焦现象，是不容易被察觉的。但是，再生系统一旦发生诸如再生器闷床、停止流化、切断进料等较大幅度的波动操作时，沉降器顶部形成的焦块，则会由于压力、温度等变化，引起其破碎并脱落到气提段内，造成待生滑(塞)阀的堵塞，严重影响到了催化剂的循环量。

经过长期的生产实践，有关的石油化工企业，根据其自身的特点，实事求是，对其自身的机器设备进行了相关的改进措施。如黑龙江石化厂，则是采取改进气提段的结构等措施，使催化剂与蒸气进行充分的逆流和错流接触，以此来相应的延长油气在气提段中停留的时间的。同时，该厂还改进了其上喷气孔喷气的大小、数目、方向等；合理布置了拱顶处的防焦蒸气盘管的位置；在拱顶外壁上，增加了相应的保温措施，以此来改善以及减少沉降器的结焦[3]。

结语

综上所述，在面对沉降器结焦等问题时，虽然在国内外早已取得了相应的研究进展，也在这方面进行了大量的试验操作，但是，想要完全解决沉降器结焦这样现象的产生，仍然是比较困难的，其主要的问题还是在于使用阻垢剂的成本过高、对结焦机理认识不清楚等。因此，需要加大对控制反应以及相关设备改进等方面的研究工作，以此来减少沉降器的结焦。

[1]邢颖春,宋健斐,魏耀东,等.催化裂化装置沉降器内结焦形成过程的因素分析[J].石油学报(石油加工),2008,24(6):702-708.

[2]张春晓,匡忠斌,令进儒,等.催化裂化装置沉降器结焦及预防措施[J].天然气与石油,2009,27(4):32-33.

[3]史传明.浅析重油催化裂化装置沉降器结焦原因及对策[J].化学工程师,2010(10):49-51.